國產(chǎn)傳感器進(jìn)化史突顯差距

　　在一些關(guān)鍵場(chǎng)所，生物識別作為門(mén)禁識別前段的一種，已經(jīng)被廣泛的使用。這些生物識別包括面相識別、掌形、指紋、虹膜等方式，其中指紋識別是全球所有生物識別技術(shù)中應用最廣泛的方式，約占了50%。目前伴隨著(zhù)計算機圖像處理和模式識別理論以及大規模集成電路技術(shù)的不斷創(chuàng )新發(fā)展與成熟，指紋自動(dòng)識別系統因體積的不斷縮小，價(jià)格不斷降低，以及市場(chǎng)需求大幅上升，引發(fā)指紋傳感器市場(chǎng)備受關(guān)注。

　　蘋(píng)果新一代手機iPhone6和智能手表的亮相，讓全球眾多蘋(píng)果手機的追隨者又有了一次徹夜排隊的理由。賦予蘋(píng)果手機越來(lái)越強大功能的，不僅是越來(lái)越強大的芯片，更重要的是手機上越來(lái)越多、越來(lái)越精良的指紋傳感器。不僅僅是手機，在汽車(chē)、家用電器、可穿戴設備上，以及工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，越來(lái)越多的傳感器成為機器的“耳目”。

　　那么，讓我們回歸原始，看看國內外傳感器都有哪些市場(chǎng)歷程。

　　當下，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的開(kāi)啟，各式各樣的傳感器正成為無(wú)處不在的神經(jīng)元，全球對于傳感器的需求也開(kāi)始呈現爆發(fā)性的增長(cháng)。但是，在這一次盛宴開(kāi)啟的前夜，業(yè)界又遺憾地發(fā)現，中國似乎又落伍了。

　　在德國的博世，美國的霍尼韋爾、飛思卡爾這些傳感器巨頭享受它們“厚積薄發(fā)”帶來(lái)的收益時(shí)，中國企業(yè)如何從中分一杯羹?

　　在傳感器這一概念“出現”之前，早期的測量?jì)x器中其實(shí)就有傳感器，只不過(guò)是以整套儀器中一個(gè)部件的形式出現。所以，中國在1980年以前，介紹傳感器的教科書(shū)叫做“非電量的電測量”。

　　傳感器概念的出現其實(shí)是測量?jì)x器逐步走向模塊化的結果。此后，傳感器從整套儀器系統中獨立出來(lái)，單獨作為一個(gè)功能器件進(jìn)行研究、生產(chǎn)、銷(xiāo)售。

　　根據傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器兩大類(lèi)。物理傳感器應用的是物理效應，將被測信號量的微小變化轉換成電信號，諸如壓電效應，磁致伸縮現象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。

　　化學(xué)傳感器則是以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應等現象為因果關(guān)系的傳感器。近年來(lái)，出現了利用各種生物特性做成的生物型傳感器，用以檢測與識別生物體內化學(xué)成分。

　　嚴格來(lái)說(shuō)傳感器不算是一個(gè)單純的學(xué)科方向，因為各個(gè)學(xué)科都有研究傳感器的。依據新發(fā)現的物理現象、化學(xué)效應制造的新的傳感器，實(shí)際上是對別的專(zhuān)業(yè)基礎研究成果的二次開(kāi)發(fā)。伴隨電子電路技術(shù)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的測量問(wèn)題集中到了傳感器這一環(huán)節上。最終，傳感器的性能決定了整套測量?jì)x器的性能。這是傳感器發(fā)展最重要的推動(dòng)力。

　　傳感器的市場(chǎng)，其實(shí)是由應用推動(dòng)的。比如，化學(xué)工業(yè)中，壓力、流量傳感器市場(chǎng)相當大;汽車(chē)工業(yè)中，轉速、加速度等傳感器市場(chǎng)非常大?；谖㈦娮訖C械系統(MEMS)的加速度傳感器現在技術(shù)較為成熟，對汽車(chē)工業(yè)的需求拉動(dòng)功不可沒(méi)。

