物聯(lián)網(wǎng)作為一次新的產(chǎn)業(yè)浪潮已經(jīng)成為全世界矚目的焦點(diǎn)，據(jù)預(yù)計(jì)，到2013年，中國物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將達(dá)到4896億元，未來三年中國物聯(lián)網(wǎng)市場增長率都將保持在30%以上。物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)就是利用傳感器、RFID等技術(shù)，通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)人與物、物與物之間的直接對話、信息傳遞、互相檢測與監(jiān)測等多項(xiàng)功能。RFID和傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的重要技術(shù)支撐，其技術(shù)的成熟度和產(chǎn)業(yè)的配套化將深刻影響物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)程。
基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)
RFID支撐產(chǎn)業(yè)從概念到應(yīng)用
據(jù)諾達(dá)咨詢研究表明，2010年RFID產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)87億美元，而2012年則有望達(dá)到212億美元，增長態(tài)勢明顯。目前RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣泛，包括物流和供應(yīng)鏈管理、電子病歷、郵件追蹤、ETC電子自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)、門禁控制、電子客票等。隨著中國物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)程的推進(jìn)，RFID技術(shù)將逐漸擴(kuò)大到更加廣泛的領(lǐng)域，RFID的成本也會(huì)隨著應(yīng)用的推廣和市場的擴(kuò)大而逐步降低。
西安優(yōu)勢物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司礦山能源事業(yè)部經(jīng)理徐建介紹，物聯(lián)網(wǎng)與具體行業(yè)的結(jié)合，對RFID提出了功耗、距離、可靠性、環(huán)境適應(yīng)性以及在其系統(tǒng)之上構(gòu)建行業(yè)應(yīng)用平臺(tái)等全方位、多層次的要求，RFID的性能及客戶需求的滿足，能夠不斷帶動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)向更深、更多元的層次發(fā)展，提升產(chǎn)業(yè)鏈豐富性。
而RFID在物聯(lián)網(wǎng)中主要分為無源和有源RFID，目前無源RFID應(yīng)用集中在近距離、對成本敏感的領(lǐng)域，有源RFID應(yīng)用于遠(yuǎn)距離、多層次功能需求以及無可替代產(chǎn)品的特殊領(lǐng)域。國內(nèi)在無源RFID射頻芯片做得比較好，在有源低功耗RFID射頻芯片方面，除西安優(yōu)勢微電子發(fā)布的“唐芯”系列之外，尚無可用的國產(chǎn)自主芯片問世，市場上主要是TI等國際廠商的產(chǎn)品。
此外，RFID在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用仍面臨諸多問題，如核心技術(shù)有待突破、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有待制定、信息安全有待解決、統(tǒng)一協(xié)議有待制定、IP地址有待擴(kuò)充等。同時(shí)，RFID標(biāo)簽太貴，也是影響物聯(lián)網(wǎng)推廣的因素。徐建告訴《中國電子報(bào)》記者：“解決方法是從芯片物理層尋求比較穩(wěn)定可靠的根本解決方案。”
而在重要的標(biāo)準(zhǔn)方面，我國也在加速推進(jìn)。“目前，我國軍用/民用射頻識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)起草并于不遠(yuǎn)的將來發(fā)布，傳感網(wǎng)等國家標(biāo)準(zhǔn)已按標(biāo)準(zhǔn)體系需要逐步在推進(jìn)，與之相關(guān)的實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)RTLS等系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也有望出臺(tái)。”徐建介紹說。
重點(diǎn)發(fā)展MEMS等技術(shù)
作為信息采集的唯一功能器件，傳感器在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中，發(fā)揮著無可替代的重要作用。反之，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也為傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了充分的市場應(yīng)用需求和技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展空間，開辟了傳感器技術(shù)發(fā)展的新紀(jì)元。
目前，國內(nèi)已有智能電網(wǎng)、智能交通、環(huán)境監(jiān)測、公共安全、智能家居、智能醫(yī)等四百多個(gè)示范工程項(xiàng)目正式列入物聯(lián)網(wǎng)目錄，這些系統(tǒng)中均大量使用了各種類型的敏感元件與傳感器產(chǎn)品。
