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汽车上有大量的传感器，尤其是高级辅助驾驶系统需要多种传感器。随着智能终端的出现，对传感器的需求正在爆炸式增长。在巨大的物联网时代，物联网将会实现，市场机会将会更大。

本文讨论了传感器在物联网时代的重要性，以及如何在中国发展传感器/mems传感器和材料。

传感器是物联网的重要基石

信息技术经历了三个发展阶段(图1)。现在中国的通信技术发展很快，我希望下一步是智能社会的时代。智能社会就是包含事物，也就是物联网。因此，传感器在这个领域非常重要。因此，半导体的下一个创新领域之一是如何创新摩尔定律，包括传感器。

当然，半导体在物联网中是一个相对较小的领域，但它非常重要。它位于底层，支持整个物联网系统应用的大型行业。预计到2020年，与物联网相关的半导体硬件将达到300亿美元左右，其中传感器将达到150亿美元左右。

虽然传感器很小，但它被广泛使用。最典型的例子是20世纪70年代和80年代的汽车应用。另一方面，当时由于汽车门槛高，中国的汽车工业没有发展得那么快，所以汽车中的分立元件很少，特别是传感器。回顾今天，我们发现汽车中有大量的传感器(图2)，尤其是现在高级辅助驾驶系统(adas)需要多种传感器。现在每个人都熟悉的一个领域是智能终端/智能手机。由于智能终端的出现，对传感器的需求正在爆炸式增长。此外，我们迎来了一个巨大的物联网产业。可穿戴设备，如智能手镯，是物联网行业的先锋，可以测量你的健康参数。具体到庞大的物联网时代，实现物联网将会有更大的市场机遇。

随着一代又一代智能手机的发展，mems传感器越来越多。Mems传感器首先由国外大型手机品牌推广。如今，中国手机制造商越来越强大，他们智能手机中的一些传感器甚至领先于外国大制造商。

中国在mems市场的一流份额如图3所示。深蓝色部分是中国手机制造商。过去，三星和苹果主导着mems传感器市场，但自2011年以来，中国手机制造商的市场份额一直在增长，从2011年的9%增长到2012年的17%、2013年的21%、2014年的23%和2015年的30%。我相信随着时间的推移，下一步的份额会更高。

相反，我们的传感器需要创新，以推动智能手机变得更加智能，并最终在物联网时代实现智能化。

中国mems R&D平台概述

中国的mems生态系统不是很健全。中国有一个特点，它在后端越发达。上海微技术产业研究所(sitri)位于发展链的中间，可以作为R&D与产品工程和工业化之间的桥梁。Sitri过去30年一直在做mems，并使其系统化。中国主要有三个mems实验室:清华大学、北京大学和上海理工大学。目前有相当多的无晶圆厂设计公司集中在长江三角洲，中国还有很多其他地区。这些设计公司的规模仍然相对较小，通常不使用非常大的企业R&D平台来开展工作，但他们确实需要一个更好的平台来进行规模和mems生产。

目前，中国有多个mems R&D平台，苏州有一个，规模较大，具有一定的测试和封装能力；无锡有一个测试平台。在上海，上海政府支持上海微技术产业研究所(sitri)建立一条8英寸的mems R&D供应线。一旦这条生产线建成，它可以为设计公司和铸造厂提供强大的R&D支持。

事实上，在美国，科学研究转化为产品是一个问题。自2014年以来，美国已经建立了六个高级研究机构。所谓的“死亡之谷”、“失踪的贝尔实验室”和“工业建筑工地”，从技术上讲，图4的左侧是研究所和大学，右侧是工业部门，中间需要一座发展桥梁。因为美国公司拥有强大的R&D能力，奥巴马认为这个问题在美国仍然存在，他们之间的差距需要填补，这是许多中国研究机构的使命，比如sitri。

因为技术已经成熟，所以有必要在技术研究阶段证明这项技术的可行性，这属于早期阶段，这是研究机构和大学的事情。但是把它变成最终产品，包括技术的中试，包括一些子系统实验，还处于中间阶段。最后，企业将其转化为产品并推向市场。Sitri拥有一条8英寸的R&D试验线，包括mems、硅光子学等。，拥有相对完整的设备。同时后端与华虹李鸿的生产线相连。

sitri作为行业之间的桥梁，已经加入了许多行业联盟，并在上海嘉定建立了“物联网芯片产业园”，作为推广传感器、微能源和物联网的基础。

在传感器领域，20世纪70年代，我们基本上错过了汽车领域的这股浪潮。在2006年和2007年的智能手机时代，手机中分立元件(传感器和核心设备)的浪潮没有跟上。我们希望在物联网的浪潮中，中国的传感器相关芯片能够“超越摩尔定律”。

材料

绝缘体上硅作为微机电系统的一种材料，具有结构简单的优点，是微机电系统传感器基板的一种选择。Soi材料不仅用于mems市场，还用于射频(Radio Frequency)，可用于手机的射频前端。传统gaas(砷化镓)也制造了一些射频元件，如开关，现在soi(新材料)在射频前端占了很大比例。我们刚刚赶上了这股浪潮。一方面是手机的发展和数量，另一方面是手机中的soi取代了GaAs。在物联网中，这种需求更大。因此，我们面临着一个很好的机会，我们的材料在这方面有很好的前景。

随着半导体的发展，在20 nm之后，有两条发展路线:一条是采用三维鳍片场效应晶体管，另一条是采用soi二维结构。到目前为止，英特尔和其他公司继续使用三维晶体管结构，而且发展还不错。包括ibm和st在内的另一波人推动了二维soi结构。应该说，这是一个分水岭，中国，我认为如果你拿前一个，你会一直跟着，你不能超越它；然而，如果我们走第二条路，半导体硅将会改变，中国将有机会在角落里超越。soi芯片的一个要点是，在过去，摩尔定律被夸大了，认为平面cmos已经走到了尽头。实际上，我们可以进一步降低体硅cmos的制造成本。我们可以用28纳米做22纳米，进一步降低成本，延长28纳米的寿命。这对于物联网的应用非常有帮助，并且降低了另一个soi的功耗，这也是物联网最需要的。

最近，我们与世界上最大的soi公司solitec结成战略联盟，共同推动soi在中国的普及。

传感器的发展需要更广阔的思路

在过去的二三十年里，中国的研究机构和大学已经积累了很多。现在，随着工业化的推进，两家公司已经上市。随着物联网时代的到来，我们需要进一步思考。例如，传统的老牌企业博世在汽车传感器方面做得很好。当他对消费电子产品的发展势头感到乐观时，不惜一切代价使消费电子产品变得更大，因为他在汽车传感器方面积累了经验，并且非常有竞争力。我认为第三阶段(如图1所示)应该结合我们目前的半导体发展，在中国传感器发展的下一步，用更广阔的思路，而不是在个案的基础上开发传感器，包括与系统的集成，包括国际半导体公司的并购。也就是说，规模可以通过整合来自传统芯片思维的各种资源来形成。

摘要

2015年是摩尔定律50周年，半导体的发展是无止境的。Sitri与其合作伙伴进行整合和创新。我们认为这是一种半导体差异化战略，因为我们仍然可以继续盲目追求摩尔定律，但我们确实投入了很多。中国的半导体产业还不够强大，很难超越它。我们希望在物联网时代进行差异化整合和创新，希望将传感器、能源、通信和电力结合起来。这里有很多创新的机会。通过这些半导体器件的集成和创新，物联网的真正智能时代将会到来。注:(本文根据达蒙院士在“2015中国通信集成电路技术与应用研讨会暨互联网与集成电路产业发展研讨会”上的发言改编，未经发言人确认。)