本文內容節(jié)選《中國傳感器(技術、產(chǎn)業(yè))發(fā)展藍皮書》

1.基礎研究不力，核心技術少，創(chuàng)新能力弱

基礎研究乏力，新原理、新器件開發(fā)鳳毛麟角，新材料研發(fā)屈指可數(shù)，特性研究不深不透。國內對傳感器的基礎理論研究重視不夠，很難得到國家立項，即使得到立項經(jīng)費也甚少,很難吸引人才;企業(yè)忙于效益，無暇顧及;政府看重政績，很難顧及。

因此對傳感器的基礎研究缺乏厚實環(huán)境，如數(shù)學模型建立、芯片設計軟件開發(fā)，仿真及工藝模擬，工藝裝備研發(fā)、各種結構材料特性研究、產(chǎn)業(yè)化中規(guī)模生產(chǎn)技術研究……由于各種原因，投入資金甚少，大大落后國外同行的研究工作。

出于基礎研究乏力，近幾十年來，國內少有傳感器新原理問世，一般是將國外樣品(樣機)，分析測繪，充其量有點集成創(chuàng)新，“克隆”而己。

國內在傳感器新材料研究方面也很薄弱，有一些化合物傳感材料的研究，但都在實驗室里小打小鬧，功能傳感材料的研究舉步維艱，真正應用生產(chǎn)實際，產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟效益的很少。應特別重視非硅基傳感器材料的研究，尤其是石墨烯材料的研究。

對傳感器的特性研究往往只注意靜特性研究，對動特性研究不甚了了，對航天類傳感器，動特性尤為關鍵，忽視傳感器動特性的檢測及評估，低估測量參數(shù)的動態(tài)分量，甚至造成傳感器無法使用。

2.共性關鍵技術尚未真正突破

設計技術：傳感器的設計技術涉及多種學科、多種理論、多種材料、多種工藝及現(xiàn)場使用條件;設計軟件價格昂貴、設計過程復雜、考慮因子眾多;設計人才匱乏，設計人員不僅需了解通用設計程序和方法，還需熟悉器件制備工藝，了解器件現(xiàn)場使用條件。國內雖有一套MEMS傳感器設計軟件，伹問題較多，離實際普遍應用尚有很長路要走?？梢哉f國內尚無一套有自主知識產(chǎn)權的，真正好用的傳感器設計軟件。

可靠性技術：國產(chǎn)傳感器可靠性不高是影響國產(chǎn)傳感器大量應用的主要原因之一，據(jù)了解電力部門采用國外傳感器產(chǎn)品三年不需檢修，采用國內產(chǎn)品每季度檢修一次，石化部門，重要生產(chǎn)線幾乎全部采用國外傳感器，而不敢使用國內產(chǎn)品。通常國產(chǎn)傳感器可靠性指標比國外同類產(chǎn)品低1〜2個數(shù)量級。

國產(chǎn)傳感器可靠性指標的提高，不僅有技術問題、材料問題、工藝問題更有管理問題、使用問題。這些問題必須在批量生產(chǎn)過程中才能發(fā)現(xiàn)、解決。

封裝技術：傳感器的封裝結構和封裝材料，影響傳感器的遲滯、時間常數(shù)、靈敏限，使用壽命等性能。從制造成本看，傳感器的封裝成本通常為總成本的30%〜70%。國內對傳感器的封裝技術尚未形成系列、標準，也無統(tǒng)一接口，因而傳感器的外型千差萬別，很不利于用戶選用和產(chǎn)品互換。

傳感器的封裝有芯片級、芯體級、器件級、系統(tǒng)級等。國內對傳感器的封裝重視不夠,更無這方面的專門研究。

傳感器工藝裝備：傳感器的工藝裝備問題，長期以來，一直得不到應有的重視與關注。傳感器工藝創(chuàng)新依賴于新工藝裝備的問世。在傳感器工藝裝備的研發(fā)與生產(chǎn)方面，國家無規(guī)劃，很難立項，也少投入，靠企業(yè)自籌資金，零敲碎打進行研發(fā)，既不利于傳感器工藝研究之創(chuàng)新，且這塊市場被國外所壟斷和占領，嚴重制約了我國傳感器行業(yè)的獨立前行。

