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傳感器作為現(xiàn)代科技的前沿技術,，被認為是現(xiàn)代信息技術的三大支柱之一，也是國內(nèi)外公認的最具有發(fā)展前途的高技術產(chǎn)業(yè),。在國內(nèi)有自動化方面的專家指出傳感器技術直接關系到我國自動化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形勢,，認為“傳感器技術強，則自動化產(chǎn)業(yè)強”,。由此可見傳感器技術對自動化產(chǎn)業(yè)乃至整個國家工業(yè)建設的重要性。
然而,，在傳感器迎來春天的時候,，中國公眾看到的似乎仍然是國外半導體巨頭的盛宴。業(yè)內(nèi)人士認為,，雖然中國的傳感器市場發(fā)展很快,，但本土傳感器技術與世界水平相比仍存在很大差距。
這種差距,，一方面表現(xiàn)為傳感器在感知信息方面的落后,，另一方面，則表現(xiàn)為傳感器自身在智能化和網(wǎng)絡化方面的技術落后,。由于沒有形成足夠的規(guī)�,；瘧茫瑢е聡鴥�(nèi)的傳感器不僅技術低,，而且價格高,，在市場上很難有競爭力。
目前全球傳感器市場主要由美國,、日本,、德國的幾家龍頭公司主導。美國,、日本,、德國及中國合計占據(jù)全球傳感器市場份額的72%，其中中國占比約11%,。與全世界生產(chǎn)的超過2萬種產(chǎn)品品種相比,，中國國內(nèi)僅能生產(chǎn)其中的約1/3,，整體技術含量也較低，是目前急需改變的一個狀態(tài),。
中國傳感器發(fā)展狀況
我國早在20世紀60年代就開始涉足傳感器制造業(yè),。在1972年組建成立中國第一批壓阻傳感器研制生產(chǎn)單位;1974年，研制成功中國第一個實用壓阻式壓力傳感器;1978年,，誕生中國第一個固態(tài)壓阻加速度傳感器;1982年,，國內(nèi)最早開始硅微機械系統(tǒng)(MEMS)加工技術和SOI(絕緣體上硅)技術的研究。進入20世紀90年代后,，硅微機械加工技術的絕對壓力傳感器,、微壓傳感器、呼吸機壓傳感器,、多晶硅壓力傳感器,、低成本TO-8封裝壓力傳感器等相繼問世并實現(xiàn)生產(chǎn)。改革開放30年來,，我國傳感器技術及其產(chǎn)業(yè)取得了長足進步,，主要表現(xiàn)在：建立了傳感技術國家重點實驗室、微米/納米國家重點實驗室,、國家傳感技術工程中心等研究開發(fā)基地;MEMS,、MOEMS(微光機電系統(tǒng))等研究項目列入了國家高新技術發(fā)展重點;在“九五”國家重點科技攻關項目中，傳感器技術研究取得了51個品種86個規(guī)格新產(chǎn)品的成績,，初步建立了敏感元件與傳感器產(chǎn)業(yè),。
目前，中國傳感器產(chǎn)業(yè)正處于由傳統(tǒng)型向新型傳感器發(fā)展的關鍵階段,，它體現(xiàn)了新型傳感器向微型化,、多功能化、數(shù)字化,、智能化,、系統(tǒng)化和網(wǎng)絡化發(fā)展的總趨勢。
傳感器技術歷經(jīng)了多年的發(fā)展,，其技術的發(fā)展大體可分三代：
第一代是結構型傳感器,，它利用結構參量變化來感受和轉化信號。
第二代是上70年代發(fā)展起來的固體型傳感器,，這種傳感器由半導體,、電介質(zhì)、磁性材料等固體元件構成,，是利用材料某些特性制成,。如：利用熱電效應、霍爾效應、光敏效應,，分別制成熱電偶傳感器,、霍爾傳感器、光敏傳感器,。
第三代傳感器是以后剛剛發(fā)展起來的智能型傳感器,，是微型計算機技術與檢測技術相結合的產(chǎn)物，使傳感器具有一定的人工智能,。
中國傳感器發(fā)展與國外差距
國內(nèi)傳感器廠商占據(jù)中低端市場從發(fā)展態(tài)勢看,，國內(nèi)傳感器廠商有三種情況：
一、民營或合資企業(yè)的產(chǎn)品占據(jù)了中低端市場,，傳統(tǒng)技術和裝備手段可以滿足絕大多數(shù)產(chǎn)品的制造要求,，市場發(fā)展狀態(tài)良好。除個別廠家在個別品種方面將國外生產(chǎn)的芯片拿到國內(nèi)封裝出相關產(chǎn)品,、占據(jù)市場較大份額外,，其他高端產(chǎn)品均是國外廠商在壟斷。
