要把質(zhì)量做好，基本要素是設(shè)計(jì)。只有一個(gè)好的設(shè)計(jì)才能保證這個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量。設(shè)計(jì)里有兩個(gè)內(nèi)容，有技術(shù)沒(méi)經(jīng)驗(yàn)不行，有經(jīng)驗(yàn)沒(méi)技術(shù)也不行。有經(jīng)驗(yàn)，你只能照著原來(lái)的產(chǎn)品做，但不可能創(chuàng)新，一創(chuàng)新可能就會(huì)出錯(cuò)，也就是不該動(dòng)的地方給動(dòng)了。有了技術(shù)，你就知道哪個(gè)地方是要害，哪些地方可動(dòng)、不可動(dòng)，這樣才能使產(chǎn)品在更新?lián)Q代的過(guò)程中質(zhì)量不容易出錯(cuò)。

　　設(shè)計(jì)完成之后，接下來(lái)是工藝。實(shí)際上，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮到產(chǎn)品在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的保障性。工藝還有一個(gè)方面，要根據(jù)人員的素質(zhì)條件，包括自己的機(jī)器設(shè)備、環(huán)境。例如有些企業(yè)的自動(dòng)化程度沒(méi)那么高，可能更重要的是把人的精細(xì)程度校驗(yàn)好。一般在自動(dòng)化程度不是很高或半自動(dòng)化企業(yè)，生產(chǎn)管理人員是非常難干的工作，稍微有點(diǎn)差異就會(huì)出錯(cuò)，因?yàn)槿说囊蛩靥?，冬天和夏天不一樣，年初和年末也不一樣。例如年初新手較多，年末有人要跳槽。冬天北方太冷，有的人可能凍得不行;夏天南方太熱，可能有的人煩燥。這些都是影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素。

　　第四個(gè)要素，壓力變送器生產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量控制節(jié)點(diǎn)設(shè)置的準(zhǔn)備程度和執(zhí)行情況。這些要靠從業(yè)人員精準(zhǔn)地把握每一個(gè)傳感器質(zhì)量的節(jié)點(diǎn)控制。

　　第五，對(duì)外來(lái)器件和原材料的保證。材料控制對(duì)傳感器生產(chǎn)企業(yè)也是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，因?yàn)閲?guó)內(nèi)很多傳感器企業(yè)是小企業(yè)，質(zhì)量控制的戰(zhàn)線不是很長(zhǎng)。當(dāng)然一些大企業(yè)可能控制得長(zhǎng)，會(huì)控制供應(yīng)商，再控制供應(yīng)商的供應(yīng)商。好的企業(yè)是五級(jí)控制，至少也是三級(jí)才能保證。

　　有兩個(gè)真實(shí)的案例。給中星測(cè)控供應(yīng)清洗液的供應(yīng)商是德國(guó)一家知名公司，德國(guó)公司以前用某家清洗液很少出問(wèn)題，結(jié)果有一段時(shí)間大批量出問(wèn)題，剛好西北地區(qū)的空氣比較干燥，在中星測(cè)控這里顯現(xiàn)不出來(lái)，到了潮濕地區(qū)就發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，在清洗液中有殘留的鈉離子和水汽，水汽凝聚導(dǎo)致產(chǎn)品的絕緣性不好。中星測(cè)控花了很多時(shí)間，問(wèn)德國(guó)質(zhì)量控制有沒(méi)有什么變化，德國(guó)說(shuō)沒(méi)有變化，那么再往上查，德國(guó)公司的董事長(zhǎng)、總工程師也來(lái)了，在他們層面找不出問(wèn)題，然后再往上找他們的供應(yīng)商，結(jié)果發(fā)現(xiàn)是清洗液的問(wèn)題?？梢姡绻芸刂频饺?jí)、四級(jí)、五級(jí)，這個(gè)問(wèn)題可能就不會(huì)發(fā)生。

