技術(shù)
導(dǎo)讀:當(dāng)前新工業(yè)革命的浪潮,主要由新能源、互聯(lián)網(wǎng)(智能制造、3D打印等)、無人機(jī)、無人汽車駕駛技術(shù)等引領(lǐng),所以歐美主要發(fā)達(dá)國家及中國紛紛制定政策,實(shí)施以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)、新能源為驅(qū)動(dòng)、智能制造為手段、無人駕駛物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市、智慧工業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)等新工業(yè)革命發(fā)展戰(zhàn)略。德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略,美國再工業(yè)化、中國制造2025等,給予了傳感器產(chǎn)業(yè)無限廣闊的發(fā)展空間。
一、 中興芯片危機(jī)啟示我們,戰(zhàn)略核心產(chǎn)業(yè)受制于人注定遭遇發(fā)展掣肘
那么,在當(dāng)前身處信息化產(chǎn)業(yè)洪流的時(shí)代背景之下,我們還有哪些戰(zhàn)略核心產(chǎn)業(yè)存在同樣危機(jī)?
比如智能手機(jī)操作系統(tǒng)、超高精度機(jī)床、光刻機(jī)、半導(dǎo)體硅材料、炭纖維、高端電子顯微鏡、發(fā)電用燃?xì)鈾C(jī)輪、脫銷催化裝置、工業(yè)機(jī)器人專用伺服電機(jī)、加氫反應(yīng)器等等,從技術(shù)難度及美、日、德市場占有率基本壟斷角度出發(fā),我們可以列出一個(gè)長長的西方可能制裁中國的核心科技產(chǎn)品清單。
清單雖然刺眼,突破西方的專利圍城也罷,核心技術(shù)突破的長周期高投入現(xiàn)狀也罷,加速核心技術(shù)及產(chǎn)品的國產(chǎn)化進(jìn)程則是不得不面對的殘酷事實(shí)。
在痛定思痛并將芯片技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展列為國家戰(zhàn)略的同時(shí),現(xiàn)代信息技術(shù)之相關(guān)支柱性技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更加值得我們審視與重視,有著信息產(chǎn)業(yè)“電五官”之稱的傳感器產(chǎn)業(yè)尤其如此。
二、 智能化進(jìn)程離不開傳感器
新工業(yè)革命浪潮席卷全球,深刻影響著產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程,當(dāng)前國際產(chǎn)業(yè)競爭的實(shí)質(zhì)是高端化、融合化產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程的競爭。
當(dāng)前新工業(yè)革命的浪潮,主要由新能源、互聯(lián)網(wǎng)(智能制造、3D打印等)、無人機(jī)、無人汽車駕駛技術(shù)等引領(lǐng),所以歐美主要發(fā)達(dá)國家及中國紛紛制定政策,實(shí)施以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)、新能源為驅(qū)動(dòng)、智能制造為手段、無人駕駛物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市、智慧工業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)等新工業(yè)革命發(fā)展戰(zhàn)略。德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略,美國再工業(yè)化、中國制造2025等,給予了傳感器產(chǎn)業(yè)無限廣闊的發(fā)展空間。
我國目前在大力推進(jìn)以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整為核心的供給側(cè)改革的同時(shí),在當(dāng)前新工業(yè)革命的背景下,更加注重互聯(lián)網(wǎng)+、智能制造、智慧城市等工作的同步開展,宏觀經(jīng)濟(jì)形勢在整體向好發(fā)展的同時(shí),以智能化為核心的社會(huì)變革、產(chǎn)業(yè)變革在各行各業(yè)持續(xù)推進(jìn),與此密切相關(guān)的傳感器產(chǎn)業(yè)迎來了大好發(fā)展機(jī)遇。
傳感器在工業(yè)生產(chǎn)、智能家居、環(huán)境保護(hù)等方面都有巨大潛力,并且隨著智能時(shí)代逐漸到來,傳感器將變得更加不可替代。隨著信息時(shí)代的發(fā)展,傳感器在各類產(chǎn)品上的應(yīng)用更加廣泛。微型化、數(shù)字化、智能化的傳感器迅速地被普及,進(jìn)而改變我們的生活方式。傳感器讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官,在工業(yè)生產(chǎn)、智能家居、環(huán)境保護(hù)等方面都有巨大潛力,傳感器將在智能時(shí)代發(fā)揮無可替代的作用。
(一) 產(chǎn)品的智能化發(fā)展離不開傳感器
