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中國工程院院士:立國之本,中國為什么要發(fā)展傳感器?

傳感器專家網(wǎng) ? 來源:傳感器專家網(wǎng) ? 作者:傳感器專家網(wǎng) ? 2023-10-30 15:00 ? 次閱讀

我國光學(xué)奠基人、著名學(xué)者王大珩先生有個著名的論斷:傳感器是工業(yè)的基石、性能的關(guān)鍵和發(fā)展的瓶頸。中國制造大而不強(qiáng),主要瓶頸實際上是傳感器。

本文來自對中國工程院院士尤政的專訪,主要闡述了制造業(yè)的重要性及其與傳感器產(chǎn)業(yè)的關(guān)系,文中提到一比較尖銳的問題,譬如重大項目需要用到高溫壓力傳感器,你用國產(chǎn)的,出了問題,你要擔(dān)當(dāng)責(zé)任,買國外的出了問題沒事。

文末,尤政院士建議傳感器應(yīng)上升到國家戰(zhàn)略,認(rèn)為靠市場規(guī)律中國傳感器產(chǎn)業(yè)很難發(fā)展起來:

1.傳感器需要上升到國家戰(zhàn)略,因為傳感器不是靠市場規(guī)律就可以做的,需要國家行為和市場行為結(jié)合起來,這是傳感器行業(yè)的特點(diǎn)。2.把重點(diǎn)突破和行業(yè)整體水平提升相結(jié)合,既需要世界知名的百年老店,同時為提高我國整體傳感器的水平,也需要有若干專精特小企業(yè)共同支撐。3.進(jìn)行市場競爭和政府引導(dǎo)相結(jié)合。在國內(nèi)若干地區(qū)建立若干基 地,進(jìn)行人才培養(yǎng)等。傳感器不好做,需要聯(lián)合。

詳細(xì)觀點(diǎn)見下文。

專家檔案

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尤政 ,中國工程院院士,華中科技大學(xué)校長。機(jī)械電子專家。

來源:《電子產(chǎn)品世界》| 迎九

1 我國制造業(yè)的特點(diǎn)

1.1 中國制造的新環(huán)境和新使命

制造業(yè)是立國之本、興國之器、強(qiáng)國之基。我國非常重視制造業(yè)的發(fā)展,從***總書記到李克強(qiáng)總理的很多論述中,講了工業(yè)化的重要性,推動中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)變,中國速度向中國質(zhì)量轉(zhuǎn)變,以及中國產(chǎn)品向中國品牌轉(zhuǎn)變,李克強(qiáng)總理也講了打造實體經(jīng)濟(jì)的這一根本基礎(chǔ)。

1.2 我國制造業(yè)的三個歷史階段

我國制造業(yè)曾經(jīng)歷過三個發(fā)展階段(如圖1),第一階段是從建國初期到 1978 年,即改革開放前,我們還是取得了比較好的成績,形成了較為獨(dú)立完整的科學(xué)體系。

這還是很重要的,因近年來東歐經(jīng)濟(jì)崩潰的主要原因是沒有完整的工業(yè)體系,而我國有一套獨(dú)立完整的體系, 例如從材料、加工一直到裝備是齊全的,我們什么都不缺,而東歐一些國家當(dāng)時受前蘇聯(lián)影響,只能生產(chǎn)某個中間部分,因此經(jīng)濟(jì)受到制約,所以當(dāng)時老一輩革命家還是非常英明的,我們才發(fā)展到今天。

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1978 年改革開放以后到 1990 年,我們告別了工業(yè)產(chǎn)品短缺時代, 即買東西再不需要券了,而俄羅斯有些地方至今還是憑券供應(yīng)。

第三是 1990 年以后到 2010 年,此時產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。

1.3 目前制造業(yè)大而不強(qiáng),不可持續(xù)發(fā)展

2010 年以后,我國在世界制造業(yè)的比重占第一位,成為工業(yè)制造的第一大國。但我們還要看到,我們的制造業(yè)大而不強(qiáng)、不可持續(xù)發(fā)展這一問題。

