工信部專家：中國傳感器最大的問題是什么？怎么解決？（最新觀點）

11月11日-13日，首屆中國傳感器與應用技術大會在深圳市光明區(qū)隆重舉行。會上，工信部電子元器件行業(yè)發(fā)展研究中心總工程師、中國傳感器與物聯網產業(yè)聯盟副理事長郭源生發(fā)表了《智能傳感器技術生態(tài)體系建設與應用理念創(chuàng)新》的演講。

本文綜合整理自郭源生相關演講內容，文中提出“傳感器企業(yè)沒有敏感元器件就沒有核心技術，沒有應用就沒有經濟效益。”、“用傳感器的不知道傳感器制造過程，造傳感器的不知道具體應用，這是中國傳感器行業(yè)存在的最大問題?！钡鹊榔飘a業(yè)鏈關系和產業(yè)發(fā)展特征的觀點。

專家檔案

郭源生，九三中央科技委副主任；工信部電子元器件行業(yè)發(fā)展研究中心總工程師；中國傳感器與物聯網產業(yè)聯盟副理事長；中國電子學會敏感技術分會副主任委員；全國3D大賽組委會副主任；北京理工大學傳感智能技術創(chuàng)新中心戰(zhàn)略委員會副主任；山東大學特聘教授；武漢大學、華東理工大學、北京郵電大學兼職教授。國家發(fā)改委、工信部、科技部等項目評審專家；參與《中國傳感器產業(yè)發(fā)展白皮書》 、《中國電子元件行業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》等國家電子信息類規(guī)劃的編寫與審定工作。

第三次信息化浪潮要解決數據采集問題

中國的產業(yè)發(fā)展具有自己獨特的發(fā)展脈絡，經歷了三次具有明顯特征的歷史階段。

第一次是改革開放前，是政策推動的短缺經濟，產業(yè)規(guī)模和產業(yè)能力水平都不高。第二次是制造業(yè)大發(fā)展的規(guī)模經濟，在資本推動下很快產能過剩。第三次是從十九大開始，就是我們當前面臨的產業(yè)變革，包括制造業(yè)如何轉型升級，傳統(tǒng)產業(yè)如何與新一代信息技術深度融合，如何讓人有充分的獲得感，是以數字和數據為主線的創(chuàng)新經濟。

信息技術發(fā)展也有它固定的脈絡，上世紀80年代個人計算機的誕生，把運算數字化，這是第一次信息化浪潮。第二次信息化浪潮是本世紀初互聯網的到來，通過終端把人與人之間的距離無限拉近。第三次從2009年開始，是萬物互聯的時代。這三次信息化浪潮剛好構成一個完整的物聯網系統(tǒng)，也剛好形成了信息技術的三大支柱——信息采集、信息傳輸和信息處理。

而第三次信息化浪潮，更多的是要解決數據采集的問題，這個問題不解決，萬物互聯無從談起。

同時，這三次信息化浪潮也剛好形成了數字經濟的三大定律，構建了一個完整的數字經濟體系。第一次浪潮遵循的是摩爾定律，第二次遵循的是梅特卡夫法則，第三次遵循達維多定律，先入為主。

傳感器是大數據之母

傳感器的發(fā)展速度日新月異，種類繁多，有人提出全球現有三萬多種，常規(guī)使用大約26,000種，而我們國家大概有7000多種。我們國家是應用大國，目前并不是傳感器的制造大國和強國，大約67%的普通傳感器需要進口，高端傳感器則90%多需要進口，這是一個很大的問題。

但經過多年的努力，智能傳感器成為科技部重點研發(fā)計劃，專項也得到審批。如何實現產業(yè)化，實現國產替代，成為行業(yè)面臨的問題。

打造一個基礎的共性平臺，在八大敏感（聲音、力敏、光敏、氣敏、磁敏、溫濕敏、RFID、生物敏）里形成8個共性平臺。從產業(yè)化的集中、有限的資源和產業(yè)鏈構架上來看，八大敏感都可基于MEMS工藝技術實現產業(yè)化。