　　MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)是指可批量制作的，集微型機械結構、微型傳感器、微型執行器、通信等于一體的微型器件或系統。它體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高，適于批量化生產(chǎn)，易于集成和實(shí)現智能化，同時(shí)也能實(shí)現某些傳統機械傳感器所不能實(shí)現的功能。

　　谷歌已經(jīng)花費了五年的時(shí)間來(lái)研發(fā)無(wú)人駕駛汽車(chē)。這些汽車(chē)上已經(jīng)沒(méi)有了加速踏板、剎車(chē)踏板和后視鏡，而是通過(guò)內部的傳感器和車(chē)載電腦來(lái)控制汽車(chē)的運行。

　　在各類(lèi)傳感器的幫助下，過(guò)去屬于人與人之間的互聯(lián)網(wǎng)，延伸和擴展到了任何物品與物品之間。

　　1999年，在美國召開(kāi)的移動(dòng)計算和網(wǎng)絡(luò )國際會(huì )議就提出，“傳感網(wǎng)是下一個(gè)世紀人類(lèi)面臨的又一個(gè)發(fā)展機遇”;2003年，美國《技術(shù)評論》提出傳感網(wǎng)絡(luò )技術(shù)將是未來(lái)改變人們生活的十大技術(shù)之首。

　　2005年國際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》。該報告指出，無(wú)所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時(shí)代即將來(lái)臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過(guò)因特網(wǎng)主動(dòng)進(jìn)行交換。射頻識別技術(shù)(RFID)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將得到更加廣泛的應用。

　　美國權威咨詢(xún)機構FORRESTER預測，到2020年，世界上物物互聯(lián)的業(yè)務(wù)，跟人與人通信的業(yè)務(wù)相比，將達到30比1，因此，“物聯(lián)網(wǎng)”被稱(chēng)為是下一個(gè)萬(wàn)億級的通信業(yè)務(wù)。

　　M2M就是把物與物聯(lián)系起來(lái)，以達到人與物、物與物的實(shí)時(shí)交流，是物聯(lián)網(wǎng)的最直接實(shí)現方式。

　　M2M技術(shù)，可以在運輸過(guò)程中確保昂貴貨物的安全，可以為運輸中的冷藏貨柜監測位置和溫度，可以遠程診斷發(fā)動(dòng)機的狀態(tài)，車(chē)主還可以實(shí)時(shí)接受導航和交通信息。

　　根據AT&T的評估，到2020年，全球M2M的連接數量將達到500億。實(shí)際上，隨著(zhù)M2M解決方案的日漸成熟，通信、傳感設備成本的下降，物聯(lián)網(wǎng)將逐步滲入各個(gè)行業(yè)。

　　汽車(chē)、機械、大型設備等機器的全球互聯(lián)，利用新的分析技術(shù)和商業(yè)智能解決方案，可以從海量數據中抽取出更多有價(jià)值的信息，也可以為客戶(hù)提供更多的增值服務(wù)。

　　“物聯(lián)網(wǎng)最核心、最基礎的就是傳感器?！敝袊锫?lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心主任葉甜春對財新記者說(shuō)，沒(méi)有傳感器就沒(méi)有辦法讓機器自動(dòng)感知信息。正是因為有了傳感器加入網(wǎng)絡(luò )，物聯(lián)網(wǎng)的概念才被提出來(lái)。

　　看中國傳感器產(chǎn)業(yè)那些差距

　　傳感器作為現代科技的前沿技術(shù)，被認為是現代信息技術(shù)的三大支柱之一，也是國內外公認的最具有發(fā)展前途的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

　　然而，在傳感器迎來(lái)春天的時(shí)候，中國公眾看到的似乎仍然是國外半導體巨頭的盛宴。

　　業(yè)內人士認為，雖然中國的傳感器市場(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，一方面表現為傳感器在感知信息方面的落后，另一方面，則表現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?；瘧?，導致國內的傳感器不僅技術(shù)低，而且價(jià)格高，在市場(