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傳感器作為現(xiàn)代科技的前沿技術(shù),，被認(rèn)為是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱之一,，也是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的最具有發(fā)展前途的高技術(shù)產(chǎn)業(yè),。在國(guó)內(nèi)有自動(dòng)化方面的專家指出傳感器技術(shù)直接關(guān)系到我國(guó)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形勢(shì)，認(rèn)為“傳感器技術(shù)強(qiáng),，則自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)強(qiáng)”,。由此可見(jiàn)傳感器技術(shù)對(duì)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)乃至整個(gè)國(guó)家工業(yè)建設(shè)的重要性。
然而,，在傳感器迎來(lái)春天的時(shí)候,，中國(guó)公眾看到的似乎仍然是國(guó)外半導(dǎo)體巨頭的盛宴。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,，雖然中國(guó)的傳感器市場(chǎng)發(fā)展很快,，但本土傳感器技術(shù)與世界水平相比仍存在很大差距。
這種差距,，一方面表現(xiàn)為傳感器在感知信息方面的落后,，另一方面，則表現(xiàn)為傳感器自身在智能化和網(wǎng)絡(luò)化方面的技術(shù)落后。由于沒(méi)有形成足夠的規(guī)�,；瘧�(yīng)用,，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)的傳感器不僅技術(shù)低，而且價(jià)格高,，在市場(chǎng)上很難有競(jìng)爭(zhēng)力,。
目前全球傳感器市場(chǎng)主要由美國(guó)、日本,、德國(guó)的幾家龍頭公司主導(dǎo),。美國(guó)、日本,、德國(guó)及中國(guó)合計(jì)占據(jù)全球傳感器市場(chǎng)份額的72%,，其中中國(guó)占比約11%。與全世界生產(chǎn)的超過(guò)2萬(wàn)種產(chǎn)品品種相比,，中國(guó)國(guó)內(nèi)僅能生產(chǎn)其中的約1/3,，整體技術(shù)含量也較低，是目前急需改變的一個(gè)狀態(tài),。
中國(guó)傳感器發(fā)展?fàn)顩r
我國(guó)早在20世紀(jì)60年代就開(kāi)始涉足傳感器制造業(yè),。在1972年組建成立中國(guó)第一批壓阻傳感器研制生產(chǎn)單位;1974年，研制成功中國(guó)第一個(gè)實(shí)用壓阻式壓力傳感器;1978年,，誕生中國(guó)第一個(gè)固態(tài)壓阻加速度傳感器;1982年,，國(guó)內(nèi)最早開(kāi)始硅微機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)加工技術(shù)和SOI(絕緣體上硅)技術(shù)的研究。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后,，硅微機(jī)械加工技術(shù)的絕對(duì)壓力傳感器,、微壓傳感器、呼吸機(jī)壓傳感器,、多晶硅壓力傳感器,、低成本TO-8封裝壓力傳感器等相繼問(wèn)世并實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)。改革開(kāi)放30年來(lái),，我國(guó)傳感器技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步,，主要表現(xiàn)在：建立了傳感技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、微米/納米國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,、國(guó)家傳感技術(shù)工程中心等研究開(kāi)發(fā)基地;MEMS,、MOEMS(微光機(jī)電系統(tǒng))等研究項(xiàng)目列入了國(guó)家高新技術(shù)發(fā)展重點(diǎn);在“九五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目中，傳感器技術(shù)研究取得了51個(gè)品種86個(gè)規(guī)格新產(chǎn)品的成績(jī),，初步建立了敏感元件與傳感器產(chǎn)業(yè),。
目前，中國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)正處于由傳統(tǒng)型向新型傳感器發(fā)展的關(guān)鍵階段,，它體現(xiàn)了新型傳感器向微型化,、多功能化、數(shù)字化、智能化,、系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的總趨勢(shì),。
