淺談國外的傳感器是如何發(fā)展的？

大而不強的指示計

傳感器，是中國制造大而不強的一種溫度計。它以近3萬種的類別，覆蓋所有產業(yè)和國民經濟的每個角落。它可以精確地衡量出壓力、溫度、濃度，也同樣可以精確地記載中國制造的軟肋。在手機射頻傳感器領域，幾乎都是美國博通、Qorvo的天下；在工業(yè)測量領域，則是博世、霍尼韋爾的地盤。在智能手機和智能網聯汽車現在越來越火爆的MEMS傳感器，博世獨占天下20%。中國僅僅在少量的傳感器領域，如消費者傳感器的耳機用MEMS傳感器，有歌爾、瑞聲等廠家搶回來一部分地盤。在絕大部分工業(yè)領域的高端場合，基本都是淪陷。在化工廠應用廣泛的差壓變送器，中國有兩家儀表廠商的出貨量超過30萬臺，但它們所使用的傳感器，分別來自日本橫河和美國艾默生。而唯一能夠提供第三方的傳感器，則在2019年被美國一家公司收購。如果一旦斷供，化工廠將面臨停產的風險。

這種類似的風險，潛藏在儀表、工業(yè)母機、大型裝備等各個角落。

作為材料、芯片、電路、工藝等各種弱項的乘積，傳感器的劣勢或許并不意外。作為集機械、光、電于一體的傳感器，可能是基礎零部件領域最弱勢的一個行業(yè)。

傳感器，彰顯了中國基礎零部件發(fā)展的軟肋。

前不著村后不著店的困境

傳感器是一個非常特殊的行業(yè)。它的產值低，中國市場有2100億人民幣的產值，但卻有3萬種產品，以形形色色的方式塞滿每個角落。中國大約有1800多家傳感器企業(yè)，很多都是小企業(yè)。到處都是小火苗，很難扶持，抵御風險的能力也很弱。即使大企業(yè)，利潤率也很低。全球MEMS最大的公司美國博通每年收入200多億美元，利潤率可以達到55%；而全球第6大MEMS公司，也就是中國耳機制造商歌爾旗下的歌爾微，年收入在30多億，但利潤率只有10-15%。這種巨大的利潤差距，使得企業(yè)的研發(fā)投入很難加強。更不用提眾多收入徘徊在幾千萬和數億人民幣的中小企業(yè)。

傳感器的原理透明，但工藝非常復雜，是制造業(yè)中少見的帶有“手藝”氣息的工業(yè)品，技術訣竅都是深藏在工藝之中。它很難有爆發(fā)性的突破，這也使得傳感器融資困難，投資者很容易望而卻步。

傳感器是一個“前不著村、后不著店”的小產業(yè)。它的前面高度依靠芯片、材料、電子信號板的突破，而后面則需要依靠儀表制造商、工程集成商，才能最終到達用戶。因此，傳感器要靠這個行業(yè)自己的力量來發(fā)展其實是孤單無助的。全球海洋運輸的低速船用發(fā)動機完全被兩家壟斷：德國的MAN和芬蘭的瓦錫蘭。調速器是船舶發(fā)動機的心臟，而這兩家往往指定美國的WOODWARD電子調速器，而后者則往往只采用挪威最大的軍火商與海工設備制造商——康士伯的傳感器。MAN是船用低速發(fā)動機的壟斷者，對專利授權制造都有嚴格的要求，不允許輕易更換零部件；而美國Woodward的電子調速器，幾乎壟斷了船用低速機；康士伯的轉速傳感器，則是在皇冠上的珍珠。

這意味著，要想打破船用核心傳感器的技術壟斷，外圍至少還有兩層壟斷局面需要突破。

那么，國外的傳感器是如何發(fā)展的？

傳感器的企業(yè)主要有美國、日本、德國、英國、瑞士，也有散落在歐洲的一些國家。細究起來，這些企業(yè)主要是三種戰(zhàn)術，將一個不起眼、不入眼、不聲張的行業(yè)，整得風生水起。這正是我們可以借鑒的方式。

