30年？差距太大了！2023年了中國傳感器最落后的竟然是…

2023即將來臨，過去的一年，2022年，中國傳感器產(chǎn)業(yè)以前所未有的速度發(fā)展，傳感企業(yè)上市浪潮、地方政府傳感產(chǎn)業(yè)政策，層出不窮?；蛟S，過去一年，是中國傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快速的一年之一，但這只是未來中國傳感產(chǎn)業(yè)浪潮的開端。我國傳感產(chǎn)業(yè)大抵發(fā)軔于上世紀(jì)50年代，以仿制蘇聯(lián)機(jī)械式傳感器起家，如今2023年將至，我國傳感器與國際先進(jìn)水平差距多少？10年？15年？20年？30年？本文資料來自各權(quán)威機(jī)構(gòu)和資料，如有紕漏和其他觀點(diǎn)，請?jiān)趥鞲衅鲗＜揖W(wǎng)公眾號本內(nèi)容底下留言討論，或在中國最大的傳感社區(qū)：傳感交流圈中進(jìn)行交流。

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近日，在或許是中國最大的傳感社區(qū)：傳感交流圈中，有圈友激烈討論，中國傳感器產(chǎn)業(yè)與國際先進(jìn)水平的差距在哪里？差距多少年？

有圈友認(rèn)為中國傳感器產(chǎn)業(yè)差距最少10~15年，這是保守的估計(jì)，然而傳感器產(chǎn)業(yè)鏈很長，從設(shè)計(jì)、制造、產(chǎn)業(yè)化、應(yīng)用等各環(huán)節(jié)，差距各不相同，結(jié)構(gòu)工藝最少差距20年，材料至少差距30年。

中國傳感器哪個(gè)環(huán)節(jié)與國際水平差距最大？

傳感器各環(huán)節(jié)與國際先進(jìn)水平的差距有多大？本文引用相關(guān)權(quán)威資料，從設(shè)計(jì)、制造、產(chǎn)業(yè)化、應(yīng)用等各環(huán)節(jié)，看看我國傳感器產(chǎn)業(yè)的水平，本文僅代表一家之言，拋磚引玉，如有不同觀點(diǎn)，請?jiān)趥鞲衅鲗＜揖W(wǎng)公眾號本內(nèi)容底下留言討論，或在中國最大的傳感社區(qū)：傳感交流圈中進(jìn)行交流。

能滿足60%的需求！中國傳感器產(chǎn)業(yè)的國際位置

傳感技術(shù)是一項(xiàng)基礎(chǔ)性技術(shù)，是與計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)并列的現(xiàn)代信息科學(xué)三大組成技術(shù)之一，也是物聯(lián)網(wǎng)、先進(jìn)制造、高端消費(fèi)電子等領(lǐng)域的關(guān)鍵和瓶頸。

然而，長期以來，相對我國的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)，我國傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對滯后已經(jīng)是不爭的事實(shí)。

在計(jì)算機(jī)技術(shù)上，我國超級計(jì)算機(jī)算力長期位居全球TOP 3 位置，與美國、日本等先進(jìn)國家爭鋒，深度學(xué)習(xí)、人工智能等計(jì)算機(jī)技術(shù)，我國也位居世界一流地位。

通信技術(shù)里，以華為、中興為代表的中國通信企業(yè)，已經(jīng)走出國門，甚至成為世界一流的通信設(shè)備企業(yè)。中國也在4G、5G、6G等最新通信標(biāo)準(zhǔn)的制定中，占據(jù)重要地位。

只有傳感技術(shù)，在任一方面都很難說的上是頂尖，尤其是產(chǎn)業(yè)化方面，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國際水平，至今沒有一家真正大型的傳感器企業(yè)，可以與博世、英飛凌等公司競爭。

根據(jù)《中國傳感器發(fā)展藍(lán)皮書》披露的數(shù)據(jù)顯示，國產(chǎn)傳感器能滿足自動化儀表70%的要求，能滿足中型工程80%要求，滿足大型工程60%要求。

但是，這個(gè)數(shù)據(jù)里面的傳感器，主要以中低端傳感器為主，只有少量高端傳感器。存在兩個(gè)突出問題：

1、出貨量口徑上統(tǒng)計(jì)占有率高，但市場份額低

從出貨量口徑上看，某些領(lǐng)域國產(chǎn)傳感器似乎占比可以，然而按產(chǎn)值計(jì)算，市場份額占比卻很低，主要是因?yàn)槲覈鴩a(chǎn)傳感器90%都是中低端傳感器為主。

以我國氣體傳感器龍頭企業(yè)漢威科技為例，漢威科技產(chǎn)銷的氣體傳感器常年在國內(nèi)市場占有率75%，居國內(nèi)第一，產(chǎn)銷量居全球第二。

