傳感器是一個(gè)極其特殊的行業(yè)，其產(chǎn)值并不高。2019年，中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模約2200億元，但幾乎所有行業(yè)和每個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)都有上萬(wàn)個(gè)品類(lèi)。它集成了機(jī)械、光和電，可以準(zhǔn)確測(cè)量壓力、溫度、濃度和速度，但也受制于芯片、材料和電路的開(kāi)發(fā)瓶頸。它的原理是透明的，但是工藝非常復(fù)雜，這在制造業(yè)中是罕見(jiàn)的“手藝”工業(yè)產(chǎn)品的氣息，技術(shù)訣竅深藏于工藝之中。
中國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)起步較晚，缺乏核心技術(shù)，因此主要是中低端制造業(yè)。隨著近年來(lái)智能制造、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的蓬勃發(fā)展，尤其是MEMS隨著技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體傳感器朝著微型、低功耗、高精度的方向發(fā)展，傳感器行業(yè)迎來(lái)了第二個(gè)春天。
一、壓力傳感器的傳輸原理
壓力是指發(fā)生在兩個(gè)物體接觸表面的力，包括不同形式的力。一般可分為氣壓、液壓和固壓。壓力傳感器通過(guò)感知壓力信號(hào)將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為可用的電信號(hào)裝置或輸出裝置，從而幫助機(jī)器完成判斷，從而成為IOT感知層技術(shù)的基石。
在過(guò)去的幾十年里，汽車(chē)工業(yè)一直是推動(dòng)壓力傳感器需求的主要行業(yè)。到目前為止，壓力傳感器已廣泛應(yīng)用于管道液壓、消防、智能汽車(chē)、智能醫(yī)療、航空航天等諸多領(lǐng)域。2020年，全球壓力傳感器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到16.5億美元，總計(jì)104億元。根據(jù)新世紀(jì)生產(chǎn)研究中心的報(bào)告，壓力傳感器的份額約占20%，僅次于流量傳感器。
二、壓力傳感器及應(yīng)用場(chǎng)景
壓力傳感器有多種分類(lèi)。從工作原理來(lái)看，壓力傳感器可分為壓電式、電阻式、應(yīng)變式、電容式等。從材料使用和傳感原理的角度來(lái)看，主要有應(yīng)變壓力傳感器、陶瓷壓力傳感器、擴(kuò)散硅壓力傳感器、藍(lán)寶石壓力傳感器和壓力壓力傳感器。
最初主要介紹擴(kuò)散硅壓力傳感器：
擴(kuò)散硅壓力傳感器-小型大信號(hào)
其原理是，被測(cè)介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的隔膜，使隔膜產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，改變傳感器的電阻值，依靠電子線檢測(cè)變化，快速轉(zhuǎn)換，輸出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量信號(hào)。
擴(kuò)散硅壓力傳感器的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)輸出大，這為后端變送調(diào)節(jié)線提供了很大的優(yōu)勢(shì)。此外，它具有高分辨率和高靈敏度，并且有更多可選的后端電路。其次，擴(kuò)散硅體積小，安裝方便，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)場(chǎng)合。
三、壓力傳感器行業(yè)發(fā)展趨勢(shì):微型化、場(chǎng)景化、協(xié)同化
中國(guó)壓力傳感器的R&D和制造還處于起步階段，沒(méi)有一定規(guī)模的企業(yè)。掌握核心部件R&D和制造能力的企業(yè)非常稀缺。不僅如此，目前國(guó)內(nèi)大部分高精度壓力傳感器的內(nèi)芯仍需進(jìn)口。然而，在全球疫情和中美國(guó)際貿(mào)易關(guān)系的影響下，海外供應(yīng)受阻，供應(yīng)周期延長(zhǎng)，迫切需要開(kāi)發(fā)和開(kāi)發(fā)自主設(shè)計(jì)生產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)壓力傳感器芯。
小型化是壓力傳感器研發(fā)的一大趨勢(shì)，廠家不斷減少壓力傳感器的體積。MEMS壓力傳感器的出貨量逐年增加，多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景也在擴(kuò)大。壓力傳感器將廣泛應(yīng)用于智能家居、管道檢測(cè)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)和智能制造。
同時(shí)，各種智能產(chǎn)品也將普遍出現(xiàn)多傳感器協(xié)同的情況。通過(guò)多傳感器的集成和協(xié)作，提高了信號(hào)識(shí)別和收集的效果，提高了智能設(shè)備的集成度，節(jié)省了內(nèi)部空間。我相信在未來(lái)，壓力傳感器將在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代得到越來(lái)越多的應(yīng)用。