智能制造技術(shù)的關(guān)鍵,是讓產(chǎn)品能夠被自動(dòng)化生產(chǎn)線有效識(shí)別、定位、追溯,從而讓生產(chǎn)線上的智能機(jī)器設(shè)備可以根據(jù)不同產(chǎn)品的定制要求進(jìn)行制造加工。具體而言就是,在各種待加工產(chǎn)品中加入智能傳感器、處理器、信息存儲(chǔ)器、無線通信器等微型智能設(shè)備。
(二) 工業(yè)設(shè)備的智能化與傳感器息息相關(guān)
智能制造的主體是智能化的工業(yè)設(shè)備。例如,從單個(gè)的智能機(jī)械手、智能傳感器、智能機(jī)床到智能生產(chǎn)線、智能工廠,工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備都采用高水平的人工智能,都離不開制造設(shè)備的智能化,制造業(yè)發(fā)展智能工廠,重組工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈離不開傳感器的廣泛應(yīng)用。
(三) 服務(wù)的智能化與智能制造模式密切相關(guān)
智能制造模式可以讓最終端用戶全程參與整個(gè)產(chǎn)品的生命周期,與智能工廠攜手完成研發(fā)設(shè)計(jì)、制造加工、組裝包裝、物流配送等環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)了與消費(fèi)者的全程無障礙溝通,智能工廠可以在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中為消費(fèi)者提供更加人性化的服務(wù)。
三、 中國傳感器產(chǎn)業(yè)與國外差距大、危機(jī)重重
如以上智能化進(jìn)程對傳感器的依賴看出,傳感器產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為世界各國在高新技術(shù)發(fā)展中爭奪的一個(gè)重要領(lǐng)域。
近年來我國傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,應(yīng)用模式也日漸成熟,但產(chǎn)業(yè)檔次偏低、技術(shù)創(chuàng)新能力較差,低端傳感器過剩而中高端被國外壟斷等問題突出,顯然我國的傳感器產(chǎn)業(yè)與國外差距較大,甚至在一定程度傳感器技術(shù)發(fā)展滯后已掣肘國內(nèi)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的順利推進(jìn)。
(一) 我國傳感器在種類、高端市場遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后
截至2015年底,我國從事傳感器的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用的企事業(yè)單位共2000多家,從事高端傳感器產(chǎn)品MEMS工藝研發(fā)、制造的企業(yè)僅50多家,產(chǎn)品種類共計(jì)6000多種,而國外傳感器產(chǎn)品已達(dá)20000多種,遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國內(nèi)市場需求。中高端傳感器進(jìn)口占比達(dá)80%,傳感器芯片進(jìn)口更是達(dá)90%,國產(chǎn)化缺口巨大。其中數(shù)字化、智能化、微型化等高新技術(shù)產(chǎn)品更是嚴(yán)重短缺,國家重大裝備所需高端產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口。而涉及國家安全和重大工程所需的傳感器及智能化儀器儀表,國外對我國往往采取限制。外資企業(yè)產(chǎn)品占據(jù)國內(nèi)高端市場絕大多數(shù)的市場份額,并將會(huì)在今后很長一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)把持高端市場,這種勢頭在短期內(nèi)難以得到根本轉(zhuǎn)變。
如下圖所示,目前全球傳感器市場主要由美國、日本、德國的幾家龍頭公司主導(dǎo),美國、日本、德國合計(jì)占據(jù)全球傳感器市場份額的近60%,中國企業(yè)在全球傳感器市場式微。而且與全世界生產(chǎn)的超過2萬種,美國約17000種傳感器相比,中國國內(nèi)僅能生產(chǎn)其中的約1/3,整體技術(shù)含量也較低,我國傳感器產(chǎn)品在種類、高端市場遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后的狀況急需改變。
圖:2017年全球傳感器市場分布狀況
(二) “價(jià)高技低”矛盾難解決
“大企業(yè)不愿意做,小企業(yè)做不了?!背蔀榱四壳拔覈鴤鞲衅鳟a(chǎn)業(yè)遭遇的普遍尷尬。由于每個(gè)領(lǐng)域都需要量身定做的傳感器,應(yīng)用領(lǐng)域眾多,但市場規(guī)模偏小,雖然看似有市場需求,但市場規(guī)模并不大,導(dǎo)致傳感器廠家的技術(shù)投入成本太高;相反,傳感器產(chǎn)品技術(shù)是建立在新型敏感材料、納米技術(shù)、生物技術(shù)、仿生技術(shù)、新型儲(chǔ)能技術(shù)和極低能耗技術(shù)上,小企業(yè)卻根本不具備這種技術(shù)能力。研發(fā)投入大,進(jìn)入技術(shù)壁壘高等因素疊加,使得國產(chǎn)傳感器產(chǎn)品規(guī)?;瘧?yīng)用機(jī)會(huì)欠缺,造成了國內(nèi)傳感器產(chǎn)品普遍存在技術(shù)水平低和價(jià)格高的矛盾,在市場上很難有競爭力。
