“目前我們最缺乏的是感知能力。”工業和信息化部原副部長、北京大學教授楊學山在2018中zhong國guo物wu聯lian網wang產chan業ye生sheng態tai大da會hui上shang曾zeng表biao示shi，中zhong國guo的de物wu聯lian網wang經jing曆li了le七qi年nian多duo發fa展zhan
，無wu論lun是shi在zai技ji術shu還hai是shi應ying用yong領ling域yu，都dou取qu得de了le巨ju大da的de進jin步bu，但dan總zong體ti來lai看kan還hai存cun在zai不bu足zu。

 

 

在物聯網各項基礎技術中
，感知技術是物聯網的根底和核心，同時也是製約我國物聯網發展的最大瓶頸。

 

 

“IC與MEMS的集成與融合，是傳感技術產業發展的必由之路，特別是高檔傳感器、智能傳感器。” 中國儀器儀表行業協會傳感器分會名譽理事長、沈陽儀表科學院原院長徐開先在接受采訪中表示。

 

在(zai)全(quan)球(qiu)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)跨(kua)界(jie)融(rong)合(he)加(jia)速(su)，萬(wan)物(wu)互(hu)聯(lian)的(de)時(shi)代(dai)，智(zhi)能(neng)傳(chuan)感(gan)器(qi)作(zuo)為(wei)與(yu)外(wai)界(jie)環(huan)境(jing)交(jiao)互(hu)的(de)重(zhong)要(yao)手(shou)段(duan)和(he)感(gan)知(zhi)信(xin)息(xi)的(de)主(zhu)要(yao)來(lai)源(yuan)，被(bei)視(shi)為(wei)決(jue)定(ding)未(wei)來(lai)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)產(chan)業(ye)發(fa)展(zhan)的(de)核(he)心(xin)與(yu)基(ji)礎(chu)之(zhi)一(yi)。

 

傳感器技術曆經了多年的發展，大體可分為三代：第一代是結構型傳感器，利用結構參量變化來感受和轉化信號
； 第二代是20世紀70年代發展起來的固體型傳感器，這種傳感器由半導體、電介質、磁性材料等固體元件構成； 第三代傳感器是智能型傳感器。

 

智能傳感器具有信息采集、信息處理、信息交換、信息存儲功能的多元件集成電路
，是集傳感芯片、通信芯片
、微處理器、驅動程序、軟件算法等於一體的係統級產品。

 

智能感知時代，智能傳感器扮演越來越重要的角色，2016年全球智能傳感器市場規模達到258億美元
，而中國智能傳感器產值約14億美元。

 

物聯網
、雲計算、大數據、人工智能應用的興起
，推動傳感技術由單點突破向係統化、體係化的協同創新轉變，大平台
、大生態主導核心技術走向態勢明顯，並成為發達國家和跨國企業布局的戰略高地。

 

 

2017年，工信部發布了《智能傳感器產業三年行動指南（2017-2019年）》
，提出了要在智能終端
、物聯網、汽車電子等工業領域有所發展。據有關專家預計2019年中國的智能傳感器產值將達到35億美元，國產智能傳感器所占比重將達到25%以上，比之前比重提高一倍。

 

目前智能傳感器的應用領域主要有消費電子、汽車電子
、工業電子和醫療電子四大領域。

 

在政策和市場驅動下
，我國智能傳感器產業生態趨於完備。設計、製造、封(feng)測(ce)等(deng)重(zhong)點(dian)環(huan)節(jie)均(jun)有(you)骨(gu)幹(gan)企(qi)業(ye)布(bu)局(ju)。國(guo)內(nei)智(zhi)能(neng)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)研(yan)發(fa)已(yi)經(jing)初(chu)步(bu)開(kai)展(zhan)，同(tong)時(shi)一(yi)些(xie)科(ke)研(yan)機(ji)構(gou)已(yi)建(jian)立(li)起(qi)智(zhi)能(neng)傳(chuan)感(gan)器(qi)中(zhong)試(shi)服(fu)務(wu)平(ping)台(tai)，助(zhu)推(tui)我(wo)國(guo)產(chan)業(ye)創(chuang)新(xin)發(fa)展(zhan)。與(yu)此(ci)同(tong)時(shi)
，核(he)心(xin)技(ji)術(shu)缺(que)失(shi)、產品有效供給不足