策略1：八爪魚

很多傳感器廠家，采用了集團跟隨的戰(zhàn)略，與更大體量的儀表或者電子公司相結合。反過來說，一些工業(yè)巨頭的集團發(fā)展策略，對傳感器采用了明顯的品牌矩陣布局。它通過多品牌、多產品在不同領域交叉組合，從而形成了一種八爪魚術。

作為制造強國，美國盡管有很多低端制造已經永久性地流離本土，很多大牌制造商工廠都在中國，例如霍尼韋爾在中國大陸2020年就有21家生產工廠。但是，這只是一個表象。美國在工業(yè)高端制造業(yè)依然處于制造食物鏈的訂單支配地位。一層控制一層，多個觸角伸展在不同的行業(yè)。亦軍亦民，亦橫亦縱，亦整機亦零部件，美國制造業(yè)呈現了一種獨特的形態(tài)，來控制工業(yè)食物鏈。通過集團化優(yōu)勢和多元化觸角，就像是一只八爪魚，確保即使是在細分市場上只有幾千萬收入的子品牌依然能夠生存。美國儀表廠商與傳感器廠商之間，往往采用手心、手背的合體關系，傳感器既可以為其他品牌供貨，也可以同時確保自己在儀器儀表的核心競爭力。

八爪魚采用了兩層供應鏈的防控方式。既有第一控鏈，如儀表：它能控制測量的入口，而且產值容易做大；又有第二控鏈，如傳感器作為防守鏈。量大面廣但體量甚小的傳感器，在美國八爪魚的護衛(wèi)方式下，獲得了穩(wěn)定的增長。一個中心，八面玲瓏。八爪魚戰(zhàn)術撐起了金字塔尖相對狹小的市場。

全球儀表收入排名Top10以內的美國阿美泰克，2021財年收入52億美元（比2020年大漲20%，很拉風的一年），下面有十多個儀表與傳感器品牌。其中的溫度、壓力、燃油、液位等傳感器，可以用在商業(yè)航空、軍事、工業(yè)領域。幾乎所有的飛機發(fā)動機都會使用它的傳感器。它專門有一個傳感器、測試與校準部門STC。從這個部門的名字可以看出來，傳感器首當其沖，但是，它還是跟測試等其它業(yè)務纏繞在一起。而這個部門，不過是阿美特克電子儀器集團的一部分。同樣，它還有一個部門是測量與動力部門MPS，同樣有傳感器業(yè)務與之相匹配。它在2021年底收購的英國Alphasense，則是面向空氣質量的傳感器。這個公司年銷售額只有2億人民幣。然而，這可是全球第二大電化學傳感器。德國人喜歡“隱形冠軍”的說法，其實很多傳感器公司就是“微型冠軍”，年收入在5億元人民幣之下。它們像是石頭縫隙里面尖銳的牙齒，在確定的應用場景之下，它們獨一無二。這就是傳感器令人驚嘆的生態(tài)。當然，它現在需要賣身給大的儀表廠家，這就是傳感器的生存之道吧。全球第一的英國電化學傳感器City，也委身于工業(yè)巨頭霍尼韋爾。從而造就了傳感器領域的八角章魚術。這四個來自美國、加拿大、德國和英國的公司，分別被并入到機電一體化集團和和電子工業(yè)集團。可以看出，儀表集團也都是在世界版圖里面找獵物，全球視野的收購。實際上，對于傳感器眾多偏門的小企業(yè)，全球化布局是最值得推薦的商業(yè)邏輯。

策略2：糖葫蘆串

由于傳感器體量太小，而且深藏在儀表或者設備的內部，它很難了解工廠用戶的需求，它自身的影響力也是微不足道。在這種情況下，面向終端用戶的設備集成商或者工程商，就起到了串聯的作用。既做儀表，又做傳感器，就是一條路徑。