二,、隨著物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)的興起,，傳感器產(chǎn)業(yè)成為世界各國在高新技術發(fā)展中爭奪的一個重要領域。近年來我國傳感器產(chǎn)業(yè)快速增長,，應用模式也日漸成熟,。但由于產(chǎn)業(yè)檔次偏低、技術創(chuàng)新能力較差,，國內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)低端過剩、中高端被國外壟斷的市場格局,。傳感器技術發(fā)展滯后已掣肘國內(nèi)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的順利推進,。
目前從材料、器件,、系統(tǒng)到網(wǎng)絡我國已形成較為完整的傳感器產(chǎn)業(yè)鏈,。在網(wǎng)絡接口、傳感器與網(wǎng)絡通信融合,、物聯(lián)網(wǎng)體系架構等方面取得較大進展,。但產(chǎn)業(yè)檔次偏低、企業(yè)規(guī)模小,、技術創(chuàng)新能力差,，很多企業(yè)只是引進國外元件進行加工，同質(zhì)化嚴重,。而生產(chǎn)裝備落后,、工藝不穩(wěn)定等造成產(chǎn)品指標分散、穩(wěn)定性差。模仿產(chǎn)品在敏捷度方面也不盡如人意,。在相對研發(fā)突出的領域,，卻忽略了工業(yè)化基礎性開發(fā)，商品化開發(fā)嚴重滯后,。
目前我國傳感器產(chǎn)品約6000種左右,，而國外已達20000多個，遠遠滿足不了國內(nèi)市場需求,。中高端傳感器進口占比達80%,，傳感器芯片進口更是達90%，國產(chǎn)化缺口巨大,。其中數(shù)字化,、智能化、微型化等高新技術產(chǎn)品嚴重短缺,。國家重大裝備所需高端產(chǎn)品主要依賴進口,。而涉及國家安全和重大工程所需的傳感器及智能化儀器儀表，國外對我國往往采取限制,。外資企業(yè)產(chǎn)品占據(jù)國內(nèi)高端市場絕大多數(shù)的市場份額,，并將會在今后很長一段時間內(nèi)持續(xù)把持高端市場，這種勢頭在短期內(nèi)不會得到根本轉變,。
三,、國有企業(yè)發(fā)展處于平穩(wěn)增長狀態(tài)，總體上跟不上國外最新技術發(fā)展的步伐,，除少數(shù)廠家外,，總體差距有擴大的趨勢。這是因為傳感器技術發(fā)展快,，工藝和制造設備更新快,，許多新設備國內(nèi)廠商無法制造等原因造成的。并且設備的單臺價格少則幾十萬美元,，多則數(shù)百萬美元,，絕大多數(shù)廠家靠自身積累很難購買新型設備，致使在許多新技術,、新工藝方面無法跟上國外企業(yè)飛速發(fā)展的步伐,。
國內(nèi)傳感器行業(yè)現(xiàn)狀
國內(nèi)傳感器一方面表現(xiàn)為傳感器在感知信息方面的落后，另一方面,，則表現(xiàn)為傳感器自身在智能化和網(wǎng)絡化方面的技術落后,。由于沒有形成足夠的規(guī)模化應用,，導致國內(nèi)的傳感器不僅技術低,，而且價格高,，在市場上很難有競爭力。
中國大致從1980年以后開始重視傳感器技術的研究,。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)品化方面的技術進步還不是很理想,，很多傳感器技術，其實國內(nèi)的實驗室研究水平并不是很差,，可惜未能充分利用,，沒有轉化為進入市場的成熟產(chǎn)品。
傳感器技術的研究需要比較長時間的投入,，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險很高。
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項中只要2項-3項能夠變成產(chǎn)品就行,。相比之下,，我們很多企業(yè)都是準備去拿別人現(xiàn)有的東西。這種思路是有問題的,，包括我們總是希望引進國外現(xiàn)成的,、有自己項目的人才。都不準備養(yǎng)魚,，而是撈一條魚來,。
相比于比較大型的儀器設備，傳感器在產(chǎn)品化過程中需要的投資一般不是很大,，所以比較適合小型企業(yè)投資,。在這方面,，中國應該是有優(yōu)勢的,。然而，如果從另外一個方面考慮,，這也是一個短處,。
傳感器行業(yè)的一個特點是，傳感器本身技術含量高,，但單只傳感器的價格一般不高,。此特點導致的一個結果是,，盡管傳感器的技術附加值高，但單純依賴傳感器很難形成可觀的產(chǎn)值,。
一般來說,，傳感器有點像中藥里的“藥引”，本身功能很重要,，但真正形成規(guī)模還需要依賴整服藥劑才行,。國外很多傳感器公司一旦在某種傳感器上有突破，很快會有相關的測量儀器開發(fā)出來,。
