一文看懂國(guó)內(nèi)傳感器發(fā)展痛點(diǎn)及政策解讀

導(dǎo) 讀

傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)最底層，也是最關(guān)鍵的技術(shù)，將成為各國(guó)、各企業(yè)在未來(lái)掌握物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)話語(yǔ)權(quán)的重要一部分。

數(shù)字化技術(shù)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，產(chǎn)品逐步進(jìn)入智能階段。繼互聯(lián)網(wǎng)之后，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)息息相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)也被推到了風(fēng)口浪尖，根據(jù)此前全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展數(shù)據(jù)來(lái)看，2018年全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模突破千億美元。

不可否認(rèn)，未來(lái)，國(guó)內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)前景十分廣闊，但是就目前國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)而言，感知、傳輸、計(jì)算以及應(yīng)用層面上依然存在亟待解決的問(wèn)題。其中，傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)最底層，也是最關(guān)鍵的技術(shù)，它也將成為各國(guó)、各企業(yè)在未來(lái)掌握物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)話語(yǔ)權(quán)的重要一部分。《福布斯》雜志認(rèn)為，當(dāng)前，甚至今后幾十年內(nèi)，影響和改變著世界經(jīng)濟(jì)格局和人們生活方式的10大科技產(chǎn)品中，傳感器被列為10大科技產(chǎn)品之首。

外患緊迫

從全球局勢(shì)來(lái)看，作為支撐感知層的傳感器上游端已經(jīng)形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，美、日、德三國(guó)占據(jù)了全球傳感器約70%的市場(chǎng)份額，已經(jīng)形成了三足鼎立的格局。不僅如此，目前已約有40個(gè)國(guó)家深入研究，機(jī)構(gòu)多達(dá)6000余家。在傳感器種類(lèi)上，國(guó)外目前在用以及在研共計(jì)高達(dá)4.8萬(wàn)，而我國(guó)僅有6000多種，可見(jiàn)，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)頗為激烈。

需要指出的是，我國(guó)目前中高端傳感器進(jìn)口占比為80%，傳感器芯片進(jìn)口率更是高達(dá)90%多，產(chǎn)品也多來(lái)源于耳熟能詳?shù)耐馄?，GE、艾默生、博世、霍尼韋爾、歐姆龍等，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)進(jìn)度相對(duì)落后。同時(shí)，這也讓美國(guó)抓住了中國(guó)傳感器發(fā)展落后的短板，對(duì)中國(guó)的半導(dǎo)體以及傳感技術(shù)進(jìn)行一系列的貿(mào)易限制，去年美國(guó)商務(wù)部的出口管制及后續(xù)新增名單事件、中國(guó)企業(yè)福建晉華新記憶芯片事件等。美國(guó)采取這些措施，無(wú)疑給中國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)出紅色預(yù)警。

內(nèi)憂何在

在物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，涉及到溫濕度、煙霧、光、空氣等各類(lèi)傳感器的大量使用，正如上面所提到的，國(guó)內(nèi)傳感器企業(yè)大多盤(pán)踞在這些傳感器的中低端市場(chǎng)，在傳感器的微型化、多功能化、數(shù)字化、智能化等發(fā)展上嚴(yán)重不足。

首先，由于市場(chǎng)對(duì)于傳感器在高精度、高敏感度分析、成分分析等方面要求較高，而國(guó)內(nèi)正處于從傳統(tǒng)傳感器向智能傳感器發(fā)展的過(guò)程中，在相關(guān)核心技術(shù)和基礎(chǔ)能力上不夠成熟，主要還是以對(duì)國(guó)外產(chǎn)品的研究或者代工為主。在國(guó)內(nèi)，高端傳感器的研發(fā)主要集中在高等院校，而自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成果數(shù)量不盡人意，并且大多以樣品為主，產(chǎn)業(yè)化能力不足。種種因素，也就導(dǎo)致了國(guó)內(nèi)傳感器品種不配套、系列不全、缺乏市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

內(nèi)行看門(mén)道，其實(shí)傳感器從研發(fā)的原理并不困難，難就難在工程工藝上。由于傳感器生產(chǎn)中工藝技術(shù)的分散性、復(fù)雜性以及設(shè)備條件等因素，其生產(chǎn)過(guò)程也被稱(chēng)為制造“工業(yè)工藝品”，證實(shí)了掌握核心工藝技術(shù)對(duì)于研發(fā)制造傳感器尤為重要。

在當(dāng)下物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用熱門(mén)的MEMS智能傳感器研發(fā)上，美國(guó)對(duì)其工藝技術(shù)已經(jīng)持續(xù)研究了25年，形成了自有的一套“多品種小批量”的傳感器生產(chǎn)方式以及工藝特色。同時(shí)，他們圍繞MEMS工藝技術(shù)和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了兩大方向的突破：敏感機(jī)理創(chuàng)新與工藝突破，這項(xiàng)突破很大程度提高了MEMS工藝技術(shù)的理論與應(yīng)用水平，在晶體與非晶體、各種半導(dǎo)體材料以及金屬薄膜工藝上實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品創(chuàng)新，達(dá)到產(chǎn)品生產(chǎn)微型化、低成本、復(fù)合型等效果;另外，在多功能集成化、模塊化架構(gòu)、嵌入式能力、網(wǎng)絡(luò)接口上也形成了自有創(chuàng)新應(yīng)用。