其發(fā)展可以分為以下幾個層次，第一是敏感積累的挖掘與發(fā)現，需要做理論創(chuàng)新和研究；第二是材料；第三是如何把它器件化；第四是變成完整的模塊化，然后針對不同的應用，盡可能的標準化和規(guī)范化，這樣產業(yè)化的能力提高起來相對比較容易。

國際傳感器的發(fā)展大致有四個趨勢：

一是MEMS工藝技術(微型化、集成化、低功耗、產業(yè)化能力強)，具有共性化，可以給產業(yè)化提供支撐；

二是智能化、網絡化技術(無線)，打破產和用之間的瓶頸；

三是能量捕捉技術(微能量獲取技術)；

四是多維度協(xié)同下的場景數據描述（同一個物體不同信息；不同物體相同信息；不同物體不同信息）：

也就是說判斷一個場景，不能只靠一個維度的傳感器，需要多維度綜合描述。

理念的創(chuàng)新比產品和技術創(chuàng)新更重要

理念的創(chuàng)新不僅建立在產品和創(chuàng)造出來的市場基礎上，還要根據以人為本的理念來實現。利益催生壟斷，也會驅使人為設置行業(yè)壁壘，阻礙技術創(chuàng)新，這就需要打破行業(yè)壁壘，加快形成數據共享機制。

理念如何創(chuàng)新？比如家庭智能終端樣機，我們首先要把原型機做出來，再來工程設計優(yōu)化、功能篩選、系列化，把它模塊化以后，再去變成不同的產品，這就是理念創(chuàng)新所要解決的事情。我們說轉型升級，要轉到真正意義上的以人為本的服務理念上來，所以這個創(chuàng)新是協(xié)同、融合、滲透和應用的創(chuàng)新。家居、高鐵、汽車、農業(yè)不同的行業(yè)在理念創(chuàng)新中，都要從“人”的角度出發(fā)。

理念創(chuàng)新的同時還要突破資源、突破技術、突破法規(guī)體制，實現產品創(chuàng)新。傳感器技術決定著系統(tǒng)功能和服務的優(yōu)劣，無論是天上飛的還是地上跑的，性能的好壞和智能化的程度，不僅要看裝了多少微處理器和算法，還要看裝了多少只、多少種類型的傳感器。

傳感器產業(yè)化要做好“雙生態(tài)”建設

傳感器的產業(yè)化在于如何打造產業(yè)鏈，如何打造產業(yè)生態(tài)，如何形成產業(yè)集群，如何構建產業(yè)生態(tài)體系。需要做好雙生態(tài)體系建設——生態(tài)一:產業(yè)鏈完整性、集群化(特色產業(yè)鏈）；生態(tài)二:現代服務業(yè)，平臺化(營商環(huán)境)。

產業(yè)體系的建設需要有完整的設計方案，做到“政產學研用服”六位一體。很多地方政府并沒有深刻認識到這個產業(yè)體系，光是招商引資，之后怎么弄并不清楚。產是針對產業(yè)鏈體系的，企業(yè)打造產業(yè)鏈，行業(yè)打造產業(yè)集群，區(qū)域打造產業(yè)生態(tài)。同時產業(yè)鏈是需要協(xié)同解決問題的，其中兩大基本要素必須要解決——物理空間和產業(yè)基金。

這就需要政府推動與指導，協(xié)會、聯盟機構協(xié)同服務，企業(yè)群體積極參與，構建產品制造技術創(chuàng)新中心，做好市場推廣與應用開發(fā)，建設好檢測、標準等公共服務機構。

從歷史經驗、行業(yè)發(fā)展以及國際化發(fā)展的道路來看，傳感器的產業(yè)化是有難度的，但不至于難到不可行的地步，它是一個產業(yè)鏈，也是一個產業(yè)體系，這是兩個生態(tài)體系。