　　還有一次是密封圈?？照{(diào)的密封圈非常重要。也許這種密封圈只能適應(yīng)某幾種機(jī)型，那種密封圈適用另外幾種，如果選擇不當(dāng)就會(huì)導(dǎo)致致命問(wèn)題。中星測(cè)控選擇了一款密封圈，該密封圈生產(chǎn)企業(yè)在國(guó)內(nèi)很知名，給嫦娥二號(hào)空間站做過(guò)密封圈，他們的機(jī)器設(shè)備和人員素質(zhì)堪稱一流，但是給中星測(cè)控做的密封圈出了問(wèn)題。問(wèn)題也不出在他們這里，而是他們上級(jí)的來(lái)料。當(dāng)然這款產(chǎn)品是在大批量生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題。中星測(cè)控當(dāng)時(shí)有6000多支全部撤回。

　　4 堅(jiān)守國(guó)際市場(chǎng)

　　開拓國(guó)際市場(chǎng)很難，但是要把國(guó)際守住可能會(huì)更難，因?yàn)檫€要和大公司進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。如何做?新起點(diǎn)、新技術(shù)、新材料的快速應(yīng)用。在“快”上面下功夫。質(zhì)量是旗幟，技術(shù)是旗手、后盾。技術(shù)在產(chǎn)品質(zhì)量中發(fā)揮的作用，在設(shè)計(jì)階段已經(jīng)起到了非常大的作用。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮的問(wèn)題，就是每一個(gè)環(huán)節(jié)用技術(shù)把它保障起來(lái)。在傳感器技術(shù)里要設(shè)計(jì)一些自用的裝備，因?yàn)楹芏鄼C(jī)器裝備沒(méi)有通用的測(cè)試設(shè)備，例如萬(wàn)用表，在市場(chǎng)上可以直接購(gòu)買，沒(méi)有的設(shè)備，只能靠企業(yè)自身的能力開發(fā)。

　　還有，設(shè)計(jì)過(guò)程中要涉及的EMC、EMI、ESD，這些都是隱性層面的。會(huì)出現(xiàn)這樣的事：一個(gè)客戶買了一個(gè)變送器，買去測(cè)試是壞的，很生氣;但生產(chǎn)廠家也很生氣，稱在生產(chǎn)時(shí)是好的，質(zhì)檢也是好的。結(jié)果是因?yàn)镋SD設(shè)計(jì)時(shí)有靜電問(wèn)題。生產(chǎn)技術(shù)、工裝夾具、自動(dòng)化、半自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)、質(zhì)量控制，即人們平時(shí)說(shuō)的設(shè)計(jì)、工藝、配套、生產(chǎn)、管理質(zhì)量提高這5個(gè)環(huán)節(jié)是不是都到位，即你要的結(jié)果是不是自然到了這個(gè)地方去，而不需反復(fù)糾正。如果反復(fù)糾正可能就有問(wèn)題。森薩塔有一句話：產(chǎn)品不能返工，要從生產(chǎn)和設(shè)計(jì)上去找問(wèn)題。因?yàn)橐环倒た赡芫蜁?huì)把問(wèn)題掩蓋掉。這符合六西格瑪?shù)睦砟睢?/p>

　　中星測(cè)控要使工藝、設(shè)計(jì)和產(chǎn)品達(dá)到做好容易、做壞難。

　　5 物聯(lián)網(wǎng)對(duì)傳感器的挑戰(zhàn)及應(yīng)用探索

　　現(xiàn)在無(wú)線越來(lái)越普遍。沒(méi)有線確實(shí)會(huì)節(jié)約很多成本，而且有些地方不可能有線，有線沒(méi)有辦法操作。例如不久前新聞報(bào)道的福建海上風(fēng)力發(fā)電廠，操作人員在上海，在海上建的傳感器，要把傳感器的信號(hào)傳到岸上，就算到了岸上拿有線傳輸也很貴。再一個(gè)是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)也開始無(wú)線了。過(guò)去人們有一個(gè)誤區(qū)，無(wú)線的都不可靠，只有有線的可靠。但是嫦娥沒(méi)有線，工作也很好。所以大家一定要朝著無(wú)線方向努力。