傳感器技術(shù)歷經(jīng)了多年的發(fā)展，其技術(shù)的發(fā)展大體可分三代：
第一代是結(jié)構(gòu)型傳感器,，它利用結(jié)構(gòu)參量變化來(lái)感受和轉(zhuǎn)化信號(hào),。
第二代是上70年代發(fā)展起來(lái)的固體型傳感器，這種傳感器由半導(dǎo)體,、電介質(zhì),、磁性材料等固體元件構(gòu)成，是利用材料某些特性制成,。如：利用熱電效應(yīng),、霍爾效應(yīng),、光敏效應(yīng),，分別制成熱電偶傳感器,、霍爾傳感器、光敏傳感器,。
第三代傳感器是以后剛剛發(fā)展起來(lái)的智能型傳感器,，是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)與檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，使傳感器具有一定的人工智能,。
中國(guó)傳感器發(fā)展與國(guó)外差距
國(guó)內(nèi)傳感器廠商占據(jù)中低端市場(chǎng)從發(fā)展態(tài)勢(shì)看,，國(guó)內(nèi)傳感器廠商有三種情況：
一、民營(yíng)或合資企業(yè)的產(chǎn)品占據(jù)了中低端市場(chǎng),，傳統(tǒng)技術(shù)和裝備手段可以滿足絕大多數(shù)產(chǎn)品的制造要求，市場(chǎng)發(fā)展?fàn)顟B(tài)良好,。除個(gè)別廠家在個(gè)別品種方面將國(guó)外生產(chǎn)的芯片拿到國(guó)內(nèi)封裝出相關(guān)產(chǎn)品,、占據(jù)市場(chǎng)較大份額外，其他高端產(chǎn)品均是國(guó)外廠商在壟斷,。
二,、隨著物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)的興起，傳感器產(chǎn)業(yè)成為世界各國(guó)在高新技術(shù)發(fā)展中爭(zhēng)奪的一個(gè)重要領(lǐng)域,。近年來(lái)我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)快速增長(zhǎng),，應(yīng)用模式也日漸成熟。但由于產(chǎn)業(yè)檔次偏低,、技術(shù)創(chuàng)新能力較差,，國(guó)內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)低端過(guò)剩、中高端被國(guó)外壟斷的市場(chǎng)格局,。傳感器技術(shù)發(fā)展滯后已掣肘國(guó)內(nèi)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的順利推進(jìn),。
目前從材料、器件、系統(tǒng)到網(wǎng)絡(luò)我國(guó)已形成較為完整的傳感器產(chǎn)業(yè)鏈,。在網(wǎng)絡(luò)接口,、傳感器與網(wǎng)絡(luò)通信融合、物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)等方面取得較大進(jìn)展,。但產(chǎn)業(yè)檔次偏低,、企業(yè)規(guī)模小、技術(shù)創(chuàng)新能力差,，很多企業(yè)只是引進(jìn)國(guó)外元件進(jìn)行加工,，同質(zhì)化嚴(yán)重。而生產(chǎn)裝備落后,、工藝不穩(wěn)定等造成產(chǎn)品指標(biāo)分散,、穩(wěn)定性差。模仿產(chǎn)品在敏捷度方面也不盡如人意,。在相對(duì)研發(fā)突出的領(lǐng)域,，卻忽略了工業(yè)化基礎(chǔ)性開(kāi)發(fā)，商品化開(kāi)發(fā)嚴(yán)重滯后,。
目前我國(guó)傳感器產(chǎn)品約6000種左右,，而國(guó)外已達(dá)20000多個(gè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)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(guó)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)品嚴(yán)重短缺,。國(guó)家重大裝備所需高端產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口,。而涉及國(guó)家安全和重大工程所需的傳感器及智能化儀器儀表，國(guó)外對(duì)我國(guó)往往采取限制,。外資企業(yè)產(chǎn)品占據(jù)國(guó)內(nèi)高端市場(chǎng)絕大多數(shù)的市場(chǎng)份額,，并將會(huì)在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)把持高端市場(chǎng)，這種勢(shì)頭在短期內(nèi)不會(huì)得到根本轉(zhuǎn)變,。