在國際市場上,美、日、德、俄羅斯等老牌工業(yè)國家的企業(yè)主導(dǎo)了壓力傳感器等主導(dǎo)產(chǎn)品市場,許多廠家實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn),有些企業(yè)年生產(chǎn)能力達(dá)到幾千萬只甚至幾億只。相比之下,我國傳感器的應(yīng)用范圍較窄,更多的應(yīng)用仍然停留在工業(yè)測量與控制等基礎(chǔ)應(yīng)用領(lǐng)域,傳感器企業(yè)整體素質(zhì)參差不齊,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)老化,老產(chǎn)品比例占60%以上,新產(chǎn)品明顯不足,其中高新技術(shù)類產(chǎn)品更少,技術(shù)水平總體偏低,很多企業(yè)都是引用國外的原件進(jìn)行加工,自主創(chuàng)新困難。同時(shí),數(shù)字化、智能化、微型化產(chǎn)品欠缺。
長此以往,很容易使我國傳感器產(chǎn)業(yè)陷入價(jià)高質(zhì)低、高端產(chǎn)品依賴進(jìn)口不能自拔的危險(xiǎn)境地。
四、 思考:如何破局
市場、技術(shù)和政策三大因素將驅(qū)動(dòng)傳感器產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。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(dòng)終端,包括機(jī)器人,都是一個(gè)多技術(shù)融合與聚集的“平臺(tái)”,是一個(gè)安裝傳感器的“平臺(tái)”,它的優(yōu)劣取決于裝了多少個(gè)傳感器,沒有傳感器就沒有大數(shù)據(jù)。
以打破產(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)化問題為目標(biāo),“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(dòng)指南(2017-2019年)”,已于2017年11月20日正式印發(fā),明確了傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)和方向即智能化傳感器,并制定了相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖,確定了MEMS(微機(jī)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。
圖:MEMS傳感器分類
這些規(guī)劃與政策推動(dòng)將成為實(shí)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(jìn)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。
但長期以來,我國傳感器產(chǎn)業(yè)化未得到足夠的高度重視,產(chǎn)業(yè)發(fā)展與市場需求及作用不不相適應(yīng)矛盾的解決需要多方面系統(tǒng)發(fā)力。
(一) 將傳感器上升到國家戰(zhàn)略高度加以重視
與早前提升到國家戰(zhàn)略高度的人工智能偏發(fā)展方向、更接近于是一種發(fā)展理念不同,傳感器是涉及智能制造架構(gòu)方方面面的基礎(chǔ)零部件,基礎(chǔ)不扎實(shí)則大廈易傾,但長期以來傳感器產(chǎn)業(yè)在我國的國家戰(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。長此以往,產(chǎn)業(yè)分散、規(guī)模偏小、缺少龍頭企業(yè)帶動(dòng)和領(lǐng)軍人才的引領(lǐng),產(chǎn)業(yè)鏈不完整,產(chǎn)業(yè)融合與聚集度不高,產(chǎn)業(yè)空心化加重等矛盾只能愈演愈烈,與發(fā)達(dá)國家的差距只能越來越大。因此,將傳感器產(chǎn)業(yè)上升到國家戰(zhàn)略高度予以重視,把傳感器定位為“國家戰(zhàn)略”項(xiàng)目,在國家產(chǎn)業(yè)規(guī)劃中列為重點(diǎn)支持、優(yōu)先發(fā)展的內(nèi)容,將相關(guān)資源的匹配度和調(diào)配度大大提升,為傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)I造良好的政策及市場環(huán)境。
(二) 從基礎(chǔ)研發(fā)到市場化應(yīng)用,給予多方面大力支持
針對傳感器產(chǎn)品種類繁多,研發(fā)投入成本大周期長等研發(fā)及市場化應(yīng)用難題,首先注重鼓勵(lì)和引導(dǎo)開展國內(nèi)外產(chǎn)學(xué)研合作,同時(shí)綜合運(yùn)用財(cái)稅、科技重大專項(xiàng)、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新基金、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、扶持引導(dǎo)組建產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟等多種手段,激發(fā)和保護(hù)企業(yè)研發(fā)及市場化應(yīng)用的熱情及興趣。
