本文來源：《中國高科技》
原文標題：我國智能傳感器技術與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展問題思考和解析
作者：郭源生、胡瑜
摘要 ：信息技術是由采集、傳輸和處理，即傳感器、通信和計算機技術構成。隨著大數(shù)據(jù)、高算力、大模型等技術的融合，以 及人工智能的到來，傳感器的重要性更顯突出。如何以半導體 MEMS 工藝技術為主線，敏感機理為基礎，構建完整產(chǎn)業(yè)鏈，形成政、 產(chǎn)、學、研、用、服六維一體的“雙生態(tài)”產(chǎn)業(yè)協(xié)同體系，是傳感器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的當務之急。
2020 年《中國傳感器（技術、產(chǎn)業(yè)）發(fā)展藍皮書》中特 別提到：“國內中高端傳感器進口占比達 80%，傳感器芯片進口更是高達 90%，國產(chǎn)化缺口巨大，產(chǎn)業(yè)整體偏弱。國家 重大裝備所需的數(shù)字化、智能化、微型化等產(chǎn)品嚴重短缺， 高端產(chǎn)品主要依賴進口”。
近年來，許多專家、院士紛紛建 言獻策，全國各地在推進以智能傳感產(chǎn)業(yè)園為主體暨“傳感 谷”的建設風起云涌 , 似乎一夜之間，傳感器產(chǎn)業(yè)由陽光明媚、百花齊放的“春天”，迅速步入了烈日炎炎、驕陽似火 的“夏天”。
1 傳感器與信息技術
時下，隨著大數(shù)據(jù)、高算力、大模型等技術融合創(chuàng)新， 第四次信息化浪潮陡然興起，人類全面步入人工智能新時代。第四次信息化浪潮意在使系統(tǒng)功能從感知邁向認知，即在多維度、復雜場景下的顛覆性技術。信息化浪潮主題、持續(xù)時長與趨勢圖如圖 1 所示。
由圖 1 可以看出，通過前三次信息化浪潮，信息技術完成了從數(shù)據(jù)信息處理、通信、采集等完整的系統(tǒng)基礎。后續(xù)的信息化浪潮也都建立在數(shù)據(jù)基礎上，數(shù)據(jù)就像人體的血液一樣，成為系統(tǒng)的命脈與核心。所用的數(shù)據(jù)由少到多、由單 一到繁雜，對感知技術即傳感器技術的依賴性越來越明顯。
傳感器作為數(shù)據(jù)信息獲取的唯一功能器件，被稱為“數(shù) 據(jù)之母”，提供著系統(tǒng)的控制、處理、決策、執(zhí)行所必需的 原始數(shù)據(jù)，是產(chǎn)業(yè)數(shù)字化和數(shù)字產(chǎn)業(yè)化的聚焦點。在現(xiàn)代控 制系統(tǒng)中處于連接被測對象和測試系統(tǒng)的接口位置，構成了 信息交互的主要“窗口”，直接影響和決定著系統(tǒng)的功能。
形象地比喻：如果把人體視為一個完整的信息系統(tǒng)，那么， 計算機就是“大腦”，通信是“神經(jīng)”，傳感器就是“五官” 與“皮膚”，感知著一切環(huán)境數(shù)據(jù)信息，是獲取外界一切信息的源頭。
在制造業(yè)生產(chǎn)中，許多過程控制系統(tǒng)的多項功能，都因場景復雜、數(shù)據(jù)信息無法獲取而難以實現(xiàn)，成為影響系統(tǒng)功 能的最大障礙，使得很多“智能”變得“只能”，“智慧” 成為“只會”或“智障”。可以毫不夸張地講，沒有傳感器， 萬物互聯(lián)無從談起。
2 產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與問題分析
2.1 存在的問題
縱觀產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史，可以清楚地看到，我國傳感器市場需求長期依賴于進口，主要成因有以下 7 個方面：
（1）缺乏深刻理解和充分認識。沒有戰(zhàn)略定位和頂層設計，并未賦予它應有的戰(zhàn)略高度和相應的地位，屬于“被遺 忘的角落”。
（2）缺乏相應和持續(xù)性的產(chǎn)業(yè)政策扶持。政策扶持力度 不足，公共資源配置偏弱，產(chǎn)業(yè)整體偏弱。
（3）產(chǎn)業(yè)規(guī)模和顯示度不高。傳感器在各大系統(tǒng)中屬于 “配角”。在上萬甚至幾十萬、上百萬的儀器設備中所用傳 感器數(shù)量再多，但總價值卻很低，價格顯現(xiàn)度不明顯。
（4）市場對國產(chǎn)傳感器存在偏見。在大量進口慣性和依賴下，對國產(chǎn)產(chǎn)品有較大偏見，市場準入門檻和包容性不夠。
（5）原始創(chuàng)新能力不足。長期購買國外敏感芯片，加上 企業(yè)規(guī)模偏小、高端人才缺乏等因素所限，導致國產(chǎn)傳感器 原始創(chuàng)新能力不足。