由于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)不僅龐大和多樣化，而且被測物體的環(huán)境與條件極為復(fù)雜，會(huì)受到各種干擾和供電等限制與影響，部分環(huán)境下對于傳感器的功耗、精度、可靠性等指標(biāo)要求較為嚴(yán)格。工業(yè)和信息化部電子元器件行業(yè)發(fā)展研究中心副總工程師郭源生對《中國電子報(bào)》記者介紹說：“為了適應(yīng)當(dāng)前和今后物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，敏感元件與傳感器產(chǎn)品呈現(xiàn)出以下明確的發(fā)展趨勢：一是微型化，包括微米甚至納米級(jí)別的微型器件，同時(shí)這將帶來功耗的降低；二是集成化，即傳感器與IC的集成制造技術(shù)以及多參量傳感器的集成制造技術(shù)；三是智能化，即在集成化基礎(chǔ)上更進(jìn)一步發(fā)展，使得信號(hào)檢測具有一定的智能；四是網(wǎng)絡(luò)化，可以構(gòu)成不同層級(jí)和功能的傳感器網(wǎng)絡(luò)。”
從產(chǎn)品技術(shù)應(yīng)用角度看，未來傳感器將重點(diǎn)發(fā)展MEMS工藝技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微能量采集與獲取技術(shù)，用于滿足物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的各類傳感器產(chǎn)品需要。
我國仍處起步階段
在作為物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵支撐的RFID和傳感器方面，我國發(fā)展水平也是喜憂參半。
在RFID方面，我國在高頻、低頻、超高頻、微波產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度各不相同。在低頻高頻已非常成熟，擁有從芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝到讀寫機(jī)具生產(chǎn)、應(yīng)用軟件開發(fā)的全部技術(shù)支撐。在超高頻領(lǐng)域，已完成芯片開發(fā)，但國外企業(yè)仍占據(jù)主導(dǎo)地位，我國還存在許多技術(shù)空白點(diǎn)，需進(jìn)一步研發(fā)。在微波RFID領(lǐng)域，還處于研發(fā)階段，成熟和批量化產(chǎn)品少，產(chǎn)業(yè)鏈不成熟。
目前，我國從事各類敏感元件與傳感器的科研院所、企事業(yè)單位大約有1246家，使國內(nèi)敏感元件與傳感器有了一定的起步，呈現(xiàn)出一批產(chǎn)業(yè)規(guī)模、市場和經(jīng)濟(jì)效益初見成效的企業(yè)，但在產(chǎn)品品質(zhì)、工藝水平、生產(chǎn)裝備、企業(yè)規(guī)模、市場占有率和綜合競爭能力等方面仍不能與國外同類企業(yè)實(shí)力抗衡，市場長期被國外高價(jià)產(chǎn)品和相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)品控制和壟斷的局面至今仍然難于扭轉(zhuǎn)和改變。郭源生談及這些問題時(shí)提到，一是核心技術(shù)少，創(chuàng)新能力弱。二是產(chǎn)品設(shè)計(jì)、可靠性實(shí)驗(yàn)、規(guī)模生產(chǎn)工藝、裝備等關(guān)鍵技術(shù)尚未真正突破。三是品種、規(guī)格、系列不全，技術(shù)指標(biāo)不高。四是標(biāo)準(zhǔn)化體系不健全。
郭源生建議，應(yīng)當(dāng)從產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，產(chǎn)業(yè)化能力提升著手解決當(dāng)前國內(nèi)傳感器行業(yè)發(fā)展中的突出問題，盡快縮小與國外傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的差距。首先在技術(shù)研發(fā)方面，加快自主研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化的同時(shí)，注重引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，通過兼并收購國外技術(shù)優(yōu)勢企業(yè)、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，針對國內(nèi)短缺技術(shù)組織產(chǎn)學(xué)研等科研力量進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。其次，加快組織建立標(biāo)準(zhǔn)化專家隊(duì)伍，進(jìn)行行業(yè)與產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)研究與制定，制定傳感器標(biāo)準(zhǔn)化工作管理規(guī)程，統(tǒng)一歸口管理傳感器的標(biāo)準(zhǔn)化工作；積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)化工作，盡快使得產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與國際接軌。最后，加速國內(nèi)資源整合，加大資金支持與投入和相關(guān)政策扶持力度。培育行業(yè)龍頭企業(yè)和知名品牌產(chǎn)品，努力形成一批技術(shù)創(chuàng)新能力強(qiáng)、市場競爭力強(qiáng)的傳感器制造企業(yè)。積極開展傳感器產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵工藝的穩(wěn)定性、一致性、成品率控制研究，加快關(guān)鍵工藝裝備研制與生產(chǎn)。同時(shí)，也要注重引進(jìn)國外先進(jìn)工藝設(shè)備，盡快建立國際產(chǎn)品加工基地，提高產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化水平和能力，提高國際競爭能力和影響力。