傳感器將成為國際戰略競爭的新焦點(diǎn)

當前數字經(jīng)濟的發(fā)展速度是令人驚喜的。2017年美國數字經(jīng)濟總額為10.83萬(wàn)億美元,GDP占比超過(guò)58.3%。2018年達到了12.34萬(wàn)億美元,GDP占比超過(guò)62%。中國緊隨其后,2017年數字經(jīng)濟規模是3.4萬(wàn)多億美元,占GDP總量的30.3%,2018年是4.73萬(wàn)多億美元,占GDP總量的34.8%。中美兩國已經(jīng)占據全球數字經(jīng)濟總量的50%以上。這充分說(shuō)明,未來(lái)經(jīng)濟已經(jīng)從傳統資源推動(dòng)型轉向以數據為核心的數字經(jīng)濟。數據已經(jīng)取代石油成為當今世界最有價(jià)值的資源,引發(fā)國際爭相搶奪的由石油變成了數據,數據將成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)變革的主流與核心,堪稱(chēng)數字時(shí)代的石油。

一、數字經(jīng)濟的核心技術(shù)

眾所周知,信息技術(shù)是由感知術(shù)、傳輸和處理三大技術(shù)構成,即:計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、傳感器技術(shù)。信息系統的硬件是由三大技術(shù)加上信息存儲、反饋與執行等構成,而在整個(gè)系統中傳遞的信息正是“數據”。如果把一個(gè)人看做成一個(gè)完整的信息系統,那么五官和皮膚與外界交互的信息就是“數據信息”,感知器官就是數據采集裝置,是數據獲取的核心?，F實(shí)中與其相對應的實(shí)物器件就是傳感器產(chǎn)品,傳感器也被稱(chēng)為“電子五官”;5G等通信技術(shù)就相當于數據傳輸的人的神經(jīng)系統;計算機就相當于人體的大腦,負責并承擔數據處理功能。

美國認為,上世紀80年代個(gè)人電腦把運算手指化;90年代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)把信息需求通過(guò)網(wǎng)絡(luò )全球化;時(shí)下的這場(chǎng)變革就是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng),把物質(zhì)世界連接起來(lái),并賦予物體一個(gè)電子神經(jīng)系統,使其智能化。稱(chēng)其為“Sensor Revolution”(傳感器革命),“之所以稱(chēng)為傳感器革命,是因為通過(guò)新材料運用,會(huì )涌現出不計其數的敏感元器件,來(lái)監控我們周?chē)母鞣N環(huán)境等。使得傳感器技術(shù)成為各種應用能力的積聚點(diǎn)”。由此可見(jiàn),在傳感器領(lǐng)域的競爭一定會(huì )到來(lái)。我們必須未雨綢繆,戰略布局,提早準備。

二、產(chǎn)業(yè)發(fā)展問(wèn)題與突出矛盾

據行業(yè)統計顯示,目前全球傳感器共有聲、力、光、磁、氣、溫濕、RFID、生物等八大敏感門(mén)類(lèi),約3.1萬(wàn)種元器件類(lèi)型,其中,中國約有2.2萬(wàn)種(多為科研實(shí)驗使用)。產(chǎn)業(yè)分布方面,全球從事敏感元器件與傳感器研制生產(chǎn)廠(chǎng)家、公司約有6500多家,其中我國約有1200余家(非專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng)家)。 2012年銷(xiāo)售額為1024億美元,2015年為1376億美元;2018年約為1770億美元。其中:家電、汽車(chē)、工業(yè)自動(dòng)化系統與設備、能源、醫療器械、農業(yè)、飛機和船舶、機器人、環(huán)境保護、市政等十大領(lǐng)域占據整個(gè)市場(chǎng)的75%。

1、明確技術(shù)創(chuàng )新趨勢

可以清楚地看出,美國傳感器技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展呈現出三大趨勢:MEMS工藝技術(shù)、智能化和網(wǎng)絡(luò )化、微能量獲取技術(shù)。八大敏感元件采用共性MEMS工藝技術(shù),不僅僅只是為了提高產(chǎn)業(yè)化水平。同時(shí),還可以把多個(gè)敏感元件復合于一體,結合軟件處理與算法,構成多維度指標測試和多參數融合的微系統模塊,來(lái)拓展產(chǎn)品適用范圍。從而彌補片面追求高精度給規模生產(chǎn)帶來(lái)的難度,以便減少產(chǎn)成品測試成本,提高規模經(jīng)濟效益。再結合微能量獲取技術(shù)給傳感器供電,就可以實(shí)現完全智能化的數據采集節點(diǎn),實(shí)現遠程數據采集能力,實(shí)現低成本、網(wǎng)絡(luò )化應用,為大數據、5G、人工智能、區塊鏈,乃至新基建基礎數據采集,提供可靠和基本保障。因此三大技術(shù)融合與協(xié)同創(chuàng )新成為未來(lái)八大敏感技術(shù)發(fā)展的主流趨勢。