（6）產(chǎn)用脫節(jié)突出或協(xié)同不夠。“造的人不知道咋用， 用的人不了解咋造”，是國產(chǎn)傳感器走向市場的一個關鍵問 題和最大瓶頸。
（7）缺乏多維度場景化描述和創(chuàng)新理念。應用場景的多 維度、多參數(shù)、多功能復合，復雜場景描述和參數(shù)設計都缺 乏準確性和理念創(chuàng)新。
2.2 產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀
我國傳感器企業(yè)數(shù)量不少、產(chǎn)值不高。產(chǎn)品技術類型、 所屬地域、企業(yè)規(guī)模、應用水平參差不齊，產(chǎn)業(yè)整體偏弱。根據(jù) 2023 年度行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示（傳感器新增企業(yè)數(shù)量圖 2， 傳感器企業(yè)數(shù)量區(qū)域分布見圖 3），現(xiàn)有科研機構、生產(chǎn)企業(yè)、經(jīng)銷公司約為 7310 余家，專業(yè)型企業(yè)比例僅為 22.5%， 約為 1645 家，產(chǎn)值過億的僅為 6%，全國僅 439 家，產(chǎn)品種類齊全的不足 1%；年申報專利 50 多萬件，91% 為實用新型；與國外同行業(yè)相比，在產(chǎn)品品質、工藝技術、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差距較大，均無競爭優(yōu)勢，整體落后 10 ～ 15 年。而市場銷量中約有 67% 是依賴進口，高端裝備、儀器儀表、特種行業(yè)所需的傳感器約 96% 依賴進口，短板尤為明顯，“卡脖子”現(xiàn)象尤為突出。
近年來，在各地產(chǎn)業(yè)政策推動下，多條 MEMS 產(chǎn)線動工 建設和相繼投產(chǎn)，引發(fā)國內業(yè)界對 MEMS 產(chǎn)線產(chǎn)能利用率低、產(chǎn)量是否過剩等問題的疑慮。雖然，MEMS 技術先進性、工 藝可靠性、性能穩(wěn)定性、服務優(yōu)劣必將成為國內競爭和優(yōu)勝 劣汰的評價標準，也是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然過程。
但值得提醒的是，需要防止或避免一哄而上，以及出現(xiàn)“泡沫化”。更需要針對市場不同領域和場景需求，尋找主流產(chǎn)品的市場需求 以及規(guī)范化、標準化設計，提高產(chǎn)線的配套能力和運行效率。
例如重點關注物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、機器人、自動駕駛、智慧 家居、智慧建筑、智慧醫(yī)療等應用場景，催生海量的傳感器需求。因此，需要具備國際化視野，面向全球市場，以優(yōu)越 的性價比和可量化、標準、規(guī)范的服務能力，參與國際競爭。
由此可見，國內如何建好、管好、用好 MEMS 產(chǎn)線，形成差 異化、特色化水平是值得思考的深度問題，也是傳感器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的當務之急。
3 應對措施與建議
國內傳感器行業(yè)大多為小微型企業(yè)，無論是總規(guī)模、創(chuàng)新能力、發(fā)展后勁都顯薄弱，難以抵御國際多變的技術現(xiàn)狀 和商業(yè)競爭格局，也難以應對國內產(chǎn)業(yè)升級和“新質生產(chǎn)力” 發(fā)展推動下的快速增長和創(chuàng)新需求。
此外，小微型企業(yè)在國 外同類產(chǎn)品競爭中不具備優(yōu)勢，難以抵御進口產(chǎn)品沖擊或管 控形成的缺口，以及市場準入門檻和行業(yè)壁壘。因此，結合區(qū)域特征和優(yōu)勢，構建“雙生態(tài)”產(chǎn)業(yè)鏈，組成國際傳感器產(chǎn)業(yè)園 —— 傳感谷，聚集有明顯特色的企業(yè) 和科研院所入駐園區(qū)，組成具有突出特色的上下游產(chǎn)業(yè)集群， 實現(xiàn)年銷售額過千億元，并持續(xù)具備增長能力的國際化產(chǎn)業(yè) 園區(qū)是積極可行的。具體建議如下：
（1）做好戰(zhàn)略定位和頂層設計。首先要從國家層面開展 國內外產(chǎn)業(yè)問題研究，制定國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃和相應的 產(chǎn)業(yè)政策。從產(chǎn)品工藝技術到應用場景、市場營銷、資源配 置等多維度確立目標和內容，配置相應資源，落實具體責任。