而國(guó)內(nèi)在設(shè)計(jì)技術(shù)、封裝技術(shù)、裝備技術(shù)等共性關(guān)鍵技術(shù)上還未取得真正突破，這歸結(jié)于國(guó)內(nèi)傳感器微機(jī)械加工技術(shù)以及相關(guān)智能制造技術(shù)發(fā)展進(jìn)度緩慢，人工操作偏多，檢測(cè)手段不規(guī)范，造成國(guó)產(chǎn)傳感器比國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性低1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。另外，傳感器封裝也尚未形成系列、標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一接口。

從傳感器產(chǎn)業(yè)高度來(lái)看，國(guó)內(nèi)仍處于混沌之中。國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分散，產(chǎn)品存在品種、規(guī)格、系列不全，甚至還有重復(fù)生產(chǎn)以及惡性競(jìng)爭(zhēng)等現(xiàn)象發(fā)生。資源配置上，國(guó)內(nèi)在人才、物力、設(shè)備能力上也存在一些不足，由于智能傳感器涉及到多學(xué)科交叉，對(duì)于多面手的人才要求和需求也越來(lái)越高，而國(guó)內(nèi)尚未有成熟復(fù)合型人才的培養(yǎng)體制。

乘風(fēng)破浪

乘東風(fēng)之勢(shì)，揚(yáng)物聯(lián)之帆。周知，在物聯(lián)網(wǎng)成為新一代工業(yè)基礎(chǔ)性行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)驅(qū)動(dòng)力之后，國(guó)家十分重視物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)及其配套產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，截止目前，國(guó)務(wù)院、工信部已經(jīng)出臺(tái)了多項(xiàng)傳感器產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)政策：

2011年11月，工信部印發(fā)《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了要提升感知技術(shù)水平，內(nèi)容包括：超高頻和微波RFID標(biāo)簽、智能傳感器、嵌入式軟件的研發(fā)，支持位置感知技術(shù)、基于MEMS的傳感器等關(guān)鍵設(shè)備的研制，推動(dòng)二維碼解碼芯片研究。

2013年2月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《國(guó)務(wù)院關(guān)于推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)有序健康發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了加強(qiáng)低成本、低功耗、高精度、高可靠、智能化傳感器的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。同年，國(guó)家四部委印發(fā)《加快推進(jìn)傳感器及智能化儀器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》。

2016年8月，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，內(nèi)容強(qiáng)調(diào)發(fā)展新一代信息技術(shù)，特別提出了，發(fā)展微電子和光電子技術(shù)，重點(diǎn)加強(qiáng)極地功耗芯片、新型傳感器、第三代半導(dǎo)體芯片和硅基光電子、混合光電子、微波光電子等技術(shù)與器件的研發(fā)。

2017年11月，工信部發(fā)布《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)指南(2017-2019)》，三年的主要任務(wù)為補(bǔ)齊設(shè)計(jì)、制造關(guān)鍵環(huán)節(jié)短板，推進(jìn)智能傳感器向中高端升級(jí)，其中，在技術(shù)和工藝上，重點(diǎn)提到了硅基MEMS加工技術(shù)、MEMS與互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)集成、非硅模塊化集成等工藝技術(shù)。

在政策的鼓勵(lì)和支持下，我們發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)傳感器企業(yè)已經(jīng)在努力追趕外企，呈現(xiàn)出長(zhǎng)三角、珠三角、京津地區(qū)的區(qū)域性產(chǎn)研集群分布。其中，長(zhǎng)三角地區(qū)以熱敏、磁敏、圖像、光電、溫度、氣敏等傳感器生產(chǎn)體系為主;珠三角以熱敏、稱(chēng)重、磁敏、超聲波為主;東北工業(yè)區(qū)以生產(chǎn) MEMS 力敏傳感器、氣敏傳感器、濕度傳感器;而以學(xué)術(shù)集中的京津地區(qū)以產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的模式發(fā)展，致力于智能傳感器的研發(fā)。

當(dāng)然，說(shuō)了那么多，國(guó)內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)要想走在國(guó)際前列還有很多路要走，技術(shù)和工藝的自研創(chuàng)新、人才的培養(yǎng)與引進(jìn)、產(chǎn)業(yè)的集聚有序發(fā)展將會(huì)成為最急需解決的問(wèn)題。也只有傳感器這樣的底層技術(shù)發(fā)展成熟，國(guó)內(nèi)的智慧城市、智慧交通、智能家居這些物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景才能更好地落地。