三,、國(guó)有企業(yè)發(fā)展處于平穩(wěn)增長(zhǎng)狀態(tài)，總體上跟不上國(guó)外最新技術(shù)發(fā)展的步伐,，除少數(shù)廠家外,，總體差距有擴(kuò)大的趨勢(shì)。這是因?yàn)閭鞲衅骷夹g(shù)發(fā)展快,，工藝和制造設(shè)備更新快,，許多新設(shè)備國(guó)內(nèi)廠商無(wú)法制造等原因造成的,。并且設(shè)備的單臺(tái)價(jià)格少則幾十萬(wàn)美元，多則數(shù)百萬(wàn)美元,，絕大多數(shù)廠家靠自身積累很難購(gòu)買新型設(shè)備,，致使在許多新技術(shù)、新工藝方面無(wú)法跟上國(guó)外企業(yè)飛速發(fā)展的步伐,。
國(guó)內(nèi)傳感器行業(yè)現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)傳感器一方面表現(xiàn)為傳感器在感知信息方面的落后,，另一方面，則表現(xiàn)為傳感器自身在智能化和網(wǎng)絡(luò)化方面的技術(shù)落后,。由于沒(méi)有形成足夠的規(guī)�,；瘧�(yīng)用，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)的傳感器不僅技術(shù)低,，而且價(jià)格高,，在市場(chǎng)上很難有競(jìng)爭(zhēng)力。
中國(guó)大致從1980年以后開(kāi)始重視傳感器技術(shù)的研究,。經(jīng)過(guò)多年的努力,，在傳感器研究方面的發(fā)展水平還算是比較好的。但是,，在產(chǎn)品化方面的技術(shù)進(jìn)步還不是很理想,，很多傳感器技術(shù)，其實(shí)國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室研究水平并不是很差,，可惜未能充分利用,，沒(méi)有轉(zhuǎn)化為進(jìn)入市場(chǎng)的成熟產(chǎn)品。
傳感器技術(shù)的研究需要比較長(zhǎng)時(shí)間的投入,，一款傳感器的研發(fā),，要6年-8年才能成熟，一般中國(guó)企業(yè)都承受不了這么長(zhǎng)的周期,。中國(guó)企業(yè)更難以承受失敗,，而傳感器的研究失敗的風(fēng)險(xiǎn)很高。
日本企業(yè)支持的研發(fā)中,，很多形不成產(chǎn)品，但是企業(yè)能夠承受,，10項(xiàng)中只要2項(xiàng)-3項(xiàng)能夠變成產(chǎn)品就行,。相比之下，我們很多企業(yè)都是準(zhǔn)備去拿別人現(xiàn)有的東西,。這種思路是有問(wèn)題的,，包括我們總是希望引進(jìn)國(guó)外現(xiàn)成的、有自己項(xiàng)目的人才,。都不準(zhǔn)備養(yǎng)魚(yú),，而是撈一條魚(yú)來(lái),。
相比于比較大型的儀器設(shè)備，傳感器在產(chǎn)品化過(guò)程中需要的投資一般不是很大,，所以比較適合小型企業(yè)投資,。在這方面，中國(guó)應(yīng)該是有優(yōu)勢(shì)的,。然而,，如果從另外一個(gè)方面考慮，這也是一個(gè)短處,。
傳感器行業(yè)的一個(gè)特點(diǎn)是,，傳感器本身技術(shù)含量高，但單只傳感器的價(jià)格一般不高,。此特點(diǎn)導(dǎo)致的一個(gè)結(jié)果是,，盡管傳感器的技術(shù)附加值高，但單純依賴傳感器很難形成可觀的產(chǎn)值,。
一般來(lái)說(shuō),，傳感器有點(diǎn)像中藥里的“藥引”，本身功能很重要,，但真正形成規(guī)模還需要依賴整服藥劑才行,。國(guó)外很多傳感器公司一旦在某種傳感器上有突破，很快會(huì)有相關(guān)的測(cè)量?jī)x器開(kāi)發(fā)出來(lái),。
另外,，在中國(guó)的專利保護(hù)機(jī)制下，傳感器中辛辛苦苦研發(fā)出來(lái)的關(guān)鍵技術(shù),，往往呈現(xiàn)一種“訣竅”性質(zhì),，被抄襲后，很難說(shuō)清楚,，企業(yè)也打不起官司,。國(guó)內(nèi)雖然也有MEMS傳感器企業(yè)，但都是委托加工,，搞不好就被加工企業(yè)自己拿去做了,，目前的企業(yè)創(chuàng)新體系有很大的問(wèn)題。
我國(guó)傳感器發(fā)展差距的主要原因
一,、核心制造技術(shù)嚴(yán)重滯后于國(guó)外,，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品差強(qiáng)人意。
國(guó)外傳感器的新技術(shù),、新產(chǎn)品,、新工藝、新材料不斷涌現(xiàn),，傳感器數(shù)字化,、智能化,、微型化已成趨勢(shì)，大多數(shù)產(chǎn)品已變成現(xiàn)實(shí),，且在不斷完善,、不斷升級(jí)，而我國(guó)的傳感器雖然所涉足的研究開(kāi)發(fā)領(lǐng)城基本與國(guó)外相差無(wú)幾,，但由于在某些核心制造工藝技術(shù)上還嚴(yán)重滯后于國(guó)外,，所以在深度和廣度上差異較大，主要表現(xiàn)為：