物聯網感知、傳輸、應用三層技術均存在問題

物聯網的層次結構，自下而上依次是感知層、傳輸層、應用層。郭源生認為，從底層來看，物聯網行業(yè)面臨的是技術開發(fā)和標準化的問題。傳感器行業(yè)包括標準和規(guī)范在內的頂層設計還沒有正式形成，甚至在很多問題上還沒有形成共識。

吃透復雜環(huán)境下的應用場景、形成規(guī)范、標準化的場景描述，這是實現物聯網上下游協(xié)同必須要做的工作。只有通過多維度參數設置，對特定場景進行標準化的描述，才能產生相對應的數據模型并設計出適合的技術路線。該如何選取維度和參數，結合算法形成模塊化產品，是實現物聯網感知層產業(yè)化的關鍵?！罢业矫枋鰬脠鼍暗木S度和運算方法是物聯網能否推廣應用的首要問題?！惫瓷硎?。

在網絡層，物聯網的搭建需要互聯網、移動通信網及無線傳感器網絡等技術的支撐。當前，5G網絡的搭建很大程度上解決了物聯網網絡層的傳輸速度問題，能夠幫助實現物聯網應用低延遲，但成本仍是阻礙其市場拓展的瓶頸。郭源生表示：“如果5G的流量費用遠遠超過了使用者的承受范圍，那么5G的應用便很難鋪開或將嚴重受阻。”

智慧交通、智慧家居、智慧零售、智慧農業(yè)……物聯網的應用場景非常豐富，但由于行業(yè)業(yè)務流程和產業(yè)各個環(huán)節(jié)受管理條塊和利益牽制，那么這些數據就變成了壟斷資源，行業(yè)應用孤島化、產品技術碎片化問題就會越演越烈。郭源生以高速公路收費口為例，他認為收費場景完全可拆除收費設施，實現無人值守和無障礙通過。

郭源生認為，ETC收費卡、攔車橫桿都是收費場景復雜化的表現，既增加了收費成本，也給順利通行設置了障礙，既不環(huán)保也不經濟。“既然采用了ETC，要攔截桿有什么用呢?”他表示，如果能夠實現地、空、天一體化，車輛在駛入高速路段后自動計費，每月或單次自動生成高速公路扣費賬單，則高速公路路口擁堵的現象則可得到徹底解決，收費場景描述更加科學、合理，更加人性化。

無感知治理提升智慧城市體驗

“城市中98%的人并非城市‘治理’對象，他們是更需要的是服務?！惫瓷J為，使用傳感器、大數據計算等智能化手段搭建智慧治理，使人們感受不到被治理，則居民對智慧城市的體驗感將會提升。

目前的“智能化程度越高，生活越不便利”的現象說明，智能化的手段和理念不同程度地存在問題。各種所謂的“智能系統(tǒng)”使老年人出行處處受阻;患者要花大把的時間研究掛號繳費設備如何使用;一個人要為金融、社保等事務管理多張銀行卡;老年人面對形形色色的技術產品不知所措……本應為人民生活帶來便利的技術手段，卻使給居民生活平添了許多障礙。郭源生認為，這都是為了管理而管理設計的產品和技術，缺乏真正意義上的智能化、人性化。

關于如何打破數據孤島化問題，郭源生提出可以組建城市數據運營商的建議，將5G、北斗采集的大數據匯聚起來，形成物流、人流、信息流的空天地一體化網絡框架，再按照行業(yè)分類，將數據分發(fā)到不同的部門。實現從設計、運營、管理、服務、安全等明確的責任者和收益者，形成了責權利的完全統(tǒng)一。

進一步打造產業(yè)集群

對于當前的中國傳感器行業(yè)，郭源生以“高、小、散、多、缺、難”六個字總結了當前產業(yè)面臨的問題。高技術含量、高技術指標與緊缺的自主技術、緊缺的領軍人才、松散的產業(yè)分布、較小的企業(yè)規(guī)模、有限的產品產量之間的矛盾十分突出。