原因之一是我們自主創(chuàng)新能力不強(qiáng),基礎(chǔ)比較薄弱。尤政院士是搞衛(wèi)星的,曾聽總裝部長介紹,我們衛(wèi)星 85%實現(xiàn)了國產(chǎn)化,但是還有 15%沒有國產(chǎn)化的部分,花費(fèi)了 80%的錢。

第二,我們處于價值鏈的低端。去年尤政院士陪院長去了鄭州富士康,鄭州富士康有 30 萬人,一年生產(chǎn) 1.5 億部手機(jī),但利潤只占到 整個利潤價值的 5%多一點(diǎn),可見幾十萬人創(chuàng)造的利潤很低。

第三是生產(chǎn)經(jīng)營效率不高。2011 年我國制造業(yè)增加值率只有 21.5%, 而世界發(fā)達(dá)國家往往在 35%以上,可見差距比較大。

第四是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理。我們基本上是資源密集型、勞動力密集 型企業(yè),而技術(shù)密集型和服務(wù)密集型的企業(yè)太少了。最近一項調(diào)查顯示,美國波音公司的產(chǎn)值中,服務(wù)型制造業(yè)的產(chǎn)值占實體型制造業(yè)的產(chǎn)值比例約為 6:4,可見波音服務(wù)型比例很高,超過實體制造經(jīng)濟(jì)。

第五是產(chǎn)品質(zhì)量問題突出。中國制造和低質(zhì)量可能是劃等號的。所以習(xí)總書記講要從中國制造向中國質(zhì)量轉(zhuǎn)變很重要,其他國家可能不存在這個問題。

另外,我們國家制造業(yè)的的戰(zhàn)線拉得比較長,從 20 世紀(jì)的 50 年 代到 21 世紀(jì)初都有。一位領(lǐng)導(dǎo)人曾說,外國人到中國來訪問,去看什么經(jīng)濟(jì),看你到什么地方,到了好地方,像歐洲;差的地方像非洲。這說明我國地域差距特別大,很難用“工業(yè) 4.0”還是“工業(yè) 3.0”,就能把中國的經(jīng)濟(jì)全部能夠拖動,這還是要跟中國的國情來結(jié)合。

1.4 面臨三個新的國際問題

第一是發(fā)達(dá)國家的高端制造業(yè)回歸本土。去年美國公布了美國制造業(yè)振興的計劃,很多高新技術(shù)的研究機(jī)構(gòu)不再像以前公布規(guī)劃了,實際上我們很多的研究以前是跟蹤型,現(xiàn)在美國在前面走著卻把燈關(guān)了, 就等于我們前面看不到美國在干什么,所以我們要花更多的時間去摸 索、探索新技術(shù)。

第二,發(fā)展中國家低端制造業(yè)成本競爭的優(yōu)勢特別明顯。所以近來在東莞的很多企業(yè),設(shè)備剛到就封上了門,又轉(zhuǎn)移到越南和印度去了。因為以前這些高端制造業(yè)對于勞動力的依賴性還是比較強(qiáng)的,我國是中等水平的制造業(yè)者特別多,因為我們的大學(xué)畢業(yè)生特別多,而之前的制造業(yè)對人的素質(zhì)要求比較高,在中國社會比較適合,而現(xiàn)在機(jī)器人的自動化程度比較高,對人的依賴性在下降,那么更低一點(diǎn)層次的人也可以從事制造業(yè)。因此有些制造業(yè)往東南亞/越南轉(zhuǎn)移,相當(dāng)于釜底抽薪。

另外我們國家的發(fā)展最后還要受到資源和環(huán)境的雙重約束。以前發(fā) 達(dá)國家的重要發(fā)展期里,也是以資源和環(huán)境作為代價的,但是在現(xiàn)在 的條件下,中國要發(fā)展是不可能去走這樣的路的,這也是面臨的新問題。所以我國制造面臨著內(nèi)憂外患。

1.5 中國經(jīng)濟(jì)的利好因素

但是我們也非常有信心中國的經(jīng)濟(jì)能夠發(fā)展好,主要也有三條理由。

第一,第三次工業(yè)革命給中國制造業(yè)帶來了“機(jī)會窗口期”。第一次工業(yè)革命是動力革命,第二次革命是電子革命,這兩次革命中國都處在很貧困的時期,是一個看客,我們在慢慢跟。