1,、產(chǎn)品品種不全,、規(guī)格少，新品欠缺,。
我國(guó)目前傳感器產(chǎn)品品種數(shù)為3000個(gè)左右,，而國(guó)外已達(dá)20000多個(gè)，產(chǎn)品品種滿足率僅在60%-70%左右,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國(guó)內(nèi)傳感器市場(chǎng)需求,。從行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，老產(chǎn)品比例占60%以上,，新產(chǎn)品不足吟,，高新技術(shù)類產(chǎn)品更少，數(shù)字化,、智能化,、微型化產(chǎn)品嚴(yán)重欠缺從總體看，品種不配套,、系列不全,、低檔產(chǎn)品多、高檔產(chǎn)品少,、缺乏市場(chǎng)竟?fàn)幜Α?br />
2,、科技創(chuàng)新差，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品少,。
企業(yè)自主開(kāi)發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新能力差,。由于多種因素影響，國(guó)內(nèi)企業(yè)仍以手工方式生產(chǎn)技術(shù)含量低或國(guó)外已停產(chǎn)的產(chǎn)品,。很多新公司就是國(guó)外產(chǎn)品的推銷商和代理商,，在多數(shù)院校和研究院所中，對(duì)高技術(shù)的跟蹤和對(duì)高技術(shù)附加值產(chǎn)品的研發(fā)能力還是可以的,，但其成果以樣品居多，距產(chǎn)業(yè)化較遠(yuǎn),，自主開(kāi)發(fā)和擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科研成果不多,。
二,、工藝裝備落后，產(chǎn)品質(zhì)量差,。
經(jīng)過(guò)多年開(kāi)發(fā),，雖然研制出一批工藝和產(chǎn)品，但由于批產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性,、可靠性問(wèn)題沒(méi)有得到根本解決,，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有些高性能產(chǎn)品，不是靠工藝保證,，而是靠篩選分檔,。從技術(shù)角度看，由于國(guó)內(nèi)傳感器生產(chǎn)工藝與工藝設(shè)備相對(duì)落后,，微機(jī)械加工技術(shù)和封裝技術(shù)不夠先進(jìn),，手工操作比較多，檢測(cè)手段不規(guī)范等等,，造成主要性能指標(biāo)和國(guó)外差1-2個(gè)數(shù)量級(jí),，使用壽命差2-3級(jí)。因此,，在化工,、電站、冶金,、石油,、環(huán)保、機(jī)械等領(lǐng)城重大工程中,，許多高性能傳感器仍依賴于進(jìn)口,。
三、人才資源匱乏,，產(chǎn)業(yè)發(fā)展不足,。
傳感器及其產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)之一是技術(shù)密集，由于技術(shù)密集,，也自然要求人才密集,。從目前國(guó)內(nèi)的情況看，能夠適應(yīng)當(dāng)今傳感器技術(shù)發(fā)展需求的具有高水平的科研隊(duì)伍及中青年科技專家,、技術(shù)管干,、學(xué)術(shù)帶頭人相對(duì)缺乏，使行業(yè)技術(shù)更新?lián)Q代步伐慢,，產(chǎn)業(yè)發(fā)展后勁不足,。
四、統(tǒng)籌規(guī)劃不足,，投資力度不夠,。
目前存在的問(wèn)題是重復(fù)分散,、統(tǒng)籌規(guī)劃不足，科研投資強(qiáng)度偏低,，科研設(shè)備落后,，科研和生產(chǎn)脫節(jié)，影響了科研成果的轉(zhuǎn)化,，使我國(guó)傳感器產(chǎn)品綜合實(shí)力較低,。其次是由于政府重視不夠, 在信息技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中, 對(duì)傳感器技術(shù)重要性的認(rèn)識(shí)滯后于計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù), 發(fā)展需求的資源投入規(guī)模和強(qiáng)度太小, 使傳感器技術(shù)的發(fā)展速度緩慢, 牽制了信息技術(shù)的飛速發(fā)展。
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發(fā)表于 2022-7-9 14:02:06
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