然而，市場調(diào)研公司Yole發(fā)布的2020年全球氣體傳感器市場份額數(shù)據(jù)上，漢威科技旗下煒盛科技（Winsen）與漢威氣體（Hanwei gas sensors）合計(jì)僅占據(jù)4%市場份額，與其巨大的出貨量形成鮮明對比。

顯然，國產(chǎn)傳感器以走量、客單價(jià)低的中低端傳感器為主，導(dǎo)致市場份額較小。

▲Yole全球氣體傳感器市場份額情況

2、多為貼牌生產(chǎn)，傳感器芯片核心技術(shù)占比低

雖然傳感器中低端市場上，有“大量”的國產(chǎn)品牌，但深究其根源，許多傳感器企業(yè)并不掌握傳感器核心部件——傳感器芯片的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)能力。

90%以上國產(chǎn)企業(yè)外購國外先進(jìn)傳感器芯片，封裝、測試后貼牌售賣。

《中國傳感器發(fā)展藍(lán)皮書》中披露，2020年，我國主要的十多家硅基壓力傳感器生產(chǎn)企業(yè)中，除了沈陽儀表科學(xué)研究院公司產(chǎn)出的壓力傳感器用的是自產(chǎn)的傳感器芯片外，其余廠家均從美國、德國、日本等傳感器先進(jìn)國家購買傳感器芯片生產(chǎn)，外購比例從97%~100%不等。

▲數(shù)據(jù)來源《中國傳感器產(chǎn)業(yè)藍(lán)皮書》（制表動感傳感）

國產(chǎn)中低端傳感器泛濫、同質(zhì)化競爭嚴(yán)重，傳感器芯片等核心技術(shù)高度缺乏，是我國傳感器產(chǎn)業(yè)目前的現(xiàn)狀。

因此，在全球傳感器產(chǎn)業(yè)的國際格局位置上，我國仍處于第三梯隊(duì)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美國、日本、德國等傳感器先進(jìn)國家，平均差距至少在10~15年以上。

如果不采取有效強(qiáng)力的措施，差距會進(jìn)一步拉大，這不是危言聳聽，而是中國傳感器現(xiàn)實(shí)的真實(shí)寫照。

差距最大25年！中國傳感器各領(lǐng)域差距情況

如果我國傳感器產(chǎn)業(yè)與國外先進(jìn)水平差距在哪里？以下從傳感器應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域、設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域、制造技術(shù)領(lǐng)域、產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域等4個(gè)方面，分別闡述差距情況。

你猜中國傳感器哪個(gè)環(huán)節(jié)與國際水平差距最大？

傳感器應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域：差距15~20年

傳感器的應(yīng)用，就是傳感器裝在哪里，傳感器的變現(xiàn)過程。美國、日本、德國等傳感器先進(jìn)國家，涉足幾乎所有傳感器應(yīng)用領(lǐng)域，更是壟斷了汽車電子、消費(fèi)電子等高端傳感器應(yīng)用市場。

根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，全球傳感器市場 ，美國占據(jù)29%份額，日本21%，德國19%，中國10%。且中國傳感器份額主要集中在中低端市場。

▲各國傳感器產(chǎn)業(yè)占比，來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究

譬如中國汽車傳感器應(yīng)用市場中，國產(chǎn)傳感器產(chǎn)品占比僅2%，其余98%被博世、英飛凌等國外大廠瓜分。主要原因是車規(guī)級傳感器要求嚴(yán)格，國產(chǎn)大部分傳感器產(chǎn)品存在不能批量生產(chǎn)、可靠性差、性價(jià)比不高等情況，同時(shí)國家支持力度、政策不足，汽車企業(yè)更傾向于向穩(wěn)定、成熟的國外企業(yè)購買傳感器。

我國智能氣體傳感器應(yīng)用市場99%為國外品牌，國內(nèi)智能氣體傳感器在產(chǎn)品精度、穩(wěn)定性、工藝制造等方面與國外差距較大，同時(shí)，國內(nèi)智能氣體傳感器存在諸多技術(shù)瓶頸，限制其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，如國產(chǎn)紅外光學(xué)類氣體傳感器，存在MEMS紅外探測器制備技術(shù)、低功耗穩(wěn)定紅外光源制備技術(shù)、智能微紅外氣體傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)等技術(shù)瓶頸。

我國海洋傳感器應(yīng)用市場，100%從國外進(jìn)口，無法自主制造，我國研制的所有海面浮標(biāo)、潛標(biāo)、海床基等使用的溫度、壓力傳感器，都是從國外進(jìn)口的。

以美國、日本、德國等國家為主的先進(jìn)傳感器企業(yè)，幾乎壟斷了所有高端傳感器應(yīng)用領(lǐng)域，我國傳感器產(chǎn)業(yè)應(yīng)用技術(shù)水平與國際差距15~20年。

