文 | 半導體產業縱橫

一枚比硬幣還小的芯片，正以0.1毫米的精度掃描世界，撐起智能時代的“數字感官系統”。

加特蘭的毫米波雷達芯片在2024年實現出貨600萬顆，2025年預計激增至1600萬顆，累計出貨突破1900萬顆。這家中國企業在中國市場的占有率從20%躍升至33%，其芯片已嵌入全球數十家主流車企的智能駕駛系統。

與此同時，漢威科技0.3毫米厚的柔性觸覺傳感器在深圳傳感器展上引發驚嘆，這款“電子皮膚”能在1毫秒內完成壓力分布的精準感知。不知不覺中，傳感器技術正從幕后走向前臺，成為人工智能、新能源車、工業互聯網等領域的核心基石。

從毫米到納米的競逐

本月，無錫芯感智的一項專利申請揭示了傳感器精密化的最新突破。通過在壓力傳感器背面空腔設置硅島膜結構和鏤空緩沖層，同時實現了高靈敏度與高耐壓性能，成本卻未顯著增加。這種“既要又要”的技術突破，正是當下傳感器創新的縮影。

在測量精度領域，激光測距傳感器正刷新極限。久之洋開發的星載激光測距儀已應用于高分七號衛星，將精度提升至1毫米級，其核心的鎖頻激光器采用光子晶體光纖放大技術，使波長穩定性達到±0.0001nm。而日本基恩士的IL-3000系列傳感器更是實現了0.01μm級的測量精度，相當于人類頭發直徑的十萬分之一，這一精度水平已被應用于東芝存儲芯片的制造線上，可實時監測光刻機工作臺納米級形變。這種突破性進展背后，是光學干涉原理與數字信號處理算法的深度耦合——通過相位解調技術將光程差分辨率提升至λ/1000，配合AI降噪算法消除環境振動干擾。

車載感知領域同樣迎來精度躍升。加特蘭的毫米波雷達通過獨創的RoP（雷達封裝技術）與3D波導天線結合，實現了從“測得到”到“測得準”的跨越。其角度解算方差比傳統方案優化了30%，在70米距離外仍能保持點云穩定性。

不止于此，傳感器在提升精度的同時實現功能融合。加特蘭最新推出的Dubhe天樞星系列UWB芯片，通過2T4R雷達模式可同時承擔數字鑰匙、艙內存在檢測、腳踢尾門感應等多項功能，一顆芯片替代了傳統多傳感器系統。這種集成化突破源于射頻前端與數字基帶的深度協同設計：采用時分復用技術將雷達回波與UWB定位信號分離，配合動態波束賦形算法實現空間感知精度±5cm。寶馬iX車型的智能座艙系統應用該芯片后，手勢控制響應延遲縮短至80ms，較上一代產品提升4倍。

精度革命背后是材料與工藝的協同創新，MEMS工藝滲透率從2018年的35%提升至2024年的58%，推動傳感器向小型化、集成化發展。芯片級傳感器正在取代傳統笨重的測量裝置，將實驗室級別的精度帶入日常應用場景。

新能源車與工業場景的雙向爆發

6月22日，蘇奧傳感在互動平臺宣布，其自主研發的剎車壓力傳感器正式進入市場客戶定點階段，將應用于AEBS（高級緊急制動系統）。這一消息背后，是新能源汽車對傳感器需求的爆發式增長。

傳感器已成為智能汽車的“核心感官”。與傳統燃油車相比，新能源汽車的單車傳感器用量達到300-500顆，市場規模年增長率高達28%。這一需求直接帶動了激光雷達市場的繁榮——2025年中國車載激光雷達前裝量將突破500萬臺。

禾賽科技AT128激光雷達實現153萬點/秒的點云輸出，已裝備于理想L9等車型；速騰聚創則通過芯片化技術將激光雷達成本降低60%，獲得比亞迪、小鵬等車企定點。激光雷達市場年復合增長率高達17.6%，遠高于傳感器行業平均水平。

隨著中美歐等地AEB法規要求制動時速提升至120公里以上，雷達需要具備更遠探測距離與弱目標識別能力。加特蘭的雙SoC級聯方案通過64個虛擬通道，將測高能力從百米級拓展至350米全量程，對塑料錐筒等弱目標的檢測距離提升至100米外。

工業領域同樣迎來了傳感器革命。聚億信息咨詢數據顯示，2024年中國制造業設備聯網率達到55%，較2020年的38%大幅提升。制造業設備的聯網化是實現工業互聯網的基礎，而傳感器則是實現設備聯網的關鍵。通過在設備上安裝各種傳感器，如溫度傳感器、壓力傳感器、振動傳感器等，能夠實時采集設備的運行狀態數據，實現設備的遠程監控、故障診斷和預測性維護。這不僅提高了設備的運行效率和可靠性，也降低了企業的運維成本。因此，制造業設備聯網率的提升直接拉動了工業傳感器的需求。

近年來，全球工業機器人裝機量持續攀升，已連續多年達到50萬臺以上。從2018年至2023 年，復合增長率為5%。據國際機器人聯合會（IFR）預測，到2027年，工藝機器人的裝機量將突破60萬臺大關，工業機器人的廣泛應用帶動了位移測量傳感器需求的增長。位移測量傳感器能夠精確測量機器人的位置、速度和加速度等參數，為機器人的精確控制提供重要依據。隨著工業機器人向高精度、高速度、智能化方向發展，對位移測量傳感器的精度和可靠性提出了更高的要求。位移測量傳感器需求年增22%，成為工業傳感器市場的一個重要增長點。