、技術創新能力不強、科研生產與應用不協同等問題仍然有待突破。

 

 

但由於起步較晚
，我國智能傳感器產業目前仍麵臨產品有效供給不足、技術創新能力不強、科研生產與應用不協同等問題，由此帶來的產業安全、信息安全挑戰不容忽視。

 

長期以來，在傳感器的關鍵行業，關鍵技術

，高附加值應用上，國際品牌還處於壟斷地位。“由於傳感器門類眾多，技術門檻不一，我國在常規的傳感器方麵有所布局，但高精度的傳感器是短板。”河南師範大學從事物聯網研究的教授袁培燕向《通信產業報》(網)記者表示。

 

高檔傳感器產品幾乎100％從國外進口，90％芯片從國外進口許多產品是“有品無芯”。工業自動化用高檔變送器用傳感器，如EJA儀表中核心部件傳感器，年銷售35萬台左右

，全部由國外或國外在國內的獨資企業生產。

 

汽車傳感器幾乎被國外壟斷，某些特種用途和特殊量程的傳感器，如航天、航空、航海專用傳感器，國內基本不能生產。高端智能裝備領域光纖傳感器 技術及產品與國外相比尚有較大差距。

 

在zai氣qi體ti傳chuan感gan器qi領ling域yu
，國guo內nei企qi業ye的de氣qi體ti傳chuan感gan器qi技ji術shu整zheng體ti研yan發fa水shui平ping大da幅fu落luo後hou於yu發fa達da國guo家jia
，國guo內nei對dui氣qi體ti傳chuan感gan器qi的de研yan究jiu主zhu要yao體ti現xian在zai低di端duan的de半ban導dao體ti傳chuan感gan器qi和he催cui化hua燃ran燒shao傳chuan感gan器qi方fang麵mian。在zai高gao端duan的de紅hong外wai及ji電dian化hua學xue傳chuan感gan器qi的de研yan究jiu較jiao少shao
，沒mei有you成cheng熟shu的de應ying用yong技ji術shu

，高gao端duan紅hong外wai及ji電dian化hua學xue高gao端duan氣qi體ti傳chuan感gan器qi及ji檢jian測ce儀yi器qi儀yi表biao依yi賴lai進jin口kou。即ji使shi在zai低di端duan的de半ban導dao體ti和he催cui化hua燃ran燒shao氣qi體ti傳chuan感gan器qi方fang麵mian，在zai產chan品pin的de精jing度du
、穩定性和工藝方麵相對於國外先進技術仍有較大差距。

 

溫度傳感器方麵，對NTC熱敏電阻器，國內企業實力嚴重不足，90％的市場份額被外資占領。極高溫、耐輻射、耐高壓的溫度傳感器尚不能批產。環境監測傳感器領域空白多
，產品少，細顆粒物沒有能力監測。

 

傳感器已成為我國工業互聯網聚焦的熱點領域。

 

 

談及我國傳感器落後的原因，多位專家均表示：技術、工藝以及材料等多種因素使然。創新能力弱；關鍵技術尚未突破
；產業結構不合理
，品種少

、係列不全；企業能力弱。

 

“傳感器涉及到研發
、設計以及生產等環節。”博立信科技總裁吳雲橋表示，“我國在材料、製程以及工藝等關鍵技術領域缺乏積累，所以這是一個長期的過程。” 

 

