寇樅

智能傳感器被視為實現(xiàn)萬物互聯(lián)的基石，該領(lǐng)域發(fā)展浪潮日盛，新型傳感器正向微型化、多功能化、數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展?！皞鞲衅骷夹g(shù)強，則自動化產(chǎn)業(yè)強”，傳感器技術(shù)直接關(guān)系到我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形勢，傳感器技術(shù)發(fā)展滯后將掣肘國內(nèi)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的推進進度。在傳感器行業(yè)喜迎的春天里，我們不應(yīng)看到只是國外半導(dǎo)體巨頭的瓜分盛宴，國產(chǎn)自強之路任重道遠(yuǎn)。

改變世界的傳感器

若從字面意義解讀，傳感器是一種檢測裝置，能夠檢測外界環(huán)境任何信息，然后將感知的信息按照規(guī)律轉(zhuǎn)變成電信號，從而滿足信息的傳輸、存儲、感知等要求。較為形象的比喻是，傳感器相當(dāng)于人類的感官，讓原本死板的物體變得更加智能化，“從智能手機到智能語音設(shè)備，從能源平臺到工業(yè)設(shè)備，傳感器自然而然地化身為人類連接機器、人類自身，以及自然環(huán)境的外延器官”，幫助人類將曾經(jīng)不可知、難判斷的信息變成易獲取、更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，以供使用。

或許自上世紀(jì)80年代開始，世界便逐步進入了傳感器時代，而今全世界大約有3000億個各式各樣的傳感器遍布人們的日常生活中。美國、德國、日本是傳感器領(lǐng)域權(quán)重最大的國家，東歐、亞太區(qū)和加拿大則是傳感器市場增長最快的地區(qū)。美國、日本、德國及中國合計占據(jù)全球傳感器市場份額的71%，中國占比雖為11%但多數(shù)為中低端產(chǎn)品。

從應(yīng)用領(lǐng)域來看，工業(yè)、汽車電子、通信電子、消費電子四部分是傳感器最大的市場。比如智能汽車和無人駕駛是驅(qū)動MEMS傳感器發(fā)展的重要動力，更多數(shù)量的傳感器被裝載上車，為車輛帶來更多、更詳細(xì)的信息。MEMS傳感器也是智能工廠的“心臟”，其是工業(yè)機器人變得“神通廣大”的利器。可以說，作為現(xiàn)代科技的前沿技術(shù)之一，傳感器是工業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要抓手。通用電氣（GE）董事長杰夫·伊梅爾特曾這樣描繪傳感器的功用，“如果你昨晚作為一家實業(yè)公司去睡覺，你將會在今天早上醒來，成為一家軟件和分析公司。”而展望未來，傳感器將變得更小、更便宜、更準(zhǔn)確、更靈活、更節(jié)能、更環(huán)保，能夠收集更多類型的數(shù)據(jù)，并集成越來越多的新技術(shù)。

不過，市面上所使用的成千上萬種傳感器產(chǎn)品，必須遵守對其性能和應(yīng)用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，即遵守具有一致性的認(rèn)證協(xié)議，不如此各種產(chǎn)品在對接使用時可能存在安全隱患。但從全球范圍來看，對傳感器的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范尚有待完善。僅以我國為例，截至去年4月我國便有現(xiàn)行傳感器相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)117項，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)141項，地方標(biāo)準(zhǔn)17項。電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE）已經(jīng)對物聯(lián)網(wǎng)傳感器標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一表達(dá)了憂慮，各個行業(yè)組織有意攜手進行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范工作。