催生新物種

傳感技術本身也在不斷突破創新邊界。當傳統傳感器正通過性能升級與成本優化滿足規模化應用需求時，基于新材料與新原理的傳感技術“新物種” 已悄然萌芽。

北京科技大學杜翠鳳/王遠團隊聯合北京納米能源與納米系統研究所王中林院士/朱來攀團隊開發了一種摩擦電自供電傳感平臺（TESS）。在山東某金礦地下626米深處，其已連續運行數月。這項基于摩擦納米發電機（TENG）的技術突破，解決了礦井監測的供電難題。

風速感知能力通過基于非接觸式TENG 的水平渦輪機實現。同時，TESS 由一組獨特的 TENG 組成，通過一種新的工作模式運行，平衡了接觸分離和獨立式模式的優點。借助優化的自驅動電源管理系統，TESS 實現了 16.36 mW/平方米的充電功率密度；這種能量每 166 秒就會傳輸至一個傳感器節點（用于測量溫度、相對濕度、壓力以及二氧化碳、二氧化氮、氨氣的濃度）、一個數據處理單元以及一個 LoRa 發射器。這項工作在開發堅固耐用、成本低廉、無需電池且無線的基于摩擦納米發電機的環境監測平臺方面取得了重大突破。

與此同時，氣體傳感技術也傳來好消息。漢威科技開發的“電子鼻”系統，通過集成高靈敏氣體傳感器陣列與AI算法，可在5秒內快速識別不同氣味，已應用于食品安全、環境監測等領域。

該系統采用多傳感器協同工作模式，每個傳感器對特定氣體具有高靈敏度，配合AI算法對多維數據進行實時分析，突破了傳統單一氣體檢測的局限。例如在食品安全場景中，“電子鼻”可通過識別食品揮發的氣體成分，判斷其新鮮度或是否變質；在環境監測中，能快速定位空氣中的有害氣體或異味來源，為污染預警提供數據支持。

這種仿生感知技術模擬了生物嗅覺的復雜識別能力，可適應多種氣體混合場景，相比傳統傳感器具有更高的檢測效率和實用性，推動氣體傳感技術向智能化、多功能方向發展。

傳感器將走向何方？

據Yole報告，2024 年全球 MEMS（微機電系統）行業迎來關鍵轉折，憑借第二季度 "庫存效應" 消退，全年營收達 154 億美元（同比增長 5%），出貨量突破 310 億顆。市場研究顯示，隨著消費電子、汽車電子等終端需求回暖，疊加AI、物聯網等新技術驅動，2025 年行業增速有望進一步提升，預計 2024-2030 年復合年增長率達 3.7%，2030 年市場規模將達 192 億美元，銷量增至 350 億臺。

在MEMS行業憑借傳統應用場景實現穩健增長的同時，量子傳感技術正在實驗室醞釀突破。

量子傳感器利用量子現象，與傳統傳感器相比，靈敏度大幅提高，開辟了各種新的應用，包括電動汽車 (EV)、非 GPS 導航、醫學成像和通信。業內專家將此稱為“第二次量子革命”。

專家認為，量子力學在計算領域有著巨大應用潛力的同時，也有可能徹底改變傳感行業。

量子態的敏感性使得檢測微小的變化成為可能，從而實現了前所未有的精度測量。量子傳感器與傳統傳感器相比具有更高的靈敏度，能夠對電流、電場、磁場、光、線性加速度、角加速度和時間等多種物理特性進行高靈敏度測量。

其中一個例子就是隧道磁阻 (TMR) 傳感器，其規模可達到數百萬個芯片。它目前已在汽車領域銷售，用于遠程電流傳感。使用光泵磁力儀 (OPM) 的生物磁成像雖然仍處于早期開發階段，但已顯示出良好的潛力，Cerca Magnetics 等初創公司已經向研究中心出售早期產品和原型。

此外，還有臺式原子鐘，已在研究和國際時間標準中使用多年。在醫學領域，量子傳感器可以對心臟的自然磁場進行簡單測量，提供比目前的心電圖（ECG）機器多得多的數據。雖然心電圖設備通過直接貼在皮膚上的電極進行測量，但量子傳感器可以集成到衣服、床墊和其他物品中。

不僅如此，技術創新的觸角已悄然伸向生命體內部—— 這種從 "外部環境監測" 到 "生物體內在感知" 的躍遷，為腦機接口與傳感器的深度融合埋下了技術伏筆，也讓神經元活動的實時捕捉從科學想象走向臨床可能。腦機接口與傳感器的融合開啟新可能，Neuralink植入式設備集成微型激光測距模塊，實時監測神經元活動，精度達10納米。這種跨領域技術融合將傳感器從外部環境監測拓展至生命體內部信號采集。

從0.01微米的納米級測量到量子態的精密操控，從實驗室的精密儀器到車規級芯片的量產落地，那枚比硬幣更小的芯片，既是智能汽車的 “數字眼睛”，也是工業機器人的 “觸覺神經”，更是叩擊生命奧秘的 “量子探針”。當傳感器精度突破納米級門檻，我們丈量的不再僅是物理距離，更是從硅基到碳基、從機器到生命的認知邊界 —— 萬物互聯的基石，終將從“連接”走向“感知”。