首shou先xian
，關guan鍵jian技ji術shu尚shang未wei突tu破po是shi主zhu要yao製zhi約yue因yin素su。徐xu開kai先xian表biao示shi，目mu前qian我wo國guo傳chuan感gan器qi共gong性xing關guan鍵jian技ji術shu尚shang未wei突tu破po。在zai設she計ji技ji術shu方fang麵mian，傳chuan感gan器qi的de設she計ji技ji術shu涉she及ji多duo種zhong學xue科ke
、多種理論
、多種材料、多種工藝及現場使用條件；設計軟件價格昂貴、設計過程複雜、考慮因子眾多；shejirencaikuifa
，shejirenyuanbujinxulejietongyongshejichengxuhefangfa
，haixushuxiqijianzhibeigongyi
，lejieqijianxianchangshiyongtiaojian。keyishuoguoneishangwuyitaoyouzizhuzhishichanquande
，zhenzhenghaoyongdechuanganqishejiruanjian。

 

在(zai)可(ke)靠(kao)性(xing)技(ji)術(shu)方(fang)麵(mian)，國(guo)產(chan)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)靠(kao)性(xing)不(bu)高(gao)是(shi)影(ying)響(xiang)國(guo)產(chan)傳(chuan)感(gan)器(qi)大(da)量(liang)應(ying)用(yong)的(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)之(zhi)一(yi)。據(ju)了(le)解(jie)電(dian)力(li)部(bu)門(men)采(cai)用(yong)國(guo)外(wai)傳(chuan)感(gan)器(qi)產(chan)品(pin)三(san)年(nian)不(bu)需(xu)檢(jian)修(xiu)，采(cai)用(yong)國(guo)內(nei)產(chan)品(pin)每(mei)季(ji)度(du)檢(jian)修(xiu)一(yi)次(ci)
，石(shi)化(hua)部(bu)門(men)
，重(zhong)要(yao)生(sheng)產(chan)線(xian)幾(ji)乎(hu)全(quan)部(bu)采(cai)用(yong)國(guo)外(wai)傳(chuan)感(gan)器(qi)，而(er)不(bu)敢(gan)使(shi)用(yong)國(guo)內(nei)產(chan)品(pin)。通(tong)常(chang)國(guo)產(chan)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)靠(kao)性(xing)指(zhi)標(biao)比(bi)國(guo)外(wai)同(tong)類(lei)產(chan)品(pin)低(di)1～2個數量級。

 

在封裝技術方麵
，傳感器的封裝結構和封裝材料，影響傳感器的遲滯、時間常數、靈敏限，使用壽命等性能。從製造成本看，傳感器的封裝成本通常為總成本的30％～70％。國內對傳感器的封裝技術尚未形成係列、標準，也無統一接口，因而傳感器的外型千差萬別，很不利於用戶選用和產品互換。

 

其次，產業化能力不足也是製約因素。目前國內高精度、高可靠傳感器研發及產業化能力嚴重滯後於需求，技術水平相比國外還有較大差距，產品一致性、可靠性水平比國外低1～2個數量級
，產品的品種和係列大約是國外的30%～40％，產品的產業化程度不足15％。導致高精度

、高可靠傳感器嚴重依賴進口，從而被這些發達國家壟斷，例如GE公司、Honeywell公司、英飛淩公司、西門子公司、ABB公司
、歐姆龍公司、基恩士公司等等。

 

國內傳感器產品不配套、不成係列。徐開先表示， 係xi列lie中zhong比bi較jiao易yi生sheng產chan的de某mou些xie規gui格ge尚shang能neng生sheng產chan，且qie重zhong複fu生sheng產chan，惡e性xing競jing爭zheng，係xi列lie兩liang端duan的de產chan品pin往wang往wang不bu能neng生sheng產chan，多duo需xu國guo外wai進jin口kou，如ru工gong業ye自zi動dong化hua儀yi表biao中zhong廣guang為wei應ying用yong的de、高精度、高穩定的低微差壓傳感器（量程≤1KPa）
，高差壓、高靜壓傳感器（量程≥3MPa、靜壓≥60MPa）。

 

第di三san
，資zi源yuan分fen散san，產chan業ye規gui模mo小xiao。目mu前qian國guo內nei傳chuan感gan器qi產chan品pin處chu於yu發fa展zhan階jie段duan，傳chuan感gan器qi品pin種zhong也ye不bu多duo，企qi業ye分fen散san，製zhi造zao水shui平ping低di，產chan業ye規gui模mo小xiao。目mu前qian我wo國guo傳chuan感gan器qi企qi業ye有you1600餘家，大都為小