那么第三次工業(yè)革命,中國是一個重要的參與者,而且盡管中國的機(jī)械制造業(yè)還是比較落后的,但是我們的信息業(yè)比較發(fā)達(dá),所以信息化和工業(yè)化進(jìn)行融合的過程中,中國客觀上還是完全有成為強(qiáng)國的機(jī)遇。

第二,我們的城鎮(zhèn)化為消費(fèi)升級提供了巨大的市場空間。我們現(xiàn)在有 2 億城市人口與 2 億城鎮(zhèn)之間的人口,其他就是農(nóng)民了,城鎮(zhèn)人/城市人和農(nóng)民最大的區(qū)別在于消費(fèi)結(jié)構(gòu),農(nóng)民主要是消費(fèi)自留地,稍微有一點(diǎn)點(diǎn)消費(fèi)就夠了;而城鎮(zhèn)/城市人要消費(fèi)工業(yè)品。

預(yù)計到 2020 年, 我們的城鎮(zhèn)人口可能會翻一倍,將來達(dá)到 8 億,因此比現(xiàn)在的市場要 翻一倍。這么巨大的市場為我們工業(yè)的發(fā)展會帶來重要機(jī)遇。

例如,在上一次經(jīng)濟(jì)危機(jī)時,德國之所以能挺過去,主要是通過汽車工業(yè)救了德國經(jīng)濟(jì),所以很多國家和中國形成戰(zhàn)略合作,看中的是中國巨大 的市場,如果我國巨大的市場對我國的經(jīng)濟(jì)沒有推動,我們就失敗了。

所以內(nèi)在發(fā)展是我們把握機(jī)會的一個重要砝碼,馬凱副總理聽取尤政院士的“中國制造 2025”匯報時指出,你們有那么多指標(biāo),我最關(guān)心的一個指標(biāo)是到 2025 年時,中國的汽車制造業(yè)能不能用上中國 60%的機(jī)床?因我們現(xiàn)在的機(jī)床對我國的最大制造業(yè)——汽車業(yè)貢獻(xiàn)率不到 5%。

為什么?就是我們的車床無故障工作時間是 700~800 小時,國外是 9000 小時,所以別人的車床一年修一次,我們的每個月都得修。假設(shè)一分鐘一輛車的過程是不太可能的,從經(jīng)濟(jì)角度不可能用你的。

那么, 為什么中國的機(jī)床只有 800 小時?因為關(guān)鍵的核心基礎(chǔ)件——電機(jī)、軸 承等是別人的,別人的技術(shù)數(shù)據(jù)我們沒有,你怎么有信任呢?所以這是我們的問題,我們必須從市場的角度來帶動我們的實體經(jīng)濟(jì),包括物聯(lián)網(wǎng)等。

所以在傳感器行業(yè),傳感器的同仁要團(tuán)結(jié)起來,把中國制造的傳感器搞上去,才能真正借助于物聯(lián)網(wǎng)的成功,使我們的市場走到世界的前列。

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第三,我們經(jīng)濟(jì)體制的改革也加速了我們制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。例如清華在一些政策出臺后的 2016 年 1 月到 8 月間,技術(shù)轉(zhuǎn)移的收入大有 6 億元,而以前高校的技術(shù)和工業(yè)界沒法合作,因為不能賣,不能有產(chǎn)權(quán),因此互相都是提防著,現(xiàn)在已經(jīng)可以技術(shù)出售和競價了,老師可以拿 70%(筆者注:最近一些政策是高校科研成果轉(zhuǎn)化收益的 70% 可劃歸個人),所以大家的積極性也提高了,以前偷偷出去辦公司的老師發(fā)現(xiàn)自己的公司上不了市,現(xiàn)在又回來拿錢把專利買回來了。

因此有序的機(jī)制轉(zhuǎn)移促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。諸多國家的改革政策都會為我們的經(jīng)濟(jì)護(hù)駕保航,所以現(xiàn)在中國制造業(yè)擔(dān)負(fù)著最新的使命,也是我們偉大中華復(fù)興夢一個具體的體現(xiàn),我們要成為制造業(yè)大國,要成為世界制造業(yè)的中心,我們的強(qiáng)國夢才能真正得到實現(xiàn)。

