一部智能手機(jī)中要用到十幾種傳感器，一部高檔汽車?yán)锟赡芤玫綆装賯€(gè)傳感器，一個(gè)現(xiàn)代化的智能工廠中用到的傳感器數(shù)量動(dòng)輒以萬(wàn)計(jì)。傳感器已經(jīng)滲透到人們生產(chǎn)生活的方方面面。

行業(yè)呈現(xiàn)“散”狀

隨著《中國(guó)制造2025》、“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃以及《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》的大力推進(jìn)，傳感器技術(shù)及傳感器產(chǎn)業(yè)的重要地位日益凸顯。賽迪顧問(wèn)預(yù)測(cè)，“十三五”期間，我國(guó)傳感器市場(chǎng)年均復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到31%以上。而根據(jù)《第三次工業(yè)革命》和《零邊際成本社會(huì)》作者杰里米·里夫金的大膽猜想，到2030年時(shí)，全球應(yīng)用的傳感器數(shù)量將從2013年的35億個(gè)突飛猛進(jìn)到超過(guò)100萬(wàn)億個(gè)，人與自然環(huán)境將通過(guò)傳感器緊密相連。

“傳感器是提升我國(guó)現(xiàn)代信息技術(shù)、帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的最好突破口。”中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所所長(zhǎng)王曦表示，“在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，傳感器整體起步較晚，我國(guó)與國(guó)外的差距較小。而現(xiàn)在正是由傳統(tǒng)向新型傳感器轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵階段，借力物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)布局得當(dāng)有可能實(shí)現(xiàn)‘彎道超車’。”

中國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展目前處在什么水平?工業(yè)和信息化部電子元器件行業(yè)發(fā)展研究中心總工程師郭源生用一個(gè)“散”字加以概括。

“我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過(guò)程中存在缺乏技術(shù)開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展專業(yè)人才、行業(yè)文化與產(chǎn)業(yè)化不相適應(yīng)、市場(chǎng)適應(yīng)性與擬合度不高而綜合成本過(guò)高、與國(guó)際化市場(chǎng)對(duì)接能力不夠、企業(yè)體制和機(jī)制嚴(yán)重制約等諸多問(wèn)題。從行業(yè)整體來(lái)看，集中表現(xiàn)為一個(gè)‘散’字。”郭源生說(shuō)。

據(jù)行業(yè)統(tǒng)計(jì)估算，我國(guó)2014年敏感元件與傳感器銷售額突破1200億元;2015年需求量約652.9億只，增長(zhǎng)率高于18%，銷售額將突破1300億元。目前，我國(guó)已經(jīng)有1700余家從事傳感器研制、生產(chǎn)和應(yīng)用的企事業(yè)單位，傳感器產(chǎn)品達(dá)到10大類、42小類、6000多個(gè)品種。

亟待高端突破

盡管中國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成從技術(shù)研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)體系，部分細(xì)分領(lǐng)域已躋身世界領(lǐng)先水平，但就總體水平而言，國(guó)產(chǎn)的傳感器產(chǎn)品仍以中低端為主，技術(shù)水平相對(duì)落后。中國(guó)市場(chǎng)上的中高端傳感器進(jìn)口占比達(dá)80%，數(shù)字化、智能化、微型化產(chǎn)品嚴(yán)重欠缺。

“國(guó)內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品主要集中在低端的壓力、溫度、應(yīng)變片等低附加值產(chǎn)品，近年內(nèi)有幾家企業(yè)開(kāi)始MEMS產(chǎn)品的生產(chǎn)，其中麥克風(fēng)產(chǎn)品勢(shì)頭發(fā)展較好，但其他如壓力、加速度、陀螺等也是比較低端的產(chǎn)品。”清華大學(xué)微電子學(xué)研究所王喆垚教授在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示。

與歐美日相比，國(guó)內(nèi)在整個(gè)傳感器產(chǎn)業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)都相對(duì)落后，制造技術(shù)和封裝技術(shù)更加明顯?；A(chǔ)環(huán)節(jié)的問(wèn)題解決不夠徹底，原始性創(chuàng)新的產(chǎn)品少，導(dǎo)致產(chǎn)品的附加值和市場(chǎng)份額都比較低。

幸運(yùn)的是，物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展給我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了機(jī)會(huì)。目前，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)已初步形成完整的產(chǎn)業(yè)體系，并贏得一定的國(guó)際話語(yǔ)權(quán)，在交通、電力、安防等多個(gè)領(lǐng)域形成了規(guī)模性應(yīng)用。未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)將迎來(lái)井噴式發(fā)展，成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)智能化和可持續(xù)發(fā)展的重要力量。而傳感器是物聯(lián)網(wǎng)感知層中的重要組成部分，承擔(dān)著數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)闹厝危俏锫?lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和前提。數(shù)據(jù)顯示，全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模在2025年有望達(dá)到11萬(wàn)億美元，相應(yīng)的傳感器市場(chǎng)也將達(dá)到數(shù)千億美元的市場(chǎng)規(guī)模。

王曦認(rèn)為，整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)都將得益于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。雖然我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)起步較晚，但物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，不僅讓中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有了更大的市場(chǎng)空間，更是帶來(lái)了趕超國(guó)際先進(jìn)水平、做到世界第一的機(jī)會(huì)。傳感器產(chǎn)業(yè)整體起步較晚，我國(guó)與國(guó)外的差距較小，而現(xiàn)在正是由傳統(tǒng)向新型傳感器轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵階段，布局得當(dāng)有可能實(shí)現(xiàn)“彎道超車”。

