人類自21世紀開始，全面步入信息時代，掀起了又一次新的具有時代特征和現(xiàn)實意義的信息化浪潮。信息技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的深度融合，成為以技術(shù)創(chuàng)新為主導(dǎo)，以應(yīng)用為目標的一場產(chǎn)業(yè)革命，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級奠定了良好的基礎(chǔ)，提供了廣闊的市場空間和發(fā)展機遇。通過創(chuàng)新形成并呈現(xiàn)出以數(shù)字技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、3D與虛擬現(xiàn)實、人工智能、新材料、“互聯(lián)網(wǎng)+”等眾多先進技術(shù)為基礎(chǔ)，跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的多產(chǎn)業(yè)相互協(xié)同，區(qū)域、領(lǐng)域、行業(yè)、日常生活相互滲透，產(chǎn)業(yè)與資本更加融合以及市場應(yīng)用牽引下的產(chǎn)業(yè)大變革時期。
信息技術(shù)是采集、管理和處理信息的技術(shù)總稱，是建立在硬件基礎(chǔ)上的有序數(shù)據(jù)處理技術(shù)。主要包括傳感技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)。信息系統(tǒng)是包括輸入、存儲、處理、輸出和控制軟硬件整體，是以處理信息流為目的的人機一體化系統(tǒng)。信息技術(shù)的發(fā)展，對于人與社會的進步和經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮了重要作用，給人們思想觀念和生活方式都帶來了巨大的沖擊和變化，產(chǎn)生了深刻的影響。同時，對于改變生產(chǎn)方式、提高生產(chǎn)力水平發(fā)揮了積極的作用。以信息技術(shù)應(yīng)用程度來衡量一個國家的信息化水平，已成為體現(xiàn)一個國家綜合國力的重要標志。
傳感器是創(chuàng)新發(fā)展的基礎(chǔ)與核心
傳感器與計算機、通信被稱為信息系統(tǒng)的三大支柱，傳感器技術(shù)優(yōu)劣成為衡量一個國家科技水平和是否處在國際戰(zhàn)略競爭制高點的重要標志，是發(fā)達國家高度重視和爭相發(fā)展的核心基礎(chǔ)技術(shù)。傳感器廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、電力、交通、水利、新能源、電子、環(huán)保、家電、航天、航空、軍工武器裝備等國民經(jīng)濟及國防、科研等各個領(lǐng)域，關(guān)乎并影響技術(shù)創(chuàng)新以及國防、經(jīng)濟和社會安全，對于當前產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與轉(zhuǎn)型升級發(fā)揮著重要作用，對于占領(lǐng)戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)的制高點具有十分重要的戰(zhàn)略意義。
美國人認為，人類步入21世紀，全面步入信息時代，從一定意義上講，就是進入了傳感器時代。傳感器與通信、計算機被稱作為現(xiàn)代信息系統(tǒng)的三大支柱，傳感器技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用成為衡量一個國家信息化程度的重要標志，同時也是衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要標志。傳感器產(chǎn)業(yè)已被國內(nèi)外公認為是具有發(fā)展前途的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，以其技術(shù)含量高、經(jīng)濟效益好、滲透力強、市場前景廣等特點為世人所矚目。
在現(xiàn)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，構(gòu)成了系統(tǒng)信息輸入的主要“窗口”，提供著系統(tǒng)進行控制、處理、決策、執(zhí)行所必須的原始信息，直接影響和決定著系統(tǒng)的功能。傳感器可以直接接觸被測對象，也可以間接接觸。許多控制系統(tǒng)功能因控制對象的信息難以采集與獲取而無法實現(xiàn)，成為系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展與提升的障礙，也成為大數(shù)據(jù)的來源和采集以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與發(fā)展的最大障礙。