1.6 各國制造業(yè)的發(fā)展動態(tài)

當(dāng)然不光是中國,美國也在強(qiáng)調(diào)制造業(yè)回歸,德國、日本也有計 劃(如表 1)。美國人已經(jīng)明確表態(tài),2017 年要奪回制造大國和強(qiáng)國的 地位。所以我們面臨的環(huán)境還是很惡劣的。

2015 年 3 月 25 日,我們頒 布了《中國制造 2025》行動綱領(lǐng),實際上中國的整個工業(yè)從“工業(yè) 2.0” 補(bǔ)課,“工業(yè) 3.0”普及,到“工業(yè) 4.0”的示范已經(jīng)全面地鋪開(如 表 2)。

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2 傳感器內(nèi)涵及特點(diǎn)

中國制造是和傳感器緊密相關(guān)。例如智能制造里有傳感器九條龍, 諸如軌道交通傳感器一條龍,新能源汽車傳感器一條龍等。傳感器屬于基礎(chǔ)零部件的一部分,傳感器非常重要,王大珩先生有個著名的論斷:傳感器是工業(yè)的基石、性能的關(guān)鍵和發(fā)展的瓶頸。

我們由大變強(qiáng)的主要瓶頸實際上是傳感器,它本身也有些特點(diǎn),例如量大面廣,我們產(chǎn)值很高,但是面很寬,具體到每家企業(yè)來說并不是特別大。

第二起到了承上啟下的作用,對下游產(chǎn)業(yè)起著重要的推動作用。第三是三化程度高,適于專業(yè)化大批量生產(chǎn),這給通用化、標(biāo)準(zhǔn) 化、系列化生產(chǎn)提供了前提。

傳感器也兼有材料密集型、勞動密集型 和技術(shù)密集型的特點(diǎn),但低端基礎(chǔ)件耗材、耗能、技術(shù)含量較低,競爭激烈;而高端基礎(chǔ)件則是技術(shù)密集型。例如普通的水表電表可能更多的時候是勞動密集型產(chǎn)品。

另外,在世界上也有個趨勢,發(fā)達(dá)國家的 低附加值零部件產(chǎn)業(yè)逐漸往外轉(zhuǎn)移,實行全球采購,例如我國的水表電表是世界第一大國,約占世界產(chǎn)量 70%~80%以上。

我國的傳感器產(chǎn)業(yè)和我國制造業(yè)的狀況幾乎是一樣的特點(diǎn):

1.產(chǎn)業(yè)規(guī)模進(jìn)入了世界前列。我們有很多是世界排在第一的,但大都是中低端產(chǎn)品。

2.我們的產(chǎn)業(yè)布局基本形成,什么傳感器都有。

3.中低檔 產(chǎn)品基本滿足市場需求,通過合資和自己研制,基本能滿足國內(nèi)需求, 嚴(yán)格地說還存在供給過剩的問題。

4.通過多年的研發(fā),我們的研發(fā)能 力顯著進(jìn)步,有一些高端傳感器已經(jīng)做到了樣機(jī)階段。

當(dāng)然我們面臨的問題也一樣。

首先,產(chǎn)業(yè)集中度低,中低檔產(chǎn)能過剩,原因是我們沒有形成產(chǎn)業(yè)集群,沒有在產(chǎn)品聚集、地區(qū)聚集上 做好,產(chǎn)品很分散,提到一個產(chǎn)品不知道在什么地方,但是在國外, 很可能一類傳感器相對集中在一座城市或者一家大公司里,就比較容 易形成規(guī)模效應(yīng)。

其次,研發(fā)和自主創(chuàng)新能力比較薄弱,核心技術(shù)受制于人,我們的很多傳感器是買國外的傳感器元件,拿來組成一個系統(tǒng),并沒有自己去研發(fā)傳感部分。