儀表跟傳感器的關系最為明顯，因為糖葫蘆串最容易串起來。通過儀表作為采購方的優(yōu)勢，扶持傳感器的發(fā)展。HP、佳能的MEMS傳感器為什么二十年來一直處于全球Top20的位置？盡管并非是炙手可熱的手機傳感器的提供商，但是它們的噴墨打印機，采用了自家的MEMS傳感器。這種一體化發(fā)展的需要，也確保了這些品牌在MEMS傳感器的全球市場位置。

糖葫蘆串的要義，就是上下騰挪，尋找產業(yè)鏈上的鄰居。美國基因測序儀器巨頭因美納Illumina，占領了全球市場70%的份額。然而它最早的業(yè)務，卻只是做一種微流控芯片，這被稱之為“芯片上的實驗室”，這種微流控的技術，就是在一片很小的玻璃流道上進行生物化學反應，用芯片進行計算，用傳感器傳遞信號，可以用于檢測DNA或者RNA特定部位的變化。它從美國一家大學孵化出來技術之后，迅速就完成了上市。但這種生意一方面是躲在幕后， 一方面則是生意太小。于是2007年它向下游大大邁出一步，收購了測序儀器公司Solexa，正式進軍基因測序市場。然后就是一系列凌厲的并購和擴張，這正是儀表巨頭一貫的做法。用了十年時間，基本壟斷了全球基因測序的上游（測序儀）。

思百吉Spectris是英國工業(yè)革命所留下的少數回聲之一，這家百年老店保持了精密制造的領先位置。多年來一直通過并購和剝離的方式，聚焦在測量領域。2021年的收入超過了100億人民幣。體量不大，但卻高度聚焦。旗下十多個品牌的儀表，也保留了很多傳感器的制造，加強對這些儀表的支撐。就在今年五月份，它以5.4億美元收購了位于美國的壓電加速度計和傳感器制造商Dytran，廣泛用于航天航空和汽車領域。這對于它原有的儀器測量的核心能力，是一個非常大的補充。

這種現象，現在也在被國內廠商采用。重慶川儀是國家三大三小唯一幸存的一家還能打的國營儀表公司。在化工壓力儀表方面是國內的領跑者，它正在建立自己的傳感器和芯片基地，就是向前端開拓。有了后端的應用，如果能夠攻克傳感器的技術難題，對于一家企業(yè)保持核心競爭力非常重要，這也是國內突破的第一種方式。天津宜科的光電傳感器正在向日本歐姆龍挑戰(zhàn)，就是借助于它的產線集成的工程化能力，嫁接在日漸崛起的國產動力電池產業(yè)。中國汽車行業(yè)的工廠建造，多年來一直壟斷在外資企業(yè)手中，圖紙、機器、零部件，都是國外直接指定，中方沒有話語權。而現在，寧德時代、比亞迪等擁有自己的設計權和決定權，工程集成商也開始嘗試國內傳感器。于是像天津宜科的傳感器布線系統(tǒng)，就可以進入產線，從而得到快速的發(fā)展。而在以前，根本沒有進場的機會。

在產業(yè)鏈條上，串來串去，傳感器這棵樹就活了。這就是糖葫蘆串的價值吧。有了更大的體量和傳感器能力，打通技術、產品到市場，下一步才能將傳感器帶入正常發(fā)展的軌道。

策略3：車輻條

要是沒有了大集團在背后的依托，獨立的傳感器廠家該如何生存呢？這就需要一種協同效應。?