、微企業
，盈利能力不強，缺乏引領技術的龍頭企業。

 

產業分散體現在資金分散
、技術分散
、企業布局分散，產業結構分散、市場分散等方麵
；管理方麵存在政府部門管理歸口不統一、難於協調、多頭管理現象；政策支持方麵也存在政策支持的集中度不高，缺乏專項計劃集中扶持，即使支持也過於分散
，缺乏力度，缺乏持續性。

 

第四
，傳感器高端人才匱乏是影響傳感器發展的最大瓶頸。徐開先表示，由於傳感器行業經濟基礎、技術基礎

、chanyejichujiaoweiboruo，jiazhichuanganqichanyeshejixuekeduo，yaoqiuzhishimianguang，xinjishucengchubuqiong
，changqiyilaihennanxiyinguojidingjirencaitoushendaochuanganqixingyegongzuo；加之國內由於學科設置不合理，缺少複合型人才培養機製
，往往搞設計的不懂工藝、搞工藝的不明應用、會應用的不曉設計。造成很多企業缺乏既懂管埋
、又懂技術
、還會經營的複合型人才
，以及工藝人才和技能人才。

 

 

“我們的突破口在於應用。”wuyunqiaobiaoshi，zhongguojudadeyingyongshichanggeichuanganqifazhandailaifazhandongli。tabiaoshi，jiatingzhinengzhongduandepujihejiqirenyingyongjiatinghua，dailaixifenchanyechuanganqiyingyongdexintupo。danyingyongdetupoyexuyaojishuyugongyidezhicheng。

 

“國內傳感器產業

，大部分都在搞傳感器應用，特別是在物聯網，智能裝備方麵的應用，而不願涉及傳感器芯片的開發和研究，”徐開先表示
，“因芯片研發投資極大，成本高
，工藝裝備昂貴，資金回收周期長，且技術難度風險大，必須靠國家投資和資助，靠企業是難以為繼的。”

 

徐開先強調，如果不在傳感器芯片上投入和下功夫

，那可能重蹈“IC芯片”之轍。如果傳感器芯片性能優良，產品可靠性、穩定性高，其應用不愁沒有市場。“加強IC與MEMS技術的集成與融合”徐開先建議，“IC與MEMS的集成與融合，是傳感技術產業發展的必由之路。”

 

“傳感器芯片是比較複雜的一個產業，涉及到研發、設計以及生產等環節。”中國移動北京集成電路創新中心總經理肖青向《通信產業報》（網）記者表示，“我國在材料、製程以及工藝等關鍵技術領域缺乏積累，所以這是一個長期的過程。”

 

以MEMS為例
，它用微加工技術將各種產品整合到基於矽的微電子芯片上

，MEMS工藝與傳統的IC工藝有許多相似之處，如光刻
、薄膜沉積、摻雜、刻蝕、化學機械拋光工藝等，但有些複雜的微結構難以用IC工藝實現，必須采用微加工技術製造。包括矽的體微加工技術
、表麵微加工技術和特殊微加工技術。除此之外，MEMS製造還廣泛地使用多種特殊加工方法，包括鍵合、LIGA、電鍍、軟光刻、微模鑄、微立體光刻與微電火花加工等。

 

同通用芯片一樣
，傳感芯片的生產製作過程尤為複雜。而且
，在芯片生產加工中需要的材料中國產材料的使用率不足15%，高端製程和先進封裝領域
，半導體材料的國產化率更低，且部分產品麵臨嚴重的專利技術封鎖。但如果我國不能掌握MEMS傳感器的製造技術並主導其生產，無疑將阻礙傳感器產業前進的步伐。

 

業內人士建議可重點放在非矽基的新材料

、新機理
、新工藝傳感器的研究。重點發展應用市場廣、具備一定產業基礎、易於快速產業化的智能傳感器及其核心元器件
，運動感測組合傳感器中的加速度計、陀螺儀，環境感測組合傳感器中的壓力傳感器等。

 

 

來源：通信產業報（網）