如果把計算機比喻為人的大腦，通信比喻為人的神經(jīng)系統(tǒng)，那么傳感器就是“五官”和“皮膚”，承擔(dān)著感知并獲取自然環(huán)境中的一切信息數(shù)據(jù)的功能。西方發(fā)達國家正因為重視傳感器等技術(shù)，逐步形成了全球高新技術(shù)發(fā)展以及軍工武器裝備的基礎(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用差異。
上世紀70年代初，西方忽視了傳感器技術(shù)發(fā)展，呈現(xiàn)出“大腦發(fā)達”而“五官遲鈍”的尷尬狀態(tài)，致使計算機以及通信技術(shù)受到嚴重制約和影響。從上世紀70年代中期開始，各國相繼加快傳感器發(fā)展。從上世紀80年代初開始，美國、日本、德國、法國、英國等紛紛制定相關(guān)計劃并列為長遠發(fā)展規(guī)劃的重點，傾注人力、物力和重點投資進行研究開發(fā)，以年20%~30%的速度高速發(fā)展，長期予以重點支持，使傳感器技術(shù)明顯提高，并于2003年將其列為21世紀最具影響和改變世界的十大新技術(shù)之一。美國聯(lián)邦政府研究報告中指出，自2010年開始預(yù)算為69億美元用于傳感器基礎(chǔ)技術(shù)與應(yīng)用研究，其稱之為“Sensor Revolution”（傳感器革命）。美國人認為：“上世紀80年代是計算機時代，90年代是互聯(lián)網(wǎng)時代;21世紀全面進入傳感器時代。通過傳感器，把物質(zhì)世界連接起來，并賦予一個電子神經(jīng)系統(tǒng)。”
目前全球傳感器約有2.6萬余種，隨著技術(shù)創(chuàng)新，新品種和類型不斷出現(xiàn)。而我國目前約有1.4萬種，約占全球的1/2，其中大多為常規(guī)類型和品種，在醫(yī)療、科研、微生物、化學(xué)分析等特種高技術(shù)領(lǐng)域仍有大量的品種短缺和空白。
全球從事傳感器研制與生產(chǎn)的廠家有6500多家，其中美國、歐洲、日本均超過1000家，俄羅斯有800多家，其他國家和地區(qū)有2700多家。在市場銷售方面，美國居首位，占總銷售額的35%、日本約20%、德國約15%，三國占據(jù)了世界市場的70%。預(yù)計未來5年增長率將超過15%，仍然是高增長行業(yè)。
傳感器具有技術(shù)密集、滲透力強、多品種、小批量、使用靈活、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛等行業(yè)特征，基礎(chǔ)性和協(xié)同性特點突出，特別適合“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”，隨著《中國制造2025》、“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃以及大數(shù)據(jù)、云計算、智慧城市的發(fā)展，作為信息獲取基本單元的傳感器產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略地位日益凸顯。
產(chǎn)業(yè)化面臨市場機遇和挑戰(zhàn)
市場、技術(shù)和政策三大因素將驅(qū)動傳感器產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。隨著電子、材料、物理、化學(xué)等多方面發(fā)展，特別是MEMS工藝技術(shù)的成熟和應(yīng)用，滿足市場需求的多功能、微型化、數(shù)字化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化傳感器不斷涌現(xiàn)，形成傳感器發(fā)展新熱點。
目前，傳感器技術(shù)從單一的物性型向功能、技術(shù)復(fù)合集成以及微型化、多功能、數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展成為未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要趨勢。我國已有1700余家企事業(yè)單位從事傳感器的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)門類基本齊全，敏感元件和傳感器年總產(chǎn)量已超過20億只，傳感器產(chǎn)品達到10大類、42小類、6000多個品種。其中，聲敏、力敏、光敏、氣敏、磁敏、RFID六大類別的主流產(chǎn)品，已經(jīng)具備產(chǎn)業(yè)化技術(shù)基礎(chǔ)和市場應(yīng)用需求空間，可形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。而且，在各行業(yè)領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求的帶動下，不同系統(tǒng)技術(shù)協(xié)同和智能化標準要求所迫，網(wǎng)絡(luò)化、智能化傳感器將成為今后技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的又一大趨勢。
在應(yīng)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(shù)融合與聚集的“平臺”，是一個安裝傳感器的“平臺”，它的優(yōu)劣取決于裝了多少個傳感器，沒有傳感器就沒有大數(shù)據(jù)。
