我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)將在技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)規(guī)模上取得重大突破

編者按：傳感器是多學(xué)科的高技術(shù)聚合物，被稱為“工業(yè)工藝品”。當(dāng)前，傳感器正在向智能化、微型化、多功能、低功耗、高精度等方向發(fā)展。“十四五”期間，我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)將在技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)規(guī)模上取得重大突破，設(shè)計與制造技術(shù)創(chuàng)新能力將大幅提升，模擬仿真、MEMS工藝、晶圓級封裝、個性化測試和軟硬件集成能力將達(dá)到國際先進(jìn)水平，產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破千億元，成為支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造的新型基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。為此，中國電子報特開辟“傳感器產(chǎn)業(yè)‘十四五’展望”專欄，邀請業(yè)內(nèi)專家把脈傳感器產(chǎn)業(yè)，從技術(shù)、應(yīng)用、市場全面梳理國內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，為新基建的建設(shè)以及新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展提供有力支撐。

在數(shù)字經(jīng)濟(jì)體系或系統(tǒng)架構(gòu)中，貫穿始終或流淌的“血液”就是數(shù)據(jù)。在由感知術(shù)、傳輸和處理，以及存儲、反饋與執(zhí)行等構(gòu)成的整個信息系統(tǒng)中，始終傳遞也是“數(shù)據(jù)”。然而，作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)最核心技術(shù)之一，傳感器的產(chǎn)業(yè)化令人擔(dān)憂。嚴(yán)重制約和影響著數(shù)據(jù)采集與所獲取的功能與效率。成為影響和制約數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最大的障礙與瓶頸，應(yīng)當(dāng)從戰(zhàn)略方面引起高度重視。

戰(zhàn)略定位再認(rèn)識

依據(jù)當(dāng)前我國傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和問題，結(jié)合當(dāng)前“十四五”規(guī)劃將至、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、疫情后數(shù)字經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生的影響等幾個方面的綜合因素，進(jìn)行重新定位。傳感器作為數(shù)據(jù)采集的唯一功能器件，是信息技術(shù)的基礎(chǔ)核心技術(shù)。

眾所周知，信息技術(shù)是由感知術(shù)、傳輸和處理三大技術(shù)構(gòu)成，即：計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)。信息系統(tǒng)的硬件是由三大技術(shù)加上信息存儲、反饋與執(zhí)行等構(gòu)成，而在整個系統(tǒng)中傳遞的信息正是“數(shù)據(jù)”。如果把一個人看做成一個完整的信息系統(tǒng)，那么五官和皮膚與外界交互的信息就是“數(shù)據(jù)信息”，感知器官就是數(shù)據(jù)采集裝置，是數(shù)據(jù)獲取的核心。現(xiàn)實中與其相對應(yīng)的實物器件就是傳感器產(chǎn)品，因此傳感器也被稱為“電子五官”;5G等通信技術(shù)被稱為人的神經(jīng)系統(tǒng);計算機(jī)被稱為人體的大腦，負(fù)責(zé)并承擔(dān)數(shù)據(jù)處理功能。

因此，應(yīng)當(dāng)把傳感器提升到國家戰(zhàn)略高度進(jìn)行重新再認(rèn)識，以便價值回歸，受到其應(yīng)有的重視。應(yīng)該像扶持集成電路、顯示技術(shù)一樣，在國家戰(zhàn)略規(guī)劃中，突出傳感器的戰(zhàn)略地位，并給予相應(yīng)的配套政策（專項扶持、稅收減免、市場準(zhǔn)入）持續(xù)支持，以彌補(bǔ)產(chǎn)業(yè)技術(shù)短板與政策缺失。

技術(shù)工藝再認(rèn)識

雖然傳感器是多學(xué)科、多技術(shù)、多領(lǐng)域的融合體，涉及物理、化學(xué)、生物基礎(chǔ)學(xué)科，從敏感機(jī)理、工藝技術(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、產(chǎn)成品測試、市場應(yīng)用等全產(chǎn)業(yè)鏈過程，幾乎與材料、機(jī)械、電子、數(shù)學(xué)、計算機(jī)軟硬件、測量、半導(dǎo)體等等所有二級學(xué)科緊密相關(guān)。生產(chǎn)工藝也極為繁雜，被稱為制作“工業(yè)工藝品”。但是，一味追求產(chǎn)品高精度、高可靠性、高穩(wěn)定性指標(biāo)就極大地增加了生產(chǎn)工藝技術(shù)難度和產(chǎn)業(yè)化水平與能力。經(jīng)濟(jì)效益上不去，創(chuàng)新成果收效甚微。因此，單一器件多功能復(fù)合和多個器件集成組合是傳感器技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的趨勢。