針對傳感器產(chǎn)業(yè)“大企業(yè)不愿做,小企業(yè)做不了”的發(fā)展困境,綜合運(yùn)用政府采購、首臺(tái)套、智能制造試點(diǎn)示范等多種方式,加強(qiáng)對中小研發(fā)創(chuàng)新型傳感器企業(yè)的培育和扶持。鼓勵(lì)行業(yè)內(nèi)相關(guān)企業(yè)開展兼并重組,進(jìn)行核心技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)等協(xié)同創(chuàng)新活動(dòng),鼓勵(lì)開展傳感器研發(fā)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)等業(yè)務(wù),培育扶持產(chǎn)業(yè)龍頭。
加速開展數(shù)字化、智能化、微型化等國內(nèi)緊缺傳感器產(chǎn)品的國產(chǎn)化進(jìn)程,推動(dòng)國產(chǎn)傳感器產(chǎn)品在智能制造試點(diǎn)示范、智慧工廠、數(shù)字化工廠、離散型智能制造、智能醫(yī)療、智慧城市、健康養(yǎng)老、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)數(shù)據(jù)云平臺(tái)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
(三) 著力解決市場到研發(fā)的資本匹配問題
制造業(yè)企業(yè)貸款難、融資成本高的問題長期存在,傳感器企業(yè)的融資難度更大。針對傳感器從技術(shù)研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用所需匹配的資金短缺問題,建議設(shè)立“國家傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)基金”,充分發(fā)揮財(cái)政資金的杠桿作用,引導(dǎo)和帶動(dòng)社會(huì)投資,培育發(fā)展傳感器領(lǐng)域創(chuàng)新領(lǐng)軍企業(yè)。
注重運(yùn)用科技金融保險(xiǎn)、產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)基金、知識(shí)產(chǎn)權(quán)融資等手段,鼓勵(lì)和扶持傳感器創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型企業(yè)發(fā)展,激勵(lì)中小企業(yè)發(fā)展專業(yè)性強(qiáng)、有特色、有特長技術(shù)的產(chǎn)品,鼓勵(lì)并推動(dòng)中小企業(yè)朝著產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。
(四) 完善標(biāo)準(zhǔn)檢測體系,打造良好產(chǎn)業(yè)生態(tài)
傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開行業(yè)應(yīng)用,在加強(qiáng)政策協(xié)同引導(dǎo)的同時(shí),完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢測體系、發(fā)展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)并打造產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系更加重要。
建立國家傳感器標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì),制定傳感器標(biāo)準(zhǔn)體系,加快標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。搭建并不斷完善由政府、大學(xué)、科研院所、企業(yè)共同建立、共同參與的傳感器產(chǎn)業(yè)研發(fā)、檢測和產(chǎn)品等多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),搭建傳感器產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新公共服務(wù)平臺(tái),推動(dòng)并聯(lián)合企業(yè)、大專院校、科研院所、行業(yè)協(xié)會(huì)、支撐機(jī)構(gòu),成立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,打造傳感器產(chǎn)業(yè)化基地,打造多個(gè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái),形成從技術(shù)研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化落地的良好產(chǎn)業(yè)生態(tài)。