國內設備制造企業(yè)對工藝了解有限，設備應用部門工藝人才培養(yǎng)問題突出，設備維修換代代價高昂，工藝設備狀態(tài)在線監(jiān)測及調控手段不足，除非“整線引進”，設備間工藝協(xié)調性難以較好解決，柔性化生產(chǎn)組織難度較大。

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。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傳感器飛速發(fā)展的步伐。

3.品種、規(guī)格、系列不全，性能指標不高

國內傳感器產(chǎn)品往往形不成系列，系列中比較易生產(chǎn)的某些規(guī)格尚能生產(chǎn)，且重復生產(chǎn)，惡性競爭，系列兩端的產(chǎn)品往往不能生產(chǎn)，多需國外進門，給用戶造成很大不便，使傳感器應用的顯示度大打折扣。

如工業(yè)自動化儀表中廣為應用的、髙精度、高穩(wěn)定的低微差壓傳感器(量程≤1KPa)，高差壓、高靜壓傳感器(量程≥3MPa、靜壓≥60MPa),國內尚不能穩(wěn)定、批量供貨，基本靠國外進口。

國內高水平的車用傳感器，每年需進口50萬套以上，不需加裝鋰電池的胎壓傳感器尚屬空白之列，某些特種用途和特殊量程的傳感器，如航天傳感器可基本滿足，自給自足，部分極端環(huán)境下使用的特種傳感器，性能指標達到國際先進水平。但航空、航海專用傳感器，國內基本不能滿足。

民營或合資企業(yè)的產(chǎn)品占據(jù)了中低端市場。

除個別廠家在個別品種方而將國外生產(chǎn)的芯片拿到國內封裝組裝成相關產(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。

但由于產(chǎn)業(yè)檔次偏低、技術創(chuàng)新能力較差，國內傳感器產(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，性能指標不高，已掣肘國內戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的順利推進。

國產(chǎn)傳感器在測量精度、溫度特性、響應時間、穩(wěn)定性、可靠性等指標與國外也有相當差距。如以壓力傳感器為例，國產(chǎn)傳感器精度通常為0.1%FS,較好能到0.075%FS,國外通常為0.075%FS,甚至0.04%FS。如量程比，國內通常為100:1,國外通常為400:1。

國產(chǎn)硅基傳感器的溫度誤差通常在(0.25%〜0.65%)/55°C之間，與國外產(chǎn)品相比，溫度漂移比國外產(chǎn)品的典型值大50%〜100%。傳感器的響應時間比國外同類產(chǎn)品要人1倍，甚至數(shù)十倍。問題最嚴重的是國產(chǎn)傳感器的穩(wěn)定性和吋靠性，往往比國外傳感器同類產(chǎn)品低1〜2個數(shù)量級，以至國內用戶不敢用、不愿用、不能用。

由于國內不能生產(chǎn)出高性能的傳感器產(chǎn)品，嚴重影響國內新興產(chǎn)業(yè)的順利推進，如物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)、智能制造產(chǎn)業(yè)、人工智能產(chǎn)業(yè)、數(shù)字經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)等。

4.傳感器的產(chǎn)業(yè)化問題沒有得到長期的足夠重視

傳感器作為一種基礎元器件必須實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，才能體現(xiàn)其經(jīng)濟效益，降底成本，穩(wěn)定工藝。做十支百支甚至萬支傳感器不說明任何問題，也不會帶來明顯的直接的經(jīng)濟效益。國家從“七五”開始就提出傳感器的批量生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化問題，但力度不夠，未持之以恒，至今尚未形傳感器產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)和標桿單位。