第三是行業(yè)共性技術(shù)研究缺位。在國外甚至現(xiàn)在的美國也有一些高端戰(zhàn)略技術(shù)是國家出錢研究的,有國家研究院和一些公共的實驗條件是國家承擔(dān)的,我們國家以前也有,不過在 1995 年以后基本上由于體制改革,這些企業(yè)都不承擔(dān)國家的責(zé)任,跑到市場經(jīng)濟(jì)的前沿去了, 這對我國傳感器行業(yè)的進(jìn)步還是影響很大的,特別是高端傳感器,比如高溫壓力傳感器,你用國產(chǎn)的,出了問題,你要擔(dān)當(dāng)責(zé)任,買國外的出了問題沒事。

如果我們有國家的機(jī)構(gòu),能夠去按照客觀的測試辦法來進(jìn)行測試,由測試機(jī)構(gòu)來擔(dān)當(dāng)使用的責(zé)任,那么我們的大企業(yè)就會愿意去用,這樣才能促進(jìn)國有企業(yè)的發(fā)展。

最后是政策缺位。我們國家的建設(shè)重點(diǎn)主要是在整機(jī)上面,補(bǔ)貼整機(jī)較多,對元器件的補(bǔ)貼很少。因為有首臺戰(zhàn)略,但沒有首個傳感器戰(zhàn)略。建議傳感器方面,如果你要去購買國外的,你要拿出 1/3 的價格建立傳感器基金,如果你的產(chǎn)品能夠替代國外產(chǎn)品,那么用戶買一件國貨國家可補(bǔ)貼 1/3,所以兩個 1/3 可從經(jīng)濟(jì)和市場角度能起很大的作用。

2.1 傳感器技術(shù)發(fā)展趨勢

傳感器技術(shù)的發(fā)展也有幾條。

第一,產(chǎn)品技術(shù)與智能化技術(shù)相互融合的水平相結(jié)合,數(shù)據(jù)的處理、無線信號的傳輸、自校準(zhǔn)技術(shù)已經(jīng)很普遍了。


另外,傳感器變成模塊化、組合化、集成化得到高度重視。以前一個傳感器不能解決的問題,通過多個傳感器的模塊化組合可以來解決了。過去我們看一個物體的特性是靠單一化的指標(biāo),現(xiàn)在通過多指標(biāo)來確認(rèn)你的環(huán)境特征。

第三,高性能和環(huán)保成為行業(yè)的主題,因為我們是后來者,不可能按照以前的老路再走一遍,所以我們要重視性能和環(huán)保問題。

最后,新材料、新工藝的使用是傳感器革命性的進(jìn)步。比較典型的是 MEMS 傳感器,如果用硅來做,通常做到 400~600℃就到極限了, 但是碳化硅把性能可提高到 1200~1800℃,因此隨著材料技術(shù)的進(jìn)步, 對我們行業(yè)技術(shù)的發(fā)展可能是顛覆性的。

傳感器的智能化、無線化等體現(xiàn)在哪幾個方面?微型化 MEMS 技術(shù)集成化怎么去做產(chǎn)量的融合?最后還有多樣化等等,需要各種各樣的先進(jìn)技術(shù)的使用。

所以從傳感器的發(fā)展技術(shù)路線圖看,從分立式的傳感器到機(jī)械式的集成傳感器、MEMS 傳感器,將來可以做到單片集成傳感器、無線傳感器,一直到最后的 iSensor(智能傳感器)。

如果我們從另外一個維度——信息技術(shù)的維度看(圖 3),摩爾定律預(yù)言集成電路(IC)上可容納的晶體管數(shù)目 每 18 個月就翻番,到目前為止,我們已接近特征尺寸的極限,在進(jìn)行 “超越摩爾定律”的探索,即從系統(tǒng)的角度走,把傳感器、電源、信 號傳輸?shù)鹊纫黄鸺?,我們的發(fā)展空間還很大,增長的速度會很高, 這可能是行業(yè)很重要的一個發(fā)展方向。

所以從需求和信息獲取的技術(shù) 進(jìn)步來看,傳感器和微系統(tǒng)技術(shù)都是革命性的和顛覆性的技術(shù)。

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2.2 MEMS 傳感器

MEMS 傳感器和 IC 芯片最大的區(qū)別,MEMS 是可動結(jié)構(gòu),利用微納加工技術(shù)同時加工出機(jī)械結(jié)構(gòu)和電路系統(tǒng)。