　　第二，低功耗。

　　第三，體積小，符合環(huán)保要求。

　　第四，智能化，簡(jiǎn)單實(shí)用和安裝方便。

　　根據(jù)上述方向來(lái)拓寬市場(chǎng)。中星測(cè)控公司曾做了一個(gè)老人監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，和手機(jī)的部分功能類似，但是體積非常小，可以裝在口袋里或者是掛在脖子上，老人摔倒或走丟、血壓異常都可以及時(shí)反饋，便于家人監(jiān)控。但可笑之處是該產(chǎn)品花了很大功夫在國(guó)內(nèi)推廣，但沒(méi)在國(guó)內(nèi)做起來(lái)。在國(guó)內(nèi)，中星測(cè)控甚至送給那些老人體驗(yàn)，老人睡一晚上說(shuō)不行，為什么?兒子本來(lái)就不愛看他，有了這東西，更不會(huì)來(lái)看了。但這類產(chǎn)品在國(guó)外有市場(chǎng)，中星測(cè)控95%賣給國(guó)外了，主要是美國(guó)，因?yàn)閲?guó)外的老人和兒子一般不住在一起，而且美國(guó)本身就有老人管理公司。中星測(cè)控和美國(guó)最大的一家老人管理公司合作，給他們提供該設(shè)備，里邊有壓力傳感器，老人摔倒時(shí)有角度和壓力變化，通過(guò)換算來(lái)進(jìn)行提醒。

　　還有車位傳感器。有了這個(gè)設(shè)備以后，去之前可以看一下有沒(méi)有車位，還可以提前預(yù)訂。還有城市的道路交通是否擁堵，可以給你選擇一個(gè)最佳路徑。但總地，現(xiàn)在還沒(méi)有一個(gè)很好的商業(yè)化模式，推廣起來(lái)有些困難。

　　6 小結(jié)

　　壓力傳感器行業(yè)有很多同仁在共同努力。2005年中星測(cè)控參加德國(guó)展覽時(shí)只是孤身一家，2006年時(shí)已有40多家，說(shuō)明我國(guó)的壓力傳感器企業(yè)在蓬勃發(fā)展，而且得到國(guó)際市場(chǎng)的認(rèn)可。

MEMS企業(yè)需要聯(lián)合、協(xié)作

　　蘇州納米產(chǎn)業(yè)園研發(fā)總監(jiān)王敏銳(注：也在中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所)稱，本土MEMS芯片包括壓力、慣性等所有領(lǐng)域加在一起，產(chǎn)值排在全國(guó)前10位差不多是3000萬(wàn)元。究竟是什么原因造成本土MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展的困難?

　　第一，整個(gè)MEMS芯片產(chǎn)業(yè)還處在跟蹤性的技術(shù)發(fā)展階段，別人做麥克風(fēng)我們也做，別人做汽車壓力我們也做汽車壓力，整個(gè)的競(jìng)爭(zhēng)停留在怎么降低競(jìng)爭(zhēng)成本，而不是在高附加值。

　　第二，從芯片產(chǎn)業(yè)來(lái)看，因?yàn)檎麄€(gè)芯片流片的花費(fèi)非常多，而且整個(gè)產(chǎn)線的維護(hù)成本非常高，一年下來(lái)的維護(hù)成本在七八千萬(wàn)元。如果是一家單獨(dú)的企業(yè)，特別是不太大的企業(yè)，要做這個(gè)事會(huì)非常的困難。