這意味著，一個傳感器公司，一定需要覆蓋多個行業(yè)，才能分攤基礎研發(fā)成本。這要求對各個行業(yè)都有認識，這其實也是最難的。但這正是很多小的傳感器公司。瑞士奇石樂公司，也是獨門心思只做傳感器，2021年收入達到28億元人民幣。在汽車行業(yè)的動力性測試臺、動力總成、輪胎測試等都離不開它的精確測量。它有70%的收入來自汽車行業(yè)。與此同時，在航天、工業(yè)領域，都有它的尖端傳感器。它在機床領域的高端傳感器，幾乎無人可以替代。六維力度的壓電式傳感器，用于機床切削力測試，一套需要六十萬元。通過在不同領域，找到了似非而是的多種應用場景，奇石樂才能單單以傳感器的業(yè)務而滋潤地活下來。

傳感器這種向極限求生存的產業(yè)形態(tài)，呈現了一種與眾不同的“微批量不經濟”的產品現象。許多產品只能用在很特殊的場合，用量很少，投入研發(fā)肯定不劃算。那么奇石樂等公司的收入，如何能夠補償研發(fā)投入？

這是一種向底層技術縱深的技術向心力現象。對于奇石樂而言，無論是槍管爆炸壓力、還是發(fā)動機缸體燃燒壓力、或者是機床切削力，這些都是基于壓電技術的延展應用。奇石樂傳感器，正是通過“一根軸心多根輻條”的方式，突破底層技術，向周邊進行扇形輻射，從而解決“微批量不經濟”的現象。它可以從很小批量的傳感器，稍加改動，切換到量大的傳感器。

這是一種橫穿賽道的能力，它需要底層技術的突破，而不能僅僅做應用與集成。這就需要深挖基礎技術，而這些技術往往依靠高校院所。這需要建立一種強有力的成果轉化機制，讓傳感器廠家，能跟高校建立緊密合作的方式；與此同時，還需要用戶工藝知識的倒灌給傳感器廠家。只有建立一種聯合機制，保證高校-企業(yè)-用戶的三方串聯機制，才能實現不同工藝的多種行業(yè)突破。

小記：頂層設計

發(fā)達國家的傳感器，其實是藏在三道護城河之下。首先是傳感器自身的突破能力，其次是儀表和裝備的能力。而在這兩道護城河之外，還有第三道防守鏈，那就是對大行業(yè)的工藝滲透。例如在化工、船舶等領域，無論是設計還是運營，所涉及到的行業(yè)知識和專業(yè)工藝包，發(fā)達國家工程咨詢公司的話語權很重，這樣它很容易向采購方施加影響力。比如買一套美國企業(yè)設計的天然氣生產線，那么這種工程所推薦的配套儀表，往往就總會落在美國品牌的手中。

通過多年的發(fā)展并購，國外儀表和傳感器通過航空母艦編隊，以及層層嵌入到核心設備的方式，樹立了壟斷性的優(yōu)勢。從傳感器，到成品儀器之間，再到大型應用場合的連環(huán)式銜接，這是一種從頭到腳的國家供應鏈攻防戰(zhàn)略。

而在中國，儀表與傳感器行業(yè)仍然處于帆船的集結階段。中國制造大而不強，而儀表行業(yè)甚至連大都稱不上，只能說多而不大。國內儀表領頭羊站在國外儀表廠商面前，只能算是零頭。即使如此的體量，也仍然建立在國外傳感器的基石之上。國產傳感器體量小且群龍無首，再加上傳感器廠商和儀表廠商之間互動極差，形成了松松散散的產業(yè)形態(tài)。

中國發(fā)展傳感器，需要重新思考產業(yè)發(fā)展的形態(tài)。一層包一層的“洋蔥術”模式，是可以借鑒的方式。無論是八爪魚模式的大集團，還是糖葫蘆串的上下游縱深拓展，或者車輻條模式，利用同心技術覆蓋多個行業(yè)。這些需要一個頂層設計，從而破解傳感器獨有產業(yè)堡壘。僅僅憑國內很多傳感器企業(yè)，在單個行業(yè)、單打獨斗的拼殺，是無法破局的。如果要振興傳感器，從而真正支撐中國制造走向強國，需要建立從前到后的貫通式策略。?

作者簡介

林雪萍：北京聯訊動力咨詢有限公司總經理，天津大學精儀學院兼職教授

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