我們最早做 MEMS 時,總以 為 MEMS 結(jié)構(gòu)像制造業(yè)是由零件組成的,實際上不是,它是通過工藝很復(fù)雜的轉(zhuǎn)動和平動,都是用一個零件,所以與以往是根本不同的。

當(dāng)然我們還有自校準(zhǔn)等工藝和設(shè)計是不一樣的,所以從 MEMS 技術(shù)出現(xiàn) 了以后,整個世界都在小型化,從微能源到生物、射頻等領(lǐng)域都在 MEMS 化、小型化的改造。

例如 1995 年時聽說智能灰塵,大家覺得這個不太可以,但是到了前年(2014 年),美國已經(jīng)應(yīng)用了智能灰塵,只有 5 毫克重,1.2 立方毫米,上面有厚膜電池、超級電容器、太陽能電池、陀螺儀、紅外傳感器、振動傳感器,還有激光通訊等,這么小小一個東 西,有這么多功能,反映了微系統(tǒng)或傳感器發(fā)展的未來前景很大。

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當(dāng)然 MEMS 傳感器技術(shù)的特點(diǎn)也有幾條。

首先是微型化、低成本、 功耗低、高可靠。像我們現(xiàn)在做的 MEMS 陀螺儀,最高可以做到每小時 1°,稍微差一點(diǎn)的,每小時 10°,成本大概不到一千元。

但是我們現(xiàn)在有的國內(nèi)廠子在做,每小時 30°的陀螺儀現(xiàn)在還賣到五萬元一支, 一年也就生產(chǎn)兩三百只,所以一個硅圓片上的 MEMS 產(chǎn)品數(shù)量就接近該企業(yè)一年的產(chǎn)量。這是顛覆性技術(shù)的特點(diǎn)。

第二點(diǎn)是高精度。陀螺儀現(xiàn)在國外可以做到每小時 0.01°,如果它能夠?qū)崿F(xiàn)的話,基本上光纖陀螺也沒了,如果現(xiàn)在的加速器可以做 到 3×10-8g,這不僅僅是高精度。

另外還有芯片級原子鐘,現(xiàn)在歐洲已經(jīng)可以買了,一千歐元就可以買到 1 小時內(nèi)阿倫方差 10-13 的芯片 原子鐘,使 GPS 的導(dǎo)航精度大大提高。我們現(xiàn)在的時鐘大概是 10-6、 10-9 到 10-13,半年校準(zhǔn)一次,也有每周校準(zhǔn)一次的。

另外是高集成。國外有 2 公斤的衛(wèi)星就可以把姿態(tài)回歸軌道全部解決,還有相控陣?yán)走_(dá)的陣列可以做到導(dǎo)彈里。所以 MEMS 技術(shù)精準(zhǔn)度可以很高。

MEMS 還有一個技術(shù)特點(diǎn)——高性能,例如微硅慣性器件(陀螺/加 速度計)可以承受 20 萬 g 的過載,而我們有些武器系統(tǒng)能打得很遠(yuǎn), 但是過載很大,10 萬 g 時傳感器不能用了,但 MEMS 傳感器可以用,

為什么?從物理上,根據(jù)牛頓第二定律:F=ma,m(物體質(zhì)量)變小了,所以它的破壞力變小了。

另外,硅的機(jī)械常數(shù)等特性要比鐵、鋼高得多, 也會提升性能。最近一家美國公司介紹其智能片,使所有的發(fā)動機(jī)片廠都有傳感 和無線信號的布局,所以發(fā)動機(jī)一開,所有發(fā)動機(jī)的參數(shù)都可以傳出來,它可以抗惡劣環(huán)境,溫度最高耐 1800℃,壓力超過 300 個標(biāo)準(zhǔn)大 氣壓,沖擊接近 5 萬 g 都能工作,反映了現(xiàn)在傳感器和智能化的水平之高超。