傳感器單一地追求高精度，標(biāo)新立異地把產(chǎn)品做到極致是科研領(lǐng)域常常出現(xiàn)的問題。然而，在配套市場和應(yīng)用場景上，往往需要的是可靠性和穩(wěn)定性指標(biāo)，以及對使用成本的要求，通過系統(tǒng)的整體功能來體現(xiàn)對傳感器單一指標(biāo)的要求。甚至是單獨敏感元器件可以同時具備感知兩個或兩個以上的物理、化學(xué)量;多個不同物理、化學(xué)量敏感元器件集成、復(fù)合在同一個芯片上;或者組合成一個組件（模組），形成一個智能化模塊。依據(jù)應(yīng)用場景數(shù)據(jù)測量要求，結(jié)合多維度識別和軟件算法，來彌補(bǔ)單一追求高精度帶來的諸多問題。

因此，在八大敏感元件采用共性MEMS工藝技術(shù)，提高產(chǎn)業(yè)化水平的同時，需要在產(chǎn)品使用功能及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范上下功夫。把多個敏感元件復(fù)合，結(jié)合軟件處理，組合構(gòu)成多維度測試和多參數(shù)融合的微系統(tǒng)，來彌補(bǔ)片面追求高精度，而給產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)增加的難度，從而減少高精度生產(chǎn)難度和產(chǎn)成品測試成本，提高規(guī)模生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

產(chǎn)業(yè)化能力再認(rèn)識

目前全球約有2.6萬種不同類型的傳感器，形成了多品種、小批量的現(xiàn)狀。因此產(chǎn)業(yè)過于“散”，缺乏從研發(fā)設(shè)計、功能指標(biāo)、外形結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用場景的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致往往為了創(chuàng)新而創(chuàng)新。不僅造成浪費，增加了產(chǎn)業(yè)化難度，也給市場應(yīng)用帶來了更多的復(fù)雜性。

現(xiàn)有的傳感器企業(yè)散落在全國各地、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同難度較大;生產(chǎn)工藝流程繁瑣復(fù)雜、技術(shù)要點繁多;工裝夾具獨特、裝備昂貴;企業(yè)規(guī)模偏小、人才集聚和培養(yǎng)難難度大。這些導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)化長期處于“尷尬”與“無奈”的境地。更有甚者，把傳感器與集成電路產(chǎn)品、技術(shù)、工藝混淆，將其劃分到集成電路之列，導(dǎo)致長期得不到產(chǎn)業(yè)政策的傾斜與支持。

市場協(xié)同與融合再認(rèn)識

國內(nèi)外傳感器市場總規(guī)模上年度已突破1870億美元，并以大于10%的平均速度增長，有些領(lǐng)域的市場呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長態(tài)勢。然而，在生產(chǎn)企業(yè)與用戶之間存在著難以跨越的障礙，各自對技術(shù)的理解和對方的需求也不盡相同，難以找到有效方法和途徑來貫通和突破。從使用者角度看，存在技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)選擇上的高深莫測，一時難以搞清楚，導(dǎo)致“不會用”和“不敢用”現(xiàn)象，也根本提不出詳細(xì)內(nèi)容和不同場景下的特殊使用要求。從生產(chǎn)角度看，廠家對市場應(yīng)用的場景數(shù)據(jù)模型把握不準(zhǔn)，產(chǎn)品從結(jié)構(gòu)到性能缺乏柔性化設(shè)計，難以提供個性化和精準(zhǔn)化的參數(shù)指標(biāo)，也很難了解用戶需要用什么、怎么用、為什么要這么選。從技術(shù)角度看，現(xiàn)實中的場景和狀態(tài)是動態(tài)、多變、復(fù)雜的，取什么參數(shù)不僅從現(xiàn)場需要角度考慮，更需要系統(tǒng)整體設(shè)計。因此，在數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場，在傳感器類型、結(jié)構(gòu)與參數(shù)選取上各持己見、各持一詞現(xiàn)象頻發(fā)，可謂是“南腔北調(diào)”，甚至是“南轅北轍”，差異極大?？墒牵x用什么類型的傳感器對系統(tǒng)或裝置裝備性能和智能化水平來說又至關(guān)重要。

此外，用戶在對待國內(nèi)企業(yè)和產(chǎn)品上存在較大的偏見和分歧。在同等情況下，用戶往往選用的是價格大大高于國內(nèi)企業(yè)的國外產(chǎn)品。尤其是資源壟斷性行業(yè)，為了減輕責(zé)任和避免麻煩，就形成了“能買國外的就一定不用國內(nèi)產(chǎn)品”的普遍現(xiàn)象。除對用戶國內(nèi)企業(yè)的偏見外，有時苛刻的額外條件、繁雜的程序和流程也讓企業(yè)望而卻步。因此，國內(nèi)企業(yè)即使長期追蹤卻也是無功而返，這樣也逐步抬高了準(zhǔn)入門檻和行業(yè)壁壘。