（2）建立主題明確的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。按照產(chǎn)業(yè)鏈結構和 內容，找準切入口，選擇國內外相應的企業(yè)，針對性地招商 引資，避免造成產(chǎn)業(yè)堆積、重復建設、惡性競爭。逐步培育產(chǎn)品創(chuàng)新與研發(fā)能力、上下游協(xié)同與配套能力，使產(chǎn)業(yè)鏈和 產(chǎn)業(yè)生態(tài)具有完整性和準確性。
（3）挖掘地區(qū)產(chǎn)業(yè)基礎市場、契合本地產(chǎn)業(yè)化需求。圍 繞本地主導產(chǎn)業(yè)情況，因地制宜地選擇合適的產(chǎn)品技術方向。同時，需要挖掘本地市場需求規(guī)模，以及原有的產(chǎn)業(yè)協(xié)同基 礎及配套能力。由本地化配套市場需求牽引，精準化引入產(chǎn) 業(yè)鏈中缺少的相關企業(yè)，在為本地提供產(chǎn)品技術市場服務的 同時，打造并成為產(chǎn)業(yè)園開局的新引擎。
（4）制定階段性目標和考核辦法。結合規(guī)劃實施方案， 在避免單一追求稅收和 GDP 的同時，對各項經(jīng)濟指標和園區(qū) 建設的階段性任務進行分階段考核。避免因周期長、技術突 破困難而失去信心、前功盡棄。
（5）加大產(chǎn)業(yè)扶持政策和資源配置力度。傳感器企業(yè)對 技術和人才的要求較高，而且 80% 以上均為小微型企業(yè)，技 術創(chuàng)新動力很足，但因缺乏資源導致創(chuàng)新能力不足，地方除 了需要有“足夠的耐心”外，還要拿出項目資金、人才引進、 生產(chǎn)場地、生活安置、公共配套等政策“組合拳”。
總之，發(fā)展傳感器產(chǎn)業(yè)是一個艱難的過程，要有充分的信心和足夠的耐心。
4 結語
我國傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展屬于困難與機遇并存的狀況。盡管 在基礎技術、產(chǎn)業(yè)協(xié)同、人才需求、資源配置、市場準入等方面存在各種矛盾和復雜問題，與發(fā)達國家相比存在較大差距，但行業(yè)整體發(fā)展較快，產(chǎn)業(yè)化能力不斷提高。
希望并期待抓好戰(zhàn)略定位和頂層設計，堅持以問題為導向，運用有限 的資源進行合理配置和精準施策，按照階段性目標持續(xù)評價， 切不可盲目引進、產(chǎn)業(yè)堆積、重復建設、惡性競爭。
更期盼未來，通過傳感谷及雙生態(tài)體系的建設，推動國產(chǎn)傳感器良性發(fā)展，讓中國傳感器能夠在世界上占領一席之地，成為某個地區(qū)的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)和閃亮名片。
作者簡介：郭源生（1960-），男，陜西寶雞人，北京理工大 學前沿技術研究院首席專家，教授，研究方向：傳感器、物聯(lián)網(wǎng)等。
通訊作者：胡瑜（1970-），男，山東濟南人，天津仁愛學院 高級工程師，研究方向：智能制造、軟件工程、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等。
專家檔案
郭源生 九三學社中央科技委副主任；中國傳感器與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟常務副理事長；北京理工大學前沿技術研究院首席專家、智能感知戰(zhàn)略委常務副主任；全國3D大賽組委會副主任。智慧醫(yī)療與大健康產(chǎn)業(yè)專委會主任。原工信部電子元器件行業(yè)發(fā)展研究中心總工程師。武漢大學、華東理工、北京郵電等大學兼職教授。美國國家人工智能科學院院士；英國皇家醫(yī)學會會士。
參考文獻
[1] 郭源生 .“傳感谷”實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化集群式發(fā)展和行業(yè)振 興 [N]. 中國電子報，2021-05-20.
[2] 楊青梅，孫建民 . 傳感器技術及應用 [M]. 北京 ：清 華大學出版社，2014.
[3] 劉靳，劉仁，韓保君 . 傳感器原理及應用技術 [M].3 版 . 西安 ：西安電子科技大學出版，2013.
[4] 郭源生，吳循，李吉鋒 . 物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術及應用 [M]. 北京 ：國防工業(yè)出版社，2013.
[5] 范茂軍 . 物聯(lián)網(wǎng)與傳感器技術 [M]. 北京 ：機械工業(yè)出版社，2012.
（來源傳感器專家網(wǎng)）