傳感器產品類型多、適用領域多、跨界融合豐富、使用要求紛繁復雜。面對這一情況，郭源生給企業(yè)提出了這樣的建議：企業(yè)要了解產業(yè)鏈，了解產業(yè)鏈上下游的供需狀況。

“用傳感器的不知道傳感器制造過程，造傳感器的不知道具體應用，這是中國傳感器行業(yè)存在的最大問題?！惫瓷J為，傳感器產業(yè)化最大障礙是產品設計生產制造與使用脫節(jié)。傳感器生產商，要深入應用端，全方位了解產品需要實現的參數、性能。

傳感器行業(yè)所需的技術含量高、性能指標高、市場門檻高、所需投入高，但同時也面臨著供應商能夠提供的產品品種少、企業(yè)規(guī)模小、產品產量小，產業(yè)分布、科研力量都相對松散的問題。

在這樣的情況下，郭源生提出：企業(yè)要建立產業(yè)鏈，行業(yè)要打造集群，區(qū)域要打造生態(tài)，構建政、產、學、研、用、服六位一體的產業(yè)生態(tài)體系，加強產業(yè)集聚，幫助解決單一客戶訂單量無法支撐供應商盈利量產需求等問題。產業(yè)集群的打造需要幫助企業(yè)形成產業(yè)鏈條，實現上下游產業(yè)對接。

當前，傳感器行業(yè)自主創(chuàng)新技術缺乏，領軍人才更是行業(yè)稀缺資源。面對傳感器行業(yè)人才資源緊俏的情況，郭源生認為，要提升全行業(yè)的自主創(chuàng)新技術水平，就要杜絕同類企業(yè)之間的惡性競爭。如果企業(yè)之間專注于互相挖人，而人才互挖之后僅僅簡單復制在原單位的工作，就會導致產業(yè)技術升級滯緩，這是必須要避免的。

作為“大數據”來源及控制系統(tǒng)的“窗口”，傳感器的優(yōu)劣決定著一切裝備與裝置的智能化程度和水平，也已成為國際競爭的新焦點和衡量一個國家基礎實力的重要標志之一。

在數字經濟全面提升和產業(yè)變革的今天，如何實現傳感器的產業(yè)化和規(guī)?；瘧?，是實現萬物互聯和智能時代的關鍵所在。在各行業(yè)智能化進程中，應用場景描述和理念創(chuàng)新又成為引領、推動傳感器技術和應用創(chuàng)新的前提和保障，因此，在各個行業(yè)技術創(chuàng)新中，重視理念創(chuàng)新至關重要。

數字時代 傳感器無處不在

眾所周知，在現代控制系統(tǒng)中，傳感器處于連接被測對象和測試系統(tǒng)的接口位置，成為系統(tǒng)信息輸入的主要“窗口”，為系統(tǒng)提供控制、處理、決策、執(zhí)行的原始信息。可以說，傳感器直接影響和決定系統(tǒng)的性能。

隨著電子、材料、物理、化學等多領域技術的發(fā)展，特別是MEMS工藝技術的成熟和應用，滿足市場需求的多功能、微型化、數字化、系統(tǒng)化、網絡化、智能化的傳感器不斷涌現，成為傳感器產業(yè)發(fā)展新熱點。這同時也為集成電路從通用型向專業(yè)化發(fā)展提供了有力支撐和技術創(chuàng)新依據。

目前我國已有的1700余家傳感器企事業(yè)單位中，產品達到10大類、42小類、7000多個品種。其中，聲敏、力敏、光敏、氣敏、磁敏、溫濕度、RFID、生物等八大類別的主流產品，已經具備產業(yè)化技術基礎，并擁有廣闊的市場需求空間，可形成產業(yè)化規(guī)模生產。而且，在物聯網應用的帶動下，不同系統(tǒng)技術協(xié)同和智能化標準要求所迫、不同場景下的多維度數據描述與智能化節(jié)點、復雜環(huán)境探測與邊緣計算微系統(tǒng)產品將成為今后技術與產業(yè)發(fā)展的趨勢。