高鐵的快速發(fā)展將為傳感器帶來巨大市場，按照國家規(guī)劃，到2030年鐵路運營達20萬公里（2015年為12.1萬公里），其中高鐵運營達4.5萬公里（2015年為1.9萬公里），高鐵裝有數(shù)量龐大的傳感器來完成車輛、軌道線路、自然環(huán)境等的監(jiān)測，隨著中國中車“軌道交通安全保障技術(shù)項目”的研發(fā)與實施，將成為高端智能傳感器的新的增長點。
再以汽車為例，普通轎車所用傳感器數(shù)量超過100只/車，高級轎車所用傳感器超過200只/車，按照“到2020年新能源汽車保有量達到500萬輛”的國家規(guī)劃，新能源汽車將為傳感器帶來快速增長的巨大市場。
再例如，機器人中有內(nèi)傳感器和外傳感器之分，內(nèi)傳感器就是內(nèi)部之間的活動關(guān)節(jié)相互之間的關(guān)系，要通過傳感器獲取大量數(shù)據(jù)并傳輸;外傳感器是通過它的五官和外界窗口來實現(xiàn)。不同類型和功能的機器人，其性能和功能的優(yōu)劣，無疑是看其安裝了多少傳感器，同時看其安裝了什么類別和品質(zhì)的傳感器而已。
傳感器不僅可以決定這些“平臺”技術(shù)高低和性能優(yōu)劣，同時也可以通過獲取聲音、溫濕度、壓力、流量、磁場、氣體、形態(tài)圖樣等各種參數(shù)指標的變化，來監(jiān)控“平臺”自身運行狀態(tài)和安全狀況，使得“平臺”能夠安全可靠、健康穩(wěn)定地有效運行。再結(jié)合系統(tǒng)體系構(gòu)架、軟件服務(wù)模型形成完整的“智能”與“智慧”系統(tǒng)，滿足工業(yè)領(lǐng)域的智能管理需求。現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)示范工程包括智能電網(wǎng)、智能交通、環(huán)境監(jiān)測、公共安全、智能家居、智能醫(yī)院、智能高鐵、戰(zhàn)場感知、機場圍界、食品加工、感知石化、智慧農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代物流、智能樓宇、生物制藥、政府公務(wù)、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、老人護理、社區(qū)醫(yī)療、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等400多個示范工程項目正式列入物聯(lián)網(wǎng)目錄，都是應(yīng)用各類傳感器技術(shù)與產(chǎn)品的主要市場，無疑為傳感器技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展提供了充分的想象空間。
此外，傳感器不僅可以探知宏觀世界和微觀世界，甚至可以感知到我們生命的各種信息，獲取人體生理參數(shù)指標等大數(shù)據(jù)，如血糖、血脂、血氧、脈象、心電、腦壓、腦電、體溫。我國已“快速、跑步進入老齡化社會”，家庭服務(wù)未來將是一個很大的問題。科技助老成為今后創(chuàng)新的又一大方向。相關(guān)機構(gòu)研究，未來從可穿戴到家庭智能終端，以及服務(wù)型機器人會形成8萬億元到10萬億元的市場規(guī)模。
未來服務(wù)型機器人的功能是很強大的，生活指導(dǎo)、娛樂游戲、慢病護理、健康管控、應(yīng)急救助等等各盡所需。因此，找到個性化的健康樣本值和分析模型是應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新的難點和關(guān)鍵，是通往“智能”與“智慧”的瓶頸，也是創(chuàng)新的目標、任務(wù)與方向。結(jié)合系統(tǒng)體系構(gòu)架、服務(wù)模式就形成了完整的“智能”與“智慧”系統(tǒng)，滿足不同人體的健康管理需求。這種模型和模式的構(gòu)架是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及實現(xiàn)智能化智能制造的一個關(guān)鍵要點和難點，同時也是智能傳感器亟須解決的核心問題。按照層級化的觀點，智能傳感器無疑是一種系統(tǒng)集成和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架下的共性基礎(chǔ)技術(shù)，也是當前系統(tǒng)應(yīng)用和技術(shù)創(chuàng)新的又一個“瓶頸”。