另外,，在中國的專利保護機制下，傳感器中辛辛苦苦研發(fā)出來的關鍵技術,，往往呈現(xiàn)一種“訣竅”性質(zhì),，被抄襲后，很難說清楚,，企業(yè)也打不起官司,。國內(nèi)雖然也有MEMS傳感器企業(yè)，但都是委托加工,，搞不好就被加工企業(yè)自己拿去做了,，目前的企業(yè)創(chuàng)新體系有很大的問題。
我國傳感器發(fā)展差距的主要原因
一,、核心制造技術嚴重滯后于國外,，國內(nèi)產(chǎn)品差強人意。
國外傳感器的新技術,、新產(chǎn)品,、新工藝、新材料不斷涌現(xiàn),，傳感器數(shù)字化,、智能化、微型化已成趨勢,，大多數(shù)產(chǎn)品已變成現(xiàn)實,，且在不斷完善、不斷升級,，而我國的傳感器雖然所涉足的研究開發(fā)領城基本與國外相差無幾,，但由于在某些核心制造工藝技術上還嚴重滯后于國外，所以在深度和廣度上差異較大,，主要表現(xiàn)為：
1,、產(chǎn)品品種不全、規(guī)格少,，新品欠缺,。
我國目前傳感器產(chǎn)品品種數(shù)為3000個左右,，而國外已達20000多個，產(chǎn)品品種滿足率僅在60%-70%左右,，遠遠滿足不了國內(nèi)傳感器市場需求,。從行業(yè)產(chǎn)品結構看，老產(chǎn)品比例占60%以上,，新產(chǎn)品不足吟,，高新技術類產(chǎn)品更少，數(shù)字化,、智能化,、微型化產(chǎn)品嚴重欠缺從總體看，品種不配套,、系列不全,、低檔產(chǎn)品多、高檔產(chǎn)品少,、缺乏市場竟爭力,。
2、科技創(chuàng)新差,，擁有自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品少,。
企業(yè)自主開發(fā)與技術創(chuàng)新能力差。由于多種因素影響,，國內(nèi)企業(yè)仍以手工方式生產(chǎn)技術含量低或國外已停產(chǎn)的產(chǎn)品,。很多新公司就是國外產(chǎn)品的推銷商和代理商，在多數(shù)院校和研究院所中,，對高技術的跟蹤和對高技術附加值產(chǎn)品的研發(fā)能力還是可以的,，但其成果以樣品居多，距產(chǎn)業(yè)化較遠,，自主開發(fā)和擁有自主知識產(chǎn)權的科研成果不多,。
二、工藝裝備落后,，產(chǎn)品質(zhì)量差,。
經(jīng)過多年開發(fā)，雖然研制出一批工藝和產(chǎn)品,，但由于批產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性,、可靠性問題沒有得到根本解決，限制了其應用領域和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有些高性能產(chǎn)品,，不是靠工藝保證,，而是靠篩選分檔,。從技術角度看,，由于國內(nèi)傳感器生產(chǎn)工藝與工藝設備相對落后,，微機械加工技術和封裝技術不夠先進，手工操作比較多,，檢測手段不規(guī)范等等,，造成主要性能指標和國外差1-2個數(shù)量級，使用壽命差2-3級,。因此,，在化工、電站,、冶金,、石油、環(huán)保,、機械等領城重大工程中,，許多高性能傳感器仍依賴于進口。
三,、人才資源匱乏,，產(chǎn)業(yè)發(fā)展不足。
傳感器及其產(chǎn)業(yè)的特點之一是技術密集,，由于技術密集,，也自然要求人才密集。從目前國內(nèi)的情況看,，能夠適應當今傳感器技術發(fā)展需求的具有高水平的科研隊伍及中青年科技專家,、技術管干、學術帶頭人相對缺乏,，使行業(yè)技術更新?lián)Q代步伐慢,，產(chǎn)業(yè)發(fā)展后勁不足。
四,、統(tǒng)籌規(guī)劃不足,，投資力度不夠。
目前存在的問題是重復分散,、統(tǒng)籌規(guī)劃不足,，科研投資強度偏低，科研設備落后,，科研和生產(chǎn)脫節(jié),，影響了科研成果的轉化，使我國傳感器產(chǎn)品綜合實力較低,。其次是由于政府重視不夠, 在信息技術發(fā)展的過程中, 對傳感器技術重要性的認識滯后于計算機技術和通訊技術, 發(fā)展需求的資源投入規(guī)模和強度太小, 使傳感器技術的發(fā)展速度緩慢, 牽制了信息技術的飛速發(fā)展,。
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發(fā)表于 2022-7-9 14:02:06
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