　　第三，中國(guó)人特有的商業(yè)習(xí)慣。本土的競(jìng)爭(zhēng)一定是把市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)變成戰(zhàn)場(chǎng)，這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)到了你死我活的地步，利潤(rùn)率較低，不利于新產(chǎn)品的投資和可持續(xù)性發(fā)展。從MEMS的樣機(jī)出來(lái)到最后投入使用，統(tǒng)計(jì)的結(jié)果無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)際，大致需要5~7年時(shí)間。

　　第四，基礎(chǔ)設(shè)施非常龐大。

　　那么，我們的機(jī)會(huì)究竟在哪里?通常認(rèn)為應(yīng)該是在發(fā)掘新的市場(chǎng)需求，我們不要做原來(lái)的同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)。當(dāng)然這也不意味著我們一定不做這個(gè)產(chǎn)業(yè)，我們可以做一些技術(shù)和基礎(chǔ)積累。但是最后我們的發(fā)展方向還是不斷地挖掘新的模式，通過(guò)大量的創(chuàng)新來(lái)提高收益，減少同質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)。

　　如果要有一些新的技術(shù)，一定是從高校院所出來(lái)的，我們要加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研的協(xié)同創(chuàng)新，要關(guān)注技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的重要性，大家共同制定標(biāo)準(zhǔn)，共同發(fā)展，可能會(huì)更有利于整個(gè)MEMS芯片產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。因此，一定在這個(gè)產(chǎn)業(yè)里學(xué)會(huì)分享，而不是競(jìng)爭(zhēng)，要合作，做一些標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。

　　那么，整個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈究竟怎么做?現(xiàn)在有一個(gè)抓手，是通過(guò)江蘇省的微納制造業(yè)的創(chuàng)新中心。為什么做微納制造的創(chuàng)新中心?雖然設(shè)計(jì)很重要，但是現(xiàn)在MEMS芯片最核心的問(wèn)題還在于微納制造。江蘇省微納制造業(yè)創(chuàng)新中心是一個(gè)產(chǎn)業(yè)扶持性公司，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較公益或者中立，可扶持產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

調(diào)理芯片在壓力傳感器中的應(yīng)用和演進(jìn)路線

　　蘇州納芯微電子公司總經(jīng)理王升楊稱，一個(gè)典型的壓力變送器主要由幾個(gè)部分構(gòu)成。

　　1.傳感器的敏感元件，對(duì)于壓力傳感器，比較常見的是電阻式或電容式傳感器結(jié)構(gòu)。

　　2.為了要讓傳感器能夠輸出，符合所需的信號(hào)，后面就需要信號(hào)調(diào)理的電路。

　　3.這個(gè)調(diào)理電路承擔(dān)幾個(gè)功能：1)要給傳感器信號(hào)一個(gè)激勵(lì)，比如電阻式傳感器有恒壓或恒流的激勵(lì)，2)會(huì)把傳感器輸出信號(hào)通過(guò)模擬前端的電路高精度地檢測(cè)出來(lái)，3)因?yàn)閭鞲衅鲿?huì)有一些非理想的因素，例如溫度系數(shù)問(wèn)題，需要對(duì)這些非理想因素進(jìn)行修正和補(bǔ)償。

　　4.最后根據(jù)不同的應(yīng)用，可能會(huì)有各種不同的輸出協(xié)議，諸如電壓輸出、電流輸出、數(shù)字輸出，例如SPI輸出等。

　　在壓力變送器領(lǐng)域里，調(diào)理芯片經(jīng)歷過(guò)幾個(gè)階段。最早我們看到很多的壓力變送器，尤其是低端的壓力變送器才用變送器結(jié)構(gòu)，經(jīng)典的運(yùn)放結(jié)構(gòu)是把電壓和電流轉(zhuǎn)換，變成42mA(注：音)的輸出，并簡(jiǎn)單地做一些補(bǔ)償，這種方式一般是采用變送器，通過(guò)人工的方式做補(bǔ)償。這種方案的特點(diǎn)是低成本，但功能有折中，比如只能調(diào)靈敏度，但是溫度系數(shù)不能調(diào)，而且調(diào)整的系數(shù)范圍也較低，一些復(fù)雜的功能基本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