具體來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)所需的大量傳感器芯片只需完成簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和傳輸，這就要求芯片必須低功耗、低價(jià)格。借助現(xiàn)有的材料、封裝技術(shù)，這些性能在45nm芯片上即可完美呈現(xiàn)。而我國(guó)在45nm左右制程和8英寸晶圓上有成熟的產(chǎn)業(yè)布局，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，這些產(chǎn)能將得到最大限度地釋放。

所以說(shuō)，一方面物聯(lián)網(wǎng)的超大規(guī)模市場(chǎng)將大大拉動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;另一方面，物聯(lián)網(wǎng)所需傳感器的特性也有望改變集成電路發(fā)展路徑，讓現(xiàn)有制程的集成電路有了更多發(fā)揮空間，這對(duì)我國(guó)集成電路的發(fā)展是極大的機(jī)會(huì)。

專家觀點(diǎn)

工信部電子元器件行業(yè)發(fā)展研究中心總工程師郭源生:

傳感器成制約我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展瓶頸

國(guó)內(nèi)傳感器種類很少，而且物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所需的高靈敏度、智能化、小型化的傳感器仍有許多難以克服的技術(shù)難題，壽命和成本也達(dá)不到規(guī)模應(yīng)用的要求。由此也造成了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)成本較高，推廣阻力較大，難以全面普及和廣泛運(yùn)用。

盡管我國(guó)從上世紀(jì)50年代初就開(kāi)始發(fā)展傳感器技術(shù)，產(chǎn)業(yè)門類基本齊全，但由于此前發(fā)展傳感器技術(shù)主要用于科研和軍工領(lǐng)域，較大程度制約和影響了技術(shù)推廣和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，造成科研與產(chǎn)業(yè)化、市場(chǎng)化長(zhǎng)期嚴(yán)重脫節(jié)現(xiàn)象，產(chǎn)業(yè)化水平很低，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)至今仍依賴進(jìn)口，被國(guó)外高價(jià)產(chǎn)品長(zhǎng)期控制和壟斷。

賽迪智庫(kù)集成電路產(chǎn)業(yè)研究所所長(zhǎng)霍雨濤:

應(yīng)鼓勵(lì)上下游企業(yè)共建開(kāi)放研發(fā)平臺(tái)

MEMS產(chǎn)業(yè)鏈和集成電路相似，也分為設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)、設(shè)備等環(huán)節(jié)。但由于其具有微機(jī)械的結(jié)構(gòu)特征，需要有別于IC的獨(dú)特加工技術(shù)，目前我國(guó)雖然已經(jīng)建成了一些MEMS生產(chǎn)線，但是在工藝制程研發(fā)上相對(duì)落后，主要瞄準(zhǔn)能夠大批量生產(chǎn)的低端MEMS傳感器，難以承擔(dān)特殊工藝生產(chǎn)。

良好的產(chǎn)業(yè)生態(tài)是MEMS企業(yè)發(fā)展的前提條件。建議以開(kāi)放式合作研發(fā)平臺(tái)為紐帶，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈互動(dòng)。當(dāng)前MEMS仍多由各獨(dú)立企業(yè)采用專有工藝生產(chǎn)，基于CMOS技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工藝仍在開(kāi)發(fā)進(jìn)程當(dāng)中，尚未完全成熟，我國(guó)應(yīng)從產(chǎn)業(yè)鏈角度，鼓勵(lì)設(shè)計(jì)、制造、系統(tǒng)應(yīng)用等企業(yè)合作建立開(kāi)放研發(fā)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)工藝，加速M(fèi)EMS產(chǎn)業(yè)升級(jí)。此外，通過(guò)搭建平臺(tái)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈合作，加強(qiáng)MEMS整體方案的開(kāi)發(fā)，推進(jìn)MEMS產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。

清華大學(xué)微電子學(xué)研究所教授王喆垚:

從具體產(chǎn)品突破進(jìn)而吃透技術(shù)鏈

由于傳感器種類多、差異大，因此難以通過(guò)一個(gè)代工廠的模式促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的進(jìn)步。從國(guó)外傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來(lái)看，主要的幾家企業(yè)都是從具體產(chǎn)品突破，包括設(shè)計(jì)、制造、封裝、信號(hào)處理等，由一個(gè)企業(yè)把整個(gè)技術(shù)鏈吃透，然后圍繞著基于類似技術(shù)的產(chǎn)品，再逐漸擴(kuò)大產(chǎn)品種類和規(guī)模。盡管也有少數(shù)企業(yè)如美國(guó)的Invensense等，自己沒(méi)有生產(chǎn)線，完全依靠代工成長(zhǎng)為大型企業(yè)，但他們?cè)诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和封裝方面有原始性的創(chuàng)新，才能得以發(fā)展。

如果在設(shè)計(jì)、制造和封裝環(huán)節(jié)沒(méi)有獨(dú)特的創(chuàng)新技術(shù)，就必須把制造工藝、噪聲抑制、封裝和讀出電路等主要技術(shù)環(huán)節(jié)充分掌握和突破，然后才可以依靠成本優(yōu)勢(shì)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng);高附加值的產(chǎn)品則必須依靠原始性的創(chuàng)新，包括設(shè)計(jì)、制造和封裝等一個(gè)或多個(gè)環(huán)節(jié)。

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