物聯網產業內部層次分明, 感知層, 網路層, 平台層與應用層, 各自形成獨立市場, 各有專業玩家, 呈現出不同生態.
我國物聯網各細分領域都處於高速發展階段, 但與此同時, 我國在物聯網感測器方面有待突破. '目前我們最缺乏的是感知能力. ' 工業和資訊化部原副部長, 北京大學教授楊學山在2018中國物聯網產業生態大會上曾表示, 中國的物聯網經曆了七年多發展, 無論是在技術還是應用領域, 都取得了巨大的進步, 但總體來看還存在不足.
感知是瓶頸
在物聯網各項基礎技術中, 感知技術是物聯網的根底和核心, 同時也是制約我國物聯網發展的最大瓶頸. 數據顯示, 我國感測器市場中約70%的份額被外資企業佔據, 我國本土企業市場份額較小, 而主要集中在技能層次低的領域.
'由於感測器門類眾多, 技術門檻不一, 我國在常規的感測器方面有所布局, 但高精度的感測器是短板. ' 河南師範大學從事物聯網研究的教授袁培燕向《通信產業報》(網)記者表示, 整合電路的特徵尺寸越小意味著該器件的整合度越高, 性能越好, 物聯網系統中感測器的尺寸越小對於系統在布置時也意味著更加方便, 性能更優.
作為智能化, 小型化感測器的代表, MEMS利用傳統的半導體工藝和材料, 集微型感測器, 微型執行器, 微機械機構, 以及訊號處理和控制電路等於一體的微型器件或系統, 是未來感測器的發展方向, 也是物聯網的核心. 廣泛應用於衛星, 運載火箭, 航空航天設備, 飛機, 汽車, 機器人等領域.
如果我國不能掌握MEMS感測器的製造技術並主導其生產, 無疑將阻礙本土物聯網產業前進的步伐.
追根溯源: 物聯網大腦
感知能力的不足, 追根溯源是晶片問題. 作為物聯網的 '大腦' , 晶片是物聯網幾乎所有環節都必不可少的關鍵部件之一. 依據晶片功能的不同, 物聯網產業中所需晶片既包括整合在感測器, 無線模組中, 實現特定功能的晶片, 也包括嵌入在終端設備中, 提供 '大腦' 功能的系統晶片——嵌入式微處理器, 一般是MCU/SoC形式.
記者通過梳理髮現, 在物聯網晶片廠商中, 既有傳統的國際半導體巨頭, 如ARM, 英特爾, 高通, 飛思卡爾, 德州儀器, 意法半導體等. 也有國內廠商包括: 華為海思, 展訊, 北京君正等.
國外廠商在無線通信晶片, 感測器晶片, 嵌入式微控制設計等領域均佔據一席之地, 而國內廠商從特定細分領域入手, 包括無線通信晶片, 安全晶片等, 在設計, 製造, 封測等也有涉足. 但在感測器晶片領域幾乎看不到國內企業的身影.
突破瓶頸 任重道遠
'物聯網晶片是比較複雜的一個產業, 涉及到研發, 設計以及生產等環節. ' 中國移動北京整合電路創新中心總經理肖青向《通信產業報》(網)記者表示, '我國在材料, 製程以及工藝等關鍵技術領域缺乏積累, 所以這是一個長期的過程. '
以MEMS為例, 它用微加工技術將各種產品整合到基於矽的微電子晶片上, MEMS工藝與傳統的IC工藝有許多相似之處, 如光刻, 薄膜沉積, 摻雜, 刻蝕, 化學機械拋光工藝等, 但有些複雜的微結構難以用IC工藝實現, 必須採用微加工技術製造. 包括矽的體微加工技術, 表面微加工技術和特殊微加工技術. 除此之外, MEMS製造還廣泛地使用多種特殊加工方法, 法包括鍵合, LIGA, 電鍍, 軟光刻, 微模鑄, 微立體光刻與微電火花加工等.
同通用晶片一樣, 感測晶片的生產製作過程尤為複雜. 而且, 在晶片生產加工中需要的材料中國產材料的使用率不足15%, 高端製程和先進封裝領域, 半導體材料的國產化率更低, 且部分產品面臨嚴重的專利技術封鎖.
物聯網基礎技術的薄弱, 需要長期投入和重視, 基礎技術的進步最大的動力來自於科技的突破. 袁培燕表示. 中國目前的科研體系包括經費體系, 科研考核體系都需要改革.
自主創新是必須要走的路, 此外引進吸收和國際合作必不可少. '晶片產業是一個高度分工協作的產業. 一部手機裡面就有幾十顆晶片, 全部靠自主來解決並不現實. ' 肖青表示.
此外, 物聯網產業的發展需要生態的建設. 矽力傑市場總監王永斌表示, 物聯網的規模應用需要平台的搭建, 巨頭企業的加入, 以及5G網路的成熟.
記者手劄
暗自生長的力量
翻閱了一些中國物聯網發展的報告之後, 因為想更大程度的了解中國物聯網產業的真實情況, 採訪了高校科研人員, 整合電路研發人員以及物聯網應用企業人員. '感測器晶片是短板, 很大程度上是源於目前缺少平台和規模應用來帶動, 有了平台和應用, 晶片研發1-2年應該可以出來. ' , '我們局部在追趕, 像NB-IoT我國已經掌握很大的話語權, 在NB-IoT晶片設計研發, 產業化方面都做得不錯, 尤其是隨著5G中國領跑, 將帶來更多改變. ' '在一些常規的感測器領域, 我國已經有不少應用. ' 採訪中, 這些來自不同領域的受訪者表達著對中國物聯網發展的樂觀. 我想, 這些樂觀並非盲目, 中國巨大的應用市場, 以及越來越多的本土巨頭企業的加入, 讓中國物聯網有了更遒勁的暗自生長的力量.