在應用方面，無論是航空航天飛行器、火車、高鐵、汽車，還是移動終端，包括機器人，都是一個多技術融合與多維度數據聚集的平臺，是一個實實在在的安裝傳感器的平臺，其性能優(yōu)劣與先進與否的標志，就是取決于裝了多少個傳感器和安裝了什么類型的傳感器，沒有傳感器就沒有大數據，更沒有控制模型。

例如，新的高鐵每節(jié)車廂安裝了2400余個傳感器，伴隨著道路與環(huán)境監(jiān)測，還將有更多的傳感器隨運行車輛使用；汽車將成為可移動辦公、舒適休閑娛樂空間和智能化節(jié)點，也會大量使用智能傳感器；智能家電與可穿戴設備等也都安裝了大量傳感器，可檢測人體生理參數指標和實現慢病監(jiān)測與管理功能。因此，可以確切地說，自動化設備與智能化裝置，以及復雜環(huán)境與場景監(jiān)測等數字化描述，必將為傳感器產業(yè)化提供市場需求和應用保障。

現階段，國內外各種物聯網示范工程，如智能電網、智能交通、環(huán)境監(jiān)測、公共安全、智能家居、智慧醫(yī)院等400多個示范項目，都是應用各類傳感器技術與產品的主要市場，這無疑為傳感器技術創(chuàng)新和產業(yè)化發(fā)展提供了充分的想象空間。

傳感器技術創(chuàng)新呈四大趨勢

由此可見，傳感器技術創(chuàng)新和產業(yè)化，不僅是國際戰(zhàn)略競爭的焦點，同樣也是關乎國計民生和全社會安全穩(wěn)定的基礎保障，這既是傳感器自身發(fā)展所需，也是集成電路創(chuàng)新與發(fā)展的需要。

傳感器技術創(chuàng)新與發(fā)展趨勢歸結為以下四個方面：

一是敏感機理和材料創(chuàng)新，因為一個敏感機理的誕生就會產生新的器件，這個新的器件很快能突破和創(chuàng)造新的應用，這是敏感材料敏感機理所形成的。

二是MEMS工藝技術，它與半導體工藝相互滲透、相互依存、緊密關聯。

三是器件的創(chuàng)新，圍繞著MEMS工藝而形成不同器件、不同封裝結構的創(chuàng)新。在同一個MEMS芯片上，根據應用不同，封裝不同結構和類型的敏感元件和傳感器，并能與集成電路進行同步設計和一體化生產，實現協(xié)同創(chuàng)新。

四是網絡化和智能化，一個或多個敏感元器件，外加數字電路和網絡接口，加上算法軟件，進行組合形成智能模塊。

從應用角度來看，可穿戴設備是一個復合型、多功能、通過算法實現的智能傳感器。工業(yè)領域的“可穿戴設備”，能夠實現工業(yè)應用的智能化和節(jié)點化，與半導體產業(yè)的融合更為具體。

傳感器與集成電路協(xié)同發(fā)展

無論哪個行業(yè)、哪個領域，也無論是哪一類智能裝備、設施與系統(tǒng)裝置，其自動化水平和智能化程度，都需要微處理器和傳感器的協(xié)同與融合，形成功能高度集中、控制精準、算法規(guī)范的微系統(tǒng)，實現模塊化、個性化、精準化、標準化、規(guī)范化、產業(yè)化生產及應用。

從目前的產業(yè)現狀及實際情況來看，基礎材料的產業(yè)化配套與市場化等瓶頸很難突破，沒有形成共性基礎工藝技術支撐，沒有形成資本追逐的氛圍，導致產業(yè)化進程較慢，需要在市場準入、政策扶持、標準制定、產業(yè)融合、技術創(chuàng)新、戰(zhàn)略定位上進一步達成共識，加快推動行業(yè)發(fā)展，提高產業(yè)化能力和國際競爭水平。