在武器裝備方面,美國稱 90%的 MEMS 器件可對武器制造改進(jìn),最新資料顯示火箭彈已經(jīng)可以改造了,每小時 5°的陀螺儀可以做進(jìn)去了; 世界上最小的導(dǎo)彈——長矛已經(jīng)出現(xiàn),只有 771 克,長 42.7 厘米,直 徑 40 毫米,射程 2 公里,殺傷半徑 10 米,放在槍上就可以射擊,把復(fù)雜的導(dǎo)彈已經(jīng)微縮到變成槍流彈的水平。

當(dāng)然更多打法還是在制導(dǎo)子彈,子彈可以轉(zhuǎn)彎了。這些都源于傳感器,特別是 MEMS 技術(shù)帶來的進(jìn)步。

在汽車行業(yè),需要約三百多個傳感器,高檔車約有 80%可以用 MEMS 技 術(shù)來做。物聯(lián)網(wǎng)更是依賴于傳感器,物聯(lián)網(wǎng)最底層的技術(shù)就是信息傳感采集技術(shù),比如智能停車場,生產(chǎn)的智能管理,還有環(huán)境的監(jiān)測,醫(yī)療資源的調(diào)配等,這些都是和 MEMS 相關(guān)。

MEMS 傳感器應(yīng)用非常廣泛,醫(yī)療方面,從拍攝、便攜式、可穿戴 式到植入式大概有 45 億美元的市場,治療糖尿病需要測眼壓,可以做在博士倫等隱形眼鏡上,像美國的智能鞋可以掃雷,走過之后地雷就出來了,還有很多編織物,例如衣服可以傳感人的信息,還有各種各樣的可穿戴電池、能發(fā)電的鞋子、腦信號/腦控服務(wù)機(jī)械設(shè)備,還有芯 片上的器官/肺/腎等會出現(xiàn)。

最新穎的是通過電腦陣列可以讀人—— 把這個人的存儲器讀了。另外是消費(fèi)電子,消費(fèi)電子大概有 30 億美元 的市場規(guī)模,各種各樣。

2.3 我國傳感器發(fā)展

傳感器的發(fā)展還是從兩個維度解決:技術(shù)的推動和市場的需求。國內(nèi)的 MEMS 主要集中在科研院所和大學(xué)(表 3),真正完全的單片層的 MEMS 傳感器技術(shù)中國還沒有。原因是這涉及到一系列的研究突破。

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好在最近我們還是有所進(jìn)步,我們已有一批中試線、生產(chǎn)線、代工線和 產(chǎn)業(yè)公司(表 4)。

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經(jīng)過 20 年的奮斗,我們的 MEMS 傳感器已處于曙光階段。尤政院士也是淄博高新區(qū) MEMS 研究院院長,介紹了在淄博投資 3 億元建立的 6 英寸與 8 英寸兼容的生產(chǎn)線,加速度計和陀螺儀產(chǎn)品已下線。

微納制造、器件與系統(tǒng)協(xié)同創(chuàng)新中心是由教育部的清華、北大、上交大、東南大學(xué)等六所高校,以及航空、航天、兵器等部委的 研究所共同在淄博開展項目的研發(fā)。

3 對“核心傳感器技術(shù)”上升為國家“制造強(qiáng)國”、“工業(yè)強(qiáng)基”戰(zhàn) 略的建議

1.傳感器需要上升到國家戰(zhàn)略,因為傳感器不是靠市場規(guī)律就可以做的,需要國家行為和市場行為結(jié)合起來,這是傳感器行業(yè)的特點(diǎn)。

2.把重點(diǎn)突破和行業(yè)整體水平提升相結(jié)合,既需要世界知名的百年老店,同時為提高我國整體傳感器的水平,也需要有若干專精特小企業(yè) 共同支撐。

3.進(jìn)行市場競爭和政府引導(dǎo)相結(jié)合。在國內(nèi)若干地區(qū)建立若干基 地,進(jìn)行人才培養(yǎng)等。傳感器不好做,需要聯(lián)合。

歐洲有歐盟 MEMS 系統(tǒng)聯(lián)盟,提供微系 統(tǒng)加工一站式服務(wù),設(shè)計、加工、工藝、測試、應(yīng)用是一體的。歐洲是分布式的,不是一家獨(dú)干的。

歐盟有很多小國可以做好,咱們社會 主義制度,也一定能做好。

審核編輯 黃宇

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