傳感器設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域：差距15~20年

工業(yè)設(shè)計(jì)軟件是中國制造的軟肋，對傳感器產(chǎn)業(yè)來說，也是如此，保守估計(jì)，這方面的差距在15~20年左右。

CAD軟件是傳感器設(shè)計(jì)的用力工具，在中國早期傳感器設(shè)計(jì)中，主要用I-deas、Vaild、Ansys等通用CAD設(shè)計(jì)軟件，完成相關(guān)傳感器的力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

進(jìn)入MEMS技術(shù)時(shí)代，主要的設(shè)計(jì)軟件為CoventorWare和 IntelliSuite。

CoventorWare來自美國企業(yè)Coventor，是目前全球MEMS仿真和建模解決方案領(lǐng)導(dǎo)者，幾乎所有中國MEMS芯片企業(yè)都用這個(gè)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。

有多夸張？我國863計(jì)劃（國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃）MEMS研究專項(xiàng)的30個(gè)研究小組，全部都使用這種軟件。Coventor在MEMS傳感器的位置，跟2020年6月份哈爾濱工業(yè)大學(xué)被美國斷供的Matlab軟件在科學(xué)計(jì)算中的地位，基本一樣。

另一家IntelliSuite軟件是美國企業(yè)Intellisense開發(fā)的，也是全球最早的MEMS設(shè)計(jì)軟件之一，Intellisense1991年成立，總部位于美國波士頓，2000年曾被康寧公司收購，2003年被Intellisense原員工重新私有化。

我國對智能傳感器設(shè)計(jì)的計(jì)劃有所起步，但目前仍未看到相關(guān)的成熟案例成果和專業(yè)設(shè)計(jì)軟件。

我國幾乎沒有普遍采用的國產(chǎn)傳感器設(shè)計(jì)軟件、相關(guān)設(shè)計(jì)人才也很少，保守估計(jì)我國傳感器設(shè)計(jì)領(lǐng)域與國際先進(jìn)水平差距在15~20年左右。

傳感器制造技術(shù)領(lǐng)域：差距10~15年

工藝和材料技術(shù)是影響傳感器各項(xiàng)性能最大的關(guān)鍵因素之一，傳感器技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)百余年，各類傳感器的技術(shù)原理其實(shí)并不“高深”，在高校教材中都已經(jīng)說明了。

但具體到各個(gè)廠商，各條產(chǎn)線，生產(chǎn)出來的傳感器在量程、靈敏度、一致性等卻有巨大差異，這里面?zhèn)鞲衅鞯幕驹矶际且粯拥?，差別在于制造傳感器的工藝和材料。

平面工藝、厚膜工藝、超細(xì)粉料制備工藝、微機(jī)械加工工藝、智能芯片制造工藝等重要的傳感器工藝技術(shù)，我國從“六五”計(jì)劃開始了多次攻關(guān)研究工作，在解決相關(guān)傳感器工藝制造難題上取得了一定成果。

譬如，沈陽儀表科學(xué)研究院有限公司，開展微機(jī)械加工應(yīng)用研究，使每一 4 英寸硅片能加工1000多個(gè)敏感元件，芯片成品率達(dá)到80%，這一成果用在了硅力敏傳感器加工生產(chǎn)上。并且國際首創(chuàng)了硅多層結(jié)構(gòu)無掩膜腐蝕工藝，解決了采用一次掩膜技術(shù)形成三維多層微機(jī)械結(jié)構(gòu)的工藝，獲得一項(xiàng)國際發(fā)明專利。

工藝裝備方面，我國開發(fā)了多項(xiàng)傳感器工藝制造裝備，以國外對我國封鎖的擴(kuò)散硅傳感器關(guān)鍵工藝裝備為例，我國科技人員獨(dú)立開發(fā)了劃片機(jī)、靜電封接機(jī)、大片硅杯自動研磨機(jī)、大片靜電封接機(jī)、芯片自動測試儀、溫度補(bǔ)償和標(biāo)定裝置等多種專用生產(chǎn)裝備。

我國傳感器工藝基本成熟，相關(guān)傳感器材料能自產(chǎn)，但部分關(guān)鍵材料、關(guān)鍵輔料仍需進(jìn)口，工藝缺乏國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，國產(chǎn)裝備少，沒有專門的制造企業(yè)，大部分傳感器生產(chǎn)裝備需要進(jìn)口，同時(shí)，我國工藝技術(shù)人才也不受重視，在產(chǎn)業(yè)鏈地位低。我國工藝材料等傳感器制造技術(shù)與國際先進(jìn)水平差距在10~15年左右。