因此，在對傳感器的戰(zhàn)略定位上需要進一步明確，提高其戰(zhàn)略地位和行業(yè)影響力。

首先，需要把傳感器發(fā)展提升到戰(zhàn)略高度進行再認識。同時還要進行產業(yè)化發(fā)展的頂層設計，需要有相應的產業(yè)扶持政策和相應的人力、物力資源配置，打造傳感器產業(yè)生態(tài)體系，形成國家層面的傳感器產業(yè)集群，集中并加大資金投入；

其次，要發(fā)揮區(qū)域化的政策優(yōu)勢，利用地方經濟發(fā)展對高技術產業(yè)的需求動力和資源優(yōu)勢，集中發(fā)展特色產業(yè)集群，培育和營造區(qū)域化的產業(yè)生態(tài)體系；

最后，加大對產品技術創(chuàng)新的財政補貼。

另外，人才政策也要統(tǒng)籌考慮，對高科技中小企業(yè)，特別是對研發(fā)數據采集感知技術的傳感器企業(yè)，應該有特殊的人才培育政策進行扶持。

“傳感器企業(yè)沒有敏感元器件就沒有核心技術，沒有應用就沒有經濟效益?！边@一語道破產業(yè)鏈關系和產業(yè)發(fā)展特征。因此，打造我國傳感器產業(yè)生態(tài)體系，形成傳感器規(guī)?；a業(yè)優(yōu)勢勢在必行，也是當務之急。與集成電路協(xié)同發(fā)展更是建立雙生態(tài)產業(yè)鏈和“傳感谷”的必由之路和產業(yè)化希望所在。

傳感器產業(yè)化需要與集成電路協(xié)同發(fā)展，需要打造從數據獲取到數據傳輸，再到數據處理的產業(yè)生態(tài)體系。實現從原材料、裝備工藝一直到最后節(jié)點化的完整產業(yè)鏈，構建以“政、產、學、研、用、服”六位一體的現代服務業(yè)平臺。

比如在區(qū)域建立力敏、氣敏、磁敏、光敏、生物敏等傳感器產業(yè)園，從設計、材料、工藝，甚至MEMS工藝，搭建公共的平臺。以集群化方式發(fā)展傳感器產業(yè)，形成有效的合力，并形成規(guī)模效應，迎接傳感器國際化競爭面臨的機遇和挑戰(zhàn)。

同時，通過國家、地方政策配套與聯動，產業(yè)基金與物理空間同步，形成具有國際競爭能力的生態(tài)體系和產業(yè)園區(qū)，聚集國內外傳感器領域優(yōu)勢企業(yè)，按照產業(yè)鏈上下游關系，實現真正意義上的產業(yè)集群，這必將成為國內外具有競爭實力數字產業(yè)化高地，也必將成為國家和地區(qū)數字產業(yè)化的一張閃亮名片。

我們必須清楚地看到，在數字經濟發(fā)展過程中，數字產業(yè)化是必由之路，刻不容緩，是競爭的核心與焦點。必須直面應對和迎難而上，形成具有自己特色的高技術產業(yè)能力，來應對技術封鎖和高技術產業(yè)競爭的影響和沖擊。為產業(yè)數字化和高質量發(fā)展提供堅實的保障，為數字產業(yè)化探索出創(chuàng)新發(fā)展的新路子。

總之，感知技術是信息技術基礎，是智能化系統(tǒng)中信息獲取的“電子五官”，芯片是半導體產業(yè)的核心，是數據處理的“大腦”，5G等通信技術承擔著系統(tǒng)的“神經”傳輸功能。三者相互依存，構成了信息化、智能化的支柱，三者相互依托和賦能推動了我國產業(yè)結構調整和轉型升級快速邁向新的未來。

我們期待著智能時代的到來，更期待著傳感器產業(yè)化為智能時代及高質量發(fā)展創(chuàng)造新的輝煌。

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審核編輯 黃昊宇