為了打破產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用之間障礙，解決產(chǎn)業(yè)對接市場和共性技術(shù)產(chǎn)業(yè)化問題，在“十三五”期間，我國制定了國家傳感器產(chǎn)業(yè)長期的發(fā)展戰(zhàn)略，工信部制定的“智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動指南（2017-2019年）”即將出臺，明確了傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標和方向就是智能化傳感器，并制定了相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖，確定了MEMS（微機電系統(tǒng)）工藝和集成電路工藝相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑以及以市場應(yīng)用為主導(dǎo)的政策扶持原則。這些規(guī)劃與政策推動將成為實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)安全、自主、可控的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展必然選擇，既可以促進我國傳感器產(chǎn)業(yè)的快速健康發(fā)展，又可以提升我國產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展的能力與核心競爭力。
國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中
深度矛盾與問題
長期以來，我國傳感器產(chǎn)業(yè)化未能受到高度重視，與市場需求和作用不相適應(yīng)，企業(yè)均處于小規(guī)模生產(chǎn)階段，存在工藝老化、結(jié)構(gòu)不合理等問題，缺乏產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)條件。核心技術(shù)與產(chǎn)品停留在實驗室或小批量生產(chǎn)的初級階段，難以形成和產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟效益。在國內(nèi)已有的1700多家企業(yè)、大專院校、科研機構(gòu)中，都有不同程度的研發(fā)、小批量生產(chǎn)制造傳感器產(chǎn)品。由于非專業(yè)型、非主流產(chǎn)品的企業(yè)比例較高，產(chǎn)值相對較低，重視程度不夠，因此，產(chǎn)值過億元的企業(yè)僅占總數(shù)的5%，產(chǎn)品種類齊全的專業(yè)廠家不足3%。與國外相比，在產(chǎn)品品質(zhì)、工藝水平、生產(chǎn)裝備、企業(yè)規(guī)模、市場占有率和綜合競爭能力等方面存在較大差距。新品研制仍落后近10年，而產(chǎn)業(yè)化水平落后10~15年。據(jù)行業(yè)統(tǒng)計和預(yù)測，我國2014年敏感元件與傳感器銷售額突破1200億元。2015年需求量可達約652.9億只，增長率大于18%，突破1300億只。大約有60%依賴進口，核心芯片約80%以上依賴進口，物聯(lián)網(wǎng)中使用的MEMS傳感器幾乎全部依賴進口。致使我國持續(xù)增長的龐大市場被國外長期控制與壟斷，不僅造成經(jīng)濟利益的損失，而且對于國家政治、經(jīng)濟、軍事等信息安全造成嚴重影響和威脅。同時，嚴重制約和影響我國物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、“互聯(lián)網(wǎng)+”，乃至智慧城市，特別是軍工與武器裝備水平的整體發(fā)展與提高，現(xiàn)實問題與矛盾尤為突出。
此外，我國在國家戰(zhàn)略規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)政策上沒有提到相應(yīng)高度予以足夠的重視和扶持培育、資源配置偏離行業(yè)發(fā)展、政策關(guān)注度不夠也是傳感器產(chǎn)業(yè)化與國際相比存在較大差距的主要原因之一。長此已久，產(chǎn)業(yè)分散、規(guī)模偏小、缺少龍頭企業(yè)帶動和領(lǐng)軍人才的引領(lǐng)作用，產(chǎn)業(yè)鏈不完整，產(chǎn)業(yè)融合與聚集度不高，產(chǎn)業(yè)空心化加重，與發(fā)達國家相比存在較大差距。突出問題與矛盾如下：
一是資源匹配和關(guān)注度不夠，貸款難、融資成本高的問題長期存在。整體技術(shù)裝備落后，自動化生產(chǎn)與檢測水平較低，其生產(chǎn)過程被稱為制造“工業(yè)工藝品”產(chǎn)品質(zhì)量差。而工藝技術(shù)裝備的投資需求較大，企業(yè)無力進行技術(shù)改造和設(shè)備能力提升。這些問題直接影響科研和生產(chǎn)工藝技術(shù)整體能力提高，嚴重影響產(chǎn)業(yè)化進程。
二是科技成果轉(zhuǎn)化難度較大，科技研發(fā)與產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)脫節(jié)。技術(shù)創(chuàng)新資源在科研院所，不在企業(yè)手中，企業(yè)自主創(chuàng)新能力不夠，形成的科技成果轉(zhuǎn)化缺乏轉(zhuǎn)化的通道和橋梁，成果和產(chǎn)業(yè)化形成兩張皮，實際應(yīng)用水平較低，科研成果與產(chǎn)業(yè)化結(jié)合機制和體系不夠健全，產(chǎn)業(yè)發(fā)展后勁不足和持續(xù)性不夠。