有待勾勒的路線圖

“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃在“加快推動數(shù)字產(chǎn)業(yè)化”中著重提到傳感器等戰(zhàn)略性前瞻性領(lǐng)域。高期望值的背后，是我國傳感器行業(yè)亟待補全短板參與更激烈的競爭。與芯片行業(yè)信息屢屢刷屏引發(fā)關(guān)注不同，傳感器行業(yè)的存在感稍差一線，實際上這也是我國被“卡脖子”的重災(zāi)區(qū)之一。目前全世界的傳感器產(chǎn)品超過2萬種，遠(yuǎn)比芯片的種類更多，而因為起步發(fā)展較晚加之上世紀(jì)被某些企業(yè)大肆鼓吹的“造不如買”思想帶偏點錯了科技升級路徑，致使目前國產(chǎn)傳感器產(chǎn)品僅有10大類、42小類、6000多個品種，存在為數(shù)眾多的品種短缺，且在高端傳感器的設(shè)計、制造、封裝以及測試環(huán)節(jié)存在技術(shù)短板，主要性能指標(biāo)與國外存在一到兩個數(shù)量級之差。據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，“溫度、壓力、流量是制造業(yè)在生產(chǎn)管理過程中所需的三大基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳感器。其中溫度傳感器制造，國內(nèi)已有成熟的規(guī)?；a(chǎn)能力；壓力傳感器制造產(chǎn)能我國處于全球領(lǐng)先地位，但目前缺乏該領(lǐng)域內(nèi)的高端核心技術(shù)；而流量，尤其是氣體流量傳感器的生產(chǎn)研發(fā)，目前主要還是以組裝生產(chǎn)為主，國內(nèi)整機生產(chǎn)能力較弱，核心技術(shù)掌控在外國企業(yè)手中。”這直接導(dǎo)致在化工、電站、環(huán)保等重大工程領(lǐng)域，諸多高性能的傳感器依賴進口。

國產(chǎn)傳感器行業(yè)的一個顯著問題是，很多傳感器技術(shù)國內(nèi)實驗室的研究水平其實并不差，但因為種種原因沒能轉(zhuǎn)化為進入市場的成熟產(chǎn)品，未有規(guī)?；炞C即導(dǎo)致問題被掩蓋、技術(shù)走下坡路。種類繁多、應(yīng)用細(xì)分的傳感器有著各種各樣的設(shè)計原理，國內(nèi)企業(yè)普遍忍受不了相關(guān)產(chǎn)品的較長研發(fā)周期和細(xì)致要求。應(yīng)用需求量與制造成本無法平衡，對于多數(shù)企業(yè)來說是巨大的挑戰(zhàn)。然而，“從產(chǎn)業(yè)的角度來看，傳感器很難抄襲別人，很難去做‘me too’的仿品，必須要有創(chuàng)新。”

2017年，工信部印發(fā)《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動指南》，提出中國傳感器產(chǎn)業(yè)將持續(xù)聚焦移動終端、智能硬件、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、汽車電子等重點應(yīng)用領(lǐng)域。2021年，工信部再次推出“基礎(chǔ)電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃”，明確提出未來三年，將重點發(fā)展高端傳感器、新型MEMS傳感器和智能傳感器。在政府支持與市場需求的合力推動下，我國傳感器行業(yè)進入快速發(fā)展階段。

在此期間，為夯實傳感器領(lǐng)域的發(fā)展，我國陸續(xù)建立了傳感器技術(shù)國家重點實驗室、微米/納米國家重點實驗室、機器人國家重點試驗室等研發(fā)基地，對敏感元件和傳感器行業(yè)加大政策和資金的支持，近2000家從事傳感器生產(chǎn)和研發(fā)的企業(yè)中亦有亮點頻現(xiàn)。此外，傳感器產(chǎn)業(yè)集群化發(fā)展是我國傳感器行業(yè)發(fā)展的重要趨勢，各地紛紛出臺政策、投入資金大力扶持，相繼打造了十余個區(qū)域性傳感器產(chǎn)業(yè)園，依托園區(qū)聚合產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)、構(gòu)建聯(lián)盟共謀發(fā)展，如蘇州工業(yè)園區(qū)、嘉定工業(yè)園區(qū)等已經(jīng)形成相對成熟的傳感器產(chǎn)業(yè)集群。