2、新基建下的市場(chǎng)前景

傳感器可適用于所有的行業(yè)領(lǐng)域。據2019年統計,全球傳感器市場(chǎng)總規模已突破1870億美元,并以大于10%的平均速度增長(cháng),在前十大重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域增長(cháng)大于15%,有些領(lǐng)域的市場(chǎng)呈現出爆發(fā)式增長(cháng)態(tài)勢。在本次疫情防控中,同樣大量使用了傳感器產(chǎn)品。除了我們熟知的無(wú)接觸測溫儀,還有血壓、血脂、血氧、脈象以及二氧化碳氣體等等130多種產(chǎn)品類(lèi)型,在疫情中都發(fā)揮著(zhù)無(wú)可替代的作用。眼花繚亂的可穿戴設備其實(shí)也是智能傳感器,是多功能、多參數復合的智能節點(diǎn),既可以測血壓,心跳,還可以測脈搏等等。

在新基建的智能化裝置與設備中更離不開(kāi)各種傳感器,比如5G基站會(huì )使用近百只環(huán)境數據與運行監控類(lèi)傳感器;手術(shù)機器人要用到400多只傳感器;智能手機里現在已經(jīng)有20多種傳感器。當數量達到100多種的時(shí)候,手機就會(huì )變成移動(dòng)智能節點(diǎn),與家庭智能終端融合,通話(huà)變成手機中的一個(gè)功能模塊。電子圍欄中就用近2萬(wàn)只傳感器,完全實(shí)現隱形和無(wú)接觸管控,場(chǎng)地與道路無(wú)人值守與收費,定期結算就可。數字車(chē)間中的自動(dòng)化流水線(xiàn)中無(wú)人值守,所用傳感器更是數不勝數。

總之,傳感器技術(shù)決定著(zhù)系統的功能。判斷一個(gè)設備或系統性能優(yōu)劣,不僅僅要看裝了多少微處理器,更重要的是,要看有多少只、多少類(lèi)型傳感器。沒(méi)有傳感器技術(shù),就沒(méi)有數據采集,萬(wàn)物互聯(lián)與智能無(wú)從談起!

3、打破行業(yè)壁壘 消除市場(chǎng)偏見(jiàn)

隨著(zhù)系統信息化程度和設備設施的智能化要求不斷提高,各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域對傳感器需求會(huì )持續增加。然而,在生產(chǎn)企業(yè)與用戶(hù)之間存在著(zhù)難以跨越的障礙,各自對技術(shù)的理解和對方的需求也不盡相同,難以找不到有效方法和途徑來(lái)貫通和突破。

此外,在對待國內企業(yè)和產(chǎn)品上存在較大認識偏見(jiàn)和分歧。在同等情況下,往往選用的是價(jià)格遠遠高于國內企業(yè)的國外產(chǎn)品。尤其是資源壟斷性行業(yè),為了減輕責任和避免麻煩,就形成了能買(mǎi)國外的就一定不用國內產(chǎn)品的普遍現象。除對國內企業(yè)偏見(jiàn)外,有時(shí)苛刻的額外條件、繁雜的程序和流程讓企業(yè)望而卻步。國內企業(yè)在拉關(guān)系和交易成本上苦不堪言,即使長(cháng)期追蹤卻也是無(wú)功而返,這樣也逐步推高了準入門(mén)檻和行業(yè)壁壘。

由此可見(jiàn),產(chǎn)、用之間的障礙與瓶頸成為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的一大障礙。因此,傳感器產(chǎn)品既要向參數指標的歸一化、標化化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化方向發(fā)展,同時(shí),也要建立產(chǎn)用之間的協(xié)同創(chuàng )新關(guān)系,組建產(chǎn)業(yè)與應用之間的相互信任,相互交流與溝通的信息通道和技術(shù)研發(fā)平臺,為傳感器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展掃除道路上的障礙。

三、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展途徑

應該清醒地認識到,中美博弈表面上看是在貿易和科技的爭端,而實(shí)質(zhì)上是高技術(shù)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化競爭。尤其是數字經(jīng)濟全球化的今天,更應該清醒地認識到我國產(chǎn)業(yè)化中的突出矛盾和問(wèn)題。對于傳感器產(chǎn)業(yè)化,應結合我國結構調整與轉型升級與“十四五規劃”要求,充分認清疫情、國際摩擦升級與環(huán)境變化產(chǎn)生的具體影響。做好戰略定位和頂層設計,相應的資源配置,有良好的機制,形成規范和標準,實(shí)現產(chǎn)業(yè)化并非難事,前面紅外熱電堆傳感器就是一個(gè)很好的例子。

根據以上建議,結合區域產(chǎn)業(yè)文化特征,可在條件具備地區建立中國“傳感谷”,培育我國產(chǎn)業(yè)鏈完整、具備“政、產(chǎn)、學(xué)、研、用、服”六位一體協(xié)同化、專(zhuān)業(yè)化和精準化的“雙生態(tài)”體系。實(shí)現傳感器基礎產(chǎn)品500億產(chǎn)值,系統集成與應用產(chǎn)品千億級以上的目標,形成具有明顯產(chǎn)業(yè)化特色的國際傳感器產(chǎn)業(yè)集群。

(作者系九三中央科技委副主任 中國傳感器與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長(cháng))