三是人才流動導(dǎo)向偏離，缺乏領(lǐng)軍人物影響力和示范帶動作用。首先是基礎(chǔ)理論研究和技術(shù)開發(fā)科研人員偏少;其次是人才培養(yǎng)的專業(yè)化、批量化、實用性與傳感器產(chǎn)業(yè)化偏離較大;最后是人才的流向不能流入傳感器這樣的中小企業(yè)，人才的聚集度不高，缺乏領(lǐng)軍人才的培育和優(yōu)秀企業(yè)家引領(lǐng)作用的發(fā)揮。
四是產(chǎn)業(yè)政策扶持力度不夠，企業(yè)稅費負擔(dān)過重。傳感器產(chǎn)業(yè)技術(shù)含量較高，人才、技術(shù)密集，開發(fā)成本大于其他行業(yè)，企業(yè)負擔(dān)過重，在同等高科技中享有稅收等政策較少，企業(yè)規(guī)模小，各項產(chǎn)業(yè)政策扶持條件適應(yīng)性不夠，難于獲得項目資金支持。
五是長期受到進口產(chǎn)品沖擊，市場公平性秩序混亂和壁壘太高。成熟領(lǐng)域配套市場長期被國外壟斷和擠壓，導(dǎo)致國內(nèi)企業(yè)在生產(chǎn)規(guī)模、品種、質(zhì)量、價格上缺乏競爭優(yōu)勢，市場反應(yīng)速度、個性化服務(wù)能力不足，缺少規(guī)模效應(yīng)和拉動作用。此外，市場推廣與產(chǎn)品銷售成本過大，約束條件和要求過多，準入門檻偏高，也是進入良性循環(huán)的制約因素。
營造“雙生態(tài)”產(chǎn)業(yè)環(huán)境
促進多技術(shù)融合及協(xié)同發(fā)展
業(yè)內(nèi)普遍認為，受市場壟斷和技術(shù)封鎖的制約，傳感器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展要想從發(fā)達國家獲取核心技術(shù)和關(guān)鍵工藝是不可能的，需要產(chǎn)業(yè)與行業(yè)發(fā)展的頂層設(shè)計，制定出國家層面的統(tǒng)籌規(guī)劃和戰(zhàn)略性政策予以扶持。具體建議內(nèi)容為以下基本原則和措施：
一是提升戰(zhàn)略地位，加強統(tǒng)籌規(guī)劃，把傳感器定為“國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點目標”，列為“國家戰(zhàn)略”項目，在“十三五”規(guī)劃中列為重點支持、優(yōu)先發(fā)展的內(nèi)容。設(shè)立“傳感器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展專項資金”，激勵中小企業(yè)發(fā)展專業(yè)性強、有特色、有特長技術(shù)的產(chǎn)品，鼓勵并推動中小企業(yè)朝著產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。
二是搭建并促進由政府、大學(xué)、科研院所、企業(yè)共同建立的國家、行業(yè)技術(shù)研發(fā)、檢測和標準知識產(chǎn)權(quán)公共服務(wù)平臺。建立傳感器標準委員會，制定傳感器標準體系，加快標準建設(shè)。推動并聯(lián)合企業(yè)、大專院校、科研院所、行業(yè)協(xié)會、支撐機構(gòu)，成立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。
三是打造良好的傳感器產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境，創(chuàng)建中國國際傳感器產(chǎn)業(yè)園。優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境，形成行業(yè)資源優(yōu)勢互補，促進產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，創(chuàng)造上下游整合契機。通過產(chǎn)業(yè)聚集、整合、并購，在國內(nèi)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢突出和相對集中地區(qū)，打造技術(shù)、產(chǎn)品特色明確，產(chǎn)業(yè)鏈完整，具有國際化市場能力的國際傳感器產(chǎn)業(yè)園——中國“傳感谷”。形成常態(tài)化支持與服務(wù)和政、產(chǎn)、學(xué)、研、用、服六維一體的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)完整的功能，以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)聚集和規(guī)模效應(yīng)，形成產(chǎn)業(yè)鏈完備、結(jié)構(gòu)合理、具有國際影響力和年產(chǎn)值規(guī)模的產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，促進產(chǎn)業(yè)化發(fā)展及行業(yè)整體能力提升。其目的就是使創(chuàng)新真正發(fā)揮效能，使產(chǎn)業(yè)真正形成特色，使地區(qū)具有國際化競爭的品牌和優(yōu)勢，樹立起國際化市場的理念，立足國際化市場，把地區(qū)建設(shè)成為具有國際化優(yōu)勢與特色的地區(qū)名片。