由此可見，產(chǎn)、用之間的障礙與瓶頸成為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的一大障礙。因此，傳感器產(chǎn)品既要向參數(shù)指標(biāo)的歸一化、標(biāo)化化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，同時，也要建立產(chǎn)用之間的協(xié)同創(chuàng)新關(guān)系，組建產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用之間的相互信任、相互交流與溝通的信息通道和技術(shù)研發(fā)平臺，為傳感器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展掃除道路上的障礙。

復(fù)合型人才需求再認(rèn)識

人才協(xié)同是技術(shù)融合的前提，是產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)保障。然而，目前傳感器行業(yè)內(nèi)缺少企業(yè)家或龍頭企業(yè)的引領(lǐng)和帶動，企業(yè)內(nèi)部缺乏復(fù)合型技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化的高端人才，特別是國際化領(lǐng)軍人才，使得資本關(guān)注度不高，產(chǎn)業(yè)重組和資源整合難于形成。

因此，基礎(chǔ)研究型人才、技術(shù)復(fù)合型人才、產(chǎn)業(yè)化工程型、國際化視野的人才的培養(yǎng)和聚集至關(guān)重要。對傳感器行業(yè)來說，具有戰(zhàn)略頭腦和市場化能力的企業(yè)家人才更是重中之重。

產(chǎn)業(yè)化建議和構(gòu)想

傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題集中表現(xiàn)為：多品種小批量、產(chǎn)品分散性大、產(chǎn)業(yè)集中度不高、企業(yè)規(guī)模偏小以及專業(yè)化及龍頭企業(yè)偏少。從而呈現(xiàn)出以下五個方面問題：缺人、缺錢、缺技術(shù)、缺市場、不夠重視。

在數(shù)字經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，人們必須認(rèn)識到我國產(chǎn)業(yè)化中的突出矛盾和問題，并應(yīng)結(jié)合我國結(jié)構(gòu)調(diào)整與轉(zhuǎn)型升級，結(jié)合“十四五”規(guī)劃要求，結(jié)合疫情、國際摩擦升級與環(huán)境變化產(chǎn)生的具體影響，做好戰(zhàn)略定位和頂層設(shè)計，配置相應(yīng)資源，梳理規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)等。其實若要實現(xiàn)我國傳感器產(chǎn)業(yè)化并非難事，紅外熱電堆傳感器的產(chǎn)業(yè)化便是最好的例子。

具體建議如下：第一，明確戰(zhàn)略定位，做好頂層設(shè)計。把傳感器產(chǎn)業(yè)化作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的核心，并提升到國家戰(zhàn)略高度來認(rèn)識，分層次、分階段的持續(xù)培育和支持。第二，挖掘產(chǎn)業(yè)中的問題，彌補(bǔ)短板與瓶頸。從產(chǎn)業(yè)體系和鏈條中的具體問題入手，解決工藝技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化瓶頸、市場供需矛盾、人才引領(lǐng)作用（特別是企業(yè)家人才）、資源優(yōu)化配置等問題。第三，政策精準(zhǔn)配套，資源持續(xù)配置。結(jié)合地方產(chǎn)業(yè)配套政策資源，設(shè)立國家產(chǎn)業(yè)化專項政策，并在稅收等方面給予優(yōu)惠，針對產(chǎn)業(yè)化進(jìn)行持續(xù)引領(lǐng)與指導(dǎo)。第四，持續(xù)評估效果，及時調(diào)整實施方式。按照產(chǎn)業(yè)化層次、階段、步驟進(jìn)行分段評價與考核，根據(jù)實時狀態(tài)及時修正和調(diào)整實施步驟，避免造成經(jīng)濟(jì)損失和更大的機(jī)會成本。

根據(jù)以上建議，結(jié)合區(qū)域產(chǎn)業(yè)文化特征，可在條件具備的地區(qū)建立中國“傳感谷”，努力建設(shè)我國完整產(chǎn)業(yè)鏈，打造具備“政、產(chǎn)、學(xué)、研、用、服”六位一體的協(xié)同化、專業(yè)化和精準(zhǔn)化的“雙生態(tài)”體系。實現(xiàn)傳感器基礎(chǔ)產(chǎn)品的500億元產(chǎn)值，達(dá)到系統(tǒng)集成與應(yīng)用產(chǎn)品千億元級以上的目標(biāo)，形成具有明顯產(chǎn)業(yè)化特色的國際傳感器產(chǎn)業(yè)集群。