传感器行业逢春待扬帆

寇枞

智能传感器被视为实现万物互联的基石，该领域发展浪潮日盛，新型传感器正向微型化、多功能化、数字化、智能化、系统化和网络化发展。“传感器技术强，则自动化产业强”，传感器技术直接关系到我国相关产业的发展形勢，传感器技术发展滞后将掣肘国内战略性新兴产业的推进进度。在传感器行业喜迎的春天里，我们不应看到只是国外半导体巨头的瓜分盛宴，国产自强之路任重道远。

改变世界的传感器

若从字面意义解读，传感器是一种检测装置，能够检测外界环境任何信息，然后将感知的信息按照规律转变成电信号，从而满足信息的传输、存储、感知等要求。较为形象的比喻是，传感器相当于人类的感官，让原本死板的物体变得更加智能化，“从智能手机到智能语音设备，从能源平台到工业设备，传感器自然而然地化身为人类连接机器、人类自身，以及自然环境的外延器官”，帮助人类将曾经不可知、难判断的信息变成易获取、更精准的数据，以供使用。

或许自上世纪80年代开始，世界便逐步进入了传感器时代，而今全世界大约有3000亿个各式各样的传感器遍布人们的日常生活中。美国、德国、日本是传感器领域权重最大的国家，东欧、亚太区和加拿大则是传感器市场增长最快的地区。美国、日本、德国及中国合计占据全球传感器市场份额的71%，中国占比虽为11%但多数为中低端产品。

从应用领域来看，工业、汽车电子、通信电子、消费电子四部分是传感器最大的市场。比如智能汽车和无人驾驶是驱动MEMS传感器发展的重要动力，更多数量的传感器被装载上车，为车辆带来更多、更详细的信息。MEMS传感器也是智能工厂的“心脏”，其是工业机器人变得“神通广大”的利器。可以说，作为现代科技的前沿技术之一，传感器是工业生产数字化转型的重要抓手。通用电气（GE）董事长杰夫·伊梅尔特曾这样描绘传感器的功用，“如果你昨晚作为一家实业公司去睡觉，你将会在今天早上醒来，成为一家软件和分析公司。”而展望未来，传感器将变得更小、更便宜、更准确、更灵活、更节能、更环保，能够收集更多类型的数据，并集成越来越多的新技术。

不过，市面上所使用的成千上万种传感器产品，必须遵守对其性能和应用的相关标准，即遵守具有一致性的认证协议，不如此各种产品在对接使用时可能存在安全隐患。但从全球范围来看，对传感器的统一标准规范尚有待完善。仅以我国为例，截至去年4月我国便有现行传感器相关国家标准117项，行业标准141项，地方标准17项。电气与电子工程师协会（IEEE）已经对物联网传感器标准的不统一表达了忧虑，各个行业组织有意携手进行相关标准的规范工作。

有待勾勒的路线图

“十四五”数字经济发展规划在“加快推动数字产业化”中着重提到传感器等战略性前瞻性领域。高期望值的背后，是我国传感器行业亟待补全短板参与更激烈的竞争。与芯片行业信息屡屡刷屏引发关注不同，传感器行业的存在感稍差一线，实际上这也是我国被“卡脖子”的重灾区之一。目前全世界的传感器产品超过2万种，远比芯片的种类更多，而因为起步发展较晚加之上世纪被某些企业大肆鼓吹的“造不如买”思想带偏点错了科技升级路径，致使目前国产传感器产品仅有10大类、42小类、6000多个品种，存在为数众多的品种短缺，且在高端传感器的设计、制造、封装以及测试环节存在技术短板，主要性能指标与国外存在一到两个数量级之差。据业内人士透露，“温度、压力、流量是制造业在生产管理过程中所需的三大基础数据传感器。其中温度传感器制造，国内已有成熟的规模化生产能力；压力传感器制造产能我国处于全球领先地位，但目前缺乏该领域内的高端核心技术；而流量，尤其是气体流量传感器的生产研发，目前主要还是以组装生产为主，国内整机生产能力较弱，核心技术掌控在外国企业手中。”这直接导致在化工、电站、环保等重大工程领域，诸多高性能的传感器依赖进口。

国产传感器行业的一个显著问题是，很多传感器技术国内实验室的研究水平其实并不差，但因为种种原因没能转化为进入市场的成熟产品，未有规模化验证即导致问题被掩盖、技术走下坡路。种类繁多、应用细分的传感器有着各种各样的设计原理，国内企业普遍忍受不了相关产品的较长研发周期和细致要求。应用需求量与制造成本无法平衡，对于多数企业来说是巨大的挑战。然而，“从产业的角度来看，传感器很难抄袭别人，很难去做‘me too’的仿品，必须要有创新。”

2017年，工信部印发《智能传感器产业三年行动指南》，提出中国传感器产业将持续聚焦移动终端、智能硬件、物联网、智能制造、汽车电子等重点应用领域。2021年，工信部再次推出“基础电子元器件产业发展行动计划”，明确提出未来三年，将重点发展高端传感器、新型MEMS传感器和智能传感器。在政府支持与市场需求的合力推动下，我国传感器行业进入快速发展阶段。

在此期间，为夯实传感器领域的发展，我国陆续建立了传感器技术国家重点实验室、微米/纳米国家重点实验室、机器人国家重点试验室等研发基地，对敏感元件和传感器行业加大政策和资金的支持，近2000家从事传感器生产和研发的企业中亦有亮点频现。此外，传感器产业集群化发展是我国传感器行业发展的重要趋势，各地纷纷出台政策、投入资金大力扶持，相继打造了十余个区域性传感器产业园，依托园区聚合产业链上下游企业、构建联盟共谋发展，如苏州工业园区、嘉定工业园区等已经形成相对成熟的传感器产业集群。