民用工業(yè)傳感器的應用與軍用傳感器的應用有很大不同，軍傳感器雖然技術指標要求很高，應用環(huán)境嚴苛，技術參數(shù)眾多，但往往不計成本，一次性應用，可動用全國之力，總能在眾多器件中挑選出符合要求的產(chǎn)品。民用工業(yè)傳感器則不同，我們和國外傳感器的差距往往不是技術指標的差距，而是成本的差距、性/價比的差距、批量生產(chǎn)的差距，而要解決這些問題，傳感器產(chǎn)業(yè)化是不可逾越的門檻。

傳感器產(chǎn)業(yè)化是一個系統(tǒng)工程，它涉及國家政策、體制、機制等政府行為;傳感器產(chǎn)業(yè)化投資機制;市場、用戶、產(chǎn)業(yè)鏈和經(jīng)營模式;傳感器本身產(chǎn)業(yè)化的條件、規(guī)律，即傳感器的“產(chǎn)業(yè)化技術”、“產(chǎn)業(yè)化市場”、“產(chǎn)業(yè)化條件”、“產(chǎn)業(yè)化人才”等問題沒有得到有效解決。而傳感器的根本出路也在于傳感器能否走出“象牙之塔”進行產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。

目前傳感器市場魚目混雜，良莠不齊，存在“虛胖”乏力之勢。

5.頂層設計和統(tǒng)籌規(guī)劃執(zhí)行力度有待提高

國內傳感器分屬不同的部門和行業(yè)，加之專業(yè)面廣，國家長期以來難有統(tǒng)一的認識，對傳感器發(fā)展在思想上沒有取得共識，更沒有一個部門對傳感器的頂層設計進行系統(tǒng)研究和科學規(guī)劃，但近年來，中國傳感器的頂層設計有了很大改觀，隨著“十三五、十四五”規(guī)劃的制定和“中國制造2025”的實施，“工業(yè)強基”項目的出臺，借助物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、人工智能等的興起，國家出臺了一系列的有關振興傳感器產(chǎn)業(yè)技術的政策、規(guī)劃和指導意見。希望由此迎來國內傳感器發(fā)展的新機遇，迎來傳感器產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)結構調整的關鍵期。

近十年來國家對傳感器產(chǎn)業(yè)技術的支持和扶植主要政策

但是，雖然出臺了一系列的有利于傳感器發(fā)展、振興的政策，但執(zhí)行力有待提高，特別是應提髙投資強度，加強基礎研究，開展先進傳感器研究的技術積累，注重傳感器產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化研究與建設，改善傳感器的產(chǎn)業(yè)面貌，提高執(zhí)行力度。

如“智能傳感器三年行動指南”,實施期為2017-2019年，這對傳感器的技術進步和縮短國內外差距意義重大，而且該政策撰寫也非常到位、精準，專家們也是下了不少功夫，在調研的基礎上出臺了該政策。三年過去了，智能傳感器變化不大，據(jù)說投資很小，“巧婦難煮無米之炊”。當然在上海成了一個“智能傳感器創(chuàng)新中心”，據(jù)說有啟動資金2億人民幣，采用“平臺+聯(lián)盟”形式，籌措資金248億，但像智能傳感器這樣的大項目，投資主體應該是國家，國家在這方而是應該投錢的。

又如在“工業(yè)強難”項目中“傳感器一條龍”計劃，列出了示范項目、示范企業(yè)等，經(jīng)了解國家也無資金投入。再則，在傳感器立項時，往往要求地方政府和企業(yè)需相應的配套資金，且比例在三分之二左右，地方政府有無相應的配套資金投入，不敢妄加評論，但耍企業(yè)配套資金占30%〜40%,對傳感器企業(yè)是很困難的，傳感器一般是中、小、微企業(yè)，各種稅賦己很重，生存尚且不易，審本無配套資金進行研發(fā)，因此應減少企業(yè)的配套資金比例。

6.資源分散，產(chǎn)業(yè)規(guī)模小

產(chǎn)業(yè)分散：包括資金分散、技術分散、企業(yè)布局分散，產(chǎn)業(yè)結構分散、市場分散。

管理分散：包括政府部門管理歸口不統(tǒng)一、難于協(xié)調、存在多頭管理現(xiàn)象。

政策支持分散：政策支持的集中度不高，缺乏專項計劃集中扶持，即使支持也過于分散，缺乏力度，缺乏持續(xù)性。

產(chǎn)業(yè)規(guī)模?。簜鞲衅髌髽I(yè)有2萬余家，大都為小、微企業(yè)，盈利能力不強，缺乏引領技術的龍頭企業(yè)。

7.高端人才匱乏

世間一切事物中，人是第一可寶貴的。人才是創(chuàng)新的根本，影響傳感器發(fā)展的最大瓶頸是優(yōu)秀研發(fā)人才匱乏。

由于傳感器行業(yè)經(jīng)濟基礎、技術基礎、產(chǎn)業(yè)基礎較為薄弱，加之傳感器產(chǎn)業(yè)涉及學科多，要求知識面廣，新技術層出不窮，長期以來很難吸引國際頂級人才投身到傳感器行業(yè)工作;國內由于學科設置不合理，缺少復合型人才培養(yǎng)機制，往往搞設計的不懂工藝、搞工藝的不明應用、會應用的不曉設計，即使我們自己培養(yǎng)的有用之才，由于待遇、職稱等問題，加之跨國公司的髙薪挖人，跳槽到外資公司或企業(yè)的人才流失現(xiàn)象屢見不鮮。

因此，我們缺乏既懂管埋，又懂技術，還會經(jīng)營的復合型人才。缺乏工藝人才和技能人才、更缺傳感器大國工匠。

8.對傳感器的認知在宣傳上存在夸大誤區(qū)

國內對傳感器產(chǎn)業(yè)進行分析時，都是以“泛傳感器”這一概念進行，導致大量非工業(yè)領域傳感器產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)被采集，傳感器數(shù)據(jù)的真實度嚴重“失真”、有“虛胖”之感，有誤導領導正確決策和企業(yè)正確投資之嫌，如國內傳感器上市公司效益與相關產(chǎn)品(見下表，摘自OFweeK電子工程網(wǎng))所提供的數(shù)據(jù)就有此嫌：該表所示的某些企業(yè)不屬于傳感器企業(yè)范疇，所采集數(shù)據(jù)未說明采集標準一是傳感器產(chǎn)品的營收和利潤還是整個企業(yè)的營收利潤?

另外，國內傳感器的市場規(guī)模和傳感器產(chǎn)品的市場銷售額完全是兩個不同概念，有市場規(guī)模(容量)國內企業(yè)并不能一定占據(jù)該市場。

對傳感器的宣傳沒有把國內傳感器的真實情況和存在問題向大眾公布，會引起某些地方政府對傳感器的投資過熱，往往得不到相應的效益和業(yè)績，傳感器產(chǎn)業(yè)在短期內是不掙錢的，抱著以賺錢為目標發(fā)展傳感器往往欲速而不達，有些教訓其實很深刻，如20條MEMS生產(chǎn)線開工率嚴重不足就是例證。

9.中國傳感器(技術、產(chǎn)業(yè))的國內、外位置

中國傳感器在國際格局位置：差距15〜20年，屬第三梯隊。如下圖所示。

從設計技術、制造技術、產(chǎn)業(yè)化技術、應用技術四個方面與國外進行了比較，差距明顯。第一梯隊當屬美國、日本為首，第二梯隊由德國引領之歐洲國家，我們僅屬發(fā)展中國家之較好。

這些差距，如果不采取有效強力的措施，差距會進一步拉大，這不是危言聳聽，而是中國傳感器現(xiàn)實的真實寫照。

中國傳感器在國內位置一一次重要位置。如下圖所示。

近70年，中國傳感器走過了極不平坦之路，但同時有著不少的技術積累，未來隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能制造等強勁興起，國家有關政策的出臺和支持，我們將迎來了傳感器產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展春天的腳步。