差距最大的地方！傳感器產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域：差距20~25年

這才是我國傳感器產(chǎn)業(yè)與國際先進(jìn)水平最大的差距，達(dá)到20~25年！

20年前是2002年，中國從2002年到2022年，中間發(fā)生了多巨大的飛躍，大家都能感受到，而中國傳感器產(chǎn)業(yè)化卻與國際水平達(dá)到了20年的差距，無疑是巨大的。

清華大學(xué)精密儀器系董永貴教授認(rèn)為：

中國大致從1980年以后開始重視傳感器技術(shù)的研究。經(jīng)過多年的努力，在傳感器研究方面的發(fā)展水平還算是比較好的。但是，在產(chǎn)品化方面的技術(shù)進(jìn)步還不是很理想，很多傳感器技術(shù)，其實(shí)國內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室研究水平并不是很差，可惜未能充分利用，沒有轉(zhuǎn)化為進(jìn)入市場的成熟產(chǎn)品。

我國傳感器產(chǎn)業(yè)化水平極低，企業(yè)也少有在某一傳感器領(lǐng)域連續(xù)、高投入，很難有傳感器規(guī)模化量產(chǎn)。

▲國外傳感器廠商及應(yīng)用領(lǐng)域，來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究

這個(gè)情況，從我國知名傳感器企業(yè)的數(shù)量就能窺視一二，對比國外博世、霍尼韋爾、英飛凌、橫河、基恩士、歐姆龍、西克、意法半導(dǎo)體、西門子、E+H……等傳感器標(biāo)桿性企業(yè)，國內(nèi)幾乎沒有同等級對標(biāo)的傳感器企業(yè)，這些企業(yè)占據(jù)了中國以及全世界99%以上的中高端傳感器市場份額。

傳感器技術(shù)的研究需要比較長時(shí)間的投入，一款傳感器的研發(fā)，要6年-8年才能成熟，一般中國企業(yè)都承受不了這么長的周期。中國企業(yè)更難以承受失敗，而傳感器的研究失敗的風(fēng)險(xiǎn)很高。

日本企業(yè)支持的研發(fā)中，很多形不成產(chǎn)品，但是企業(yè)能夠承受，10項(xiàng)中只要2項(xiàng)-3項(xiàng)能夠變成產(chǎn)品就行。

“相比之下，我們很多企業(yè)都是準(zhǔn)備去拿別人現(xiàn)有的東西?！倍蕾F教授認(rèn)為，這種思路是有問題的，包括我們總是希望引進(jìn)國外現(xiàn)成的、有自己項(xiàng)目的人才?！岸疾粶?zhǔn)備養(yǎng)魚，而是撈一條魚來。”

中國傳感器產(chǎn)業(yè)化差距遠(yuǎn)大于中國傳感器研發(fā)技術(shù)上的差距，傳感器的難點(diǎn)在產(chǎn)業(yè)化，重點(diǎn)也在產(chǎn)業(yè)化！

結(jié)語

中國傳感器哪個(gè)環(huán)節(jié)與國際水平差距最大？

從傳感器產(chǎn)業(yè)鏈的設(shè)計(jì)、制造、產(chǎn)業(yè)化、應(yīng)用等方面來看，差距最大的是傳感器產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域，達(dá)到20~25年，大部分傳感器技術(shù)無法從實(shí)驗(yàn)室走向市場，形成了研發(fā)與產(chǎn)業(yè)的斷節(jié)。

其次設(shè)計(jì)與應(yīng)用的差距均為15~20年左右，主要原因是我國CAD等工業(yè)設(shè)計(jì)軟件的落后，沒有一款自主的、可用的傳感器設(shè)計(jì)軟件。在大部分傳感器應(yīng)用領(lǐng)域，歐美日等先進(jìn)傳感器企業(yè)已經(jīng)占據(jù)先機(jī)，壟斷絕大部分應(yīng)用市場，中國企業(yè)難以進(jìn)入。

傳感器產(chǎn)業(yè)里面相對差距較小的，反而是制造技術(shù)方面，差距10~15年左右。傳感器在國防、航空等多方面領(lǐng)域有著重要作用，因此我國很早就投入大量資金進(jìn)行相關(guān)工藝、設(shè)備的研發(fā)，保證國防航空等重大應(yīng)用不受制于人，這點(diǎn)從我國激光陀螺、軍用雷達(dá)等傳感器的先進(jìn)程度上可見。

綜合來看，我國傳感器產(chǎn)業(yè)與國際先進(jìn)水平差距至少在15年左右，尤其是產(chǎn)業(yè)化，仍有非常多的路要走！

※本文對傳感器產(chǎn)業(yè)差距信息的估算數(shù)據(jù)引用自《中國傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍(lán)皮書》

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審核編輯黃昊宇