　　在此基礎(chǔ)上有第二種方案，是可編程的變送器，在前面的儀表放大器的基礎(chǔ)上做了一些改進(jìn)，增加了集成通信接口，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)零點(diǎn)包括滿量程做一些電子化、自動(dòng)化編程校準(zhǔn)功能的產(chǎn)品，這樣的產(chǎn)品在市場(chǎng)上最典型的有TI的PGA308、309等等，在壓力變送器領(lǐng)域得到了很多應(yīng)用，這種技術(shù)路線的好處是已經(jīng)有了數(shù)字編程的接口，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化批量的編程和校準(zhǔn)，也可以在現(xiàn)場(chǎng)再次重新標(biāo)定。有一些可以在靈敏度的基礎(chǔ)上做一些溫度的補(bǔ)償。但是這樣的方案現(xiàn)在看還是有一些不夠靈活的地方，例如想要有一個(gè)量程比，從10MPa變成1MPa的方案還是有一些困難。再如要做一個(gè)高端的隔離還是有些困難。還有做一些更高級(jí)別的，諸如帶顯示、診斷的功能還是比較困難的。

　　第三類調(diào)理芯片電路方案，現(xiàn)在應(yīng)該在行業(yè)里尤其是在高端壓力變送器里應(yīng)用比較廣泛，這種結(jié)構(gòu)基于高精度的ADC+MCU+DAC，里面包括TI、ADI等公司經(jīng)典的壓力變送器案例。第三類產(chǎn)品有很多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榭删幊?，可以?shí)現(xiàn)自動(dòng)化校準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)的標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)改量程比，甚至支持無(wú)線和各種智能化擴(kuò)展功能。但是這類方案的弊端主要是，器件的構(gòu)成較多，最典型的電流型的輸出有一個(gè)基本的要求，所有的部分加起來(lái)的消耗電流不能超過(guò)4mA，所以對(duì)功耗有比較苛刻的要求。因?yàn)樵摦a(chǎn)品是技術(shù)要求比較高的產(chǎn)品，像ADC和DAC的精度都不低。多了之后，整個(gè)器件的體積自然也會(huì)變大。

　　第四種，也是蘇州納芯微電子公司著重介紹的是用集成化的方案給壓力變送器做信號(hào)調(diào)理。所謂的集成化方案，就是把原本在PCB板上分立的元器件打包，盡量集成到一個(gè)芯片里，在不喪失整個(gè)系統(tǒng)靈活性的前提下，使集成度大幅度提高。集成度提高以后可靠性也提高，成本和功耗容易控制?，F(xiàn)在這個(gè)方案很難用電流的兩根線進(jìn)行連通，除非是用HART的功能來(lái)做。通過(guò)S化(注：音)的方案可以去做一些更高效的通訊接口，而且后端的生產(chǎn)流程就會(huì)變得更加標(biāo)準(zhǔn)化。

　　現(xiàn)在國(guó)際上也有這樣的趨勢(shì)，像TI最近發(fā)布了PGA900、300系列，很明顯就是這樣的思路。納芯最近也發(fā)布的一個(gè)產(chǎn)品，是NSA和NSC系列，分別針對(duì)電阻式和電容式的壓力傳感器。

　　蘇州納芯微電子公司在2013年成立，是初創(chuàng)公司，專門定位做各種各樣的傳感器后端處理芯片。

　　(注：本文根據(jù)“2016工業(yè)壓力傳感器高峰會(huì)議”的部分速記整理改編，未經(jīng)講演者確認(rèn)。該會(huì)議于2016年9月13日在上海舉行，是“中國(guó)(上海)國(guó)際傳感器技術(shù)與應(yīng)用展覽會(huì)(Sensor China)”活動(dòng)的一部分。)

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本文來(lái)源于中國(guó)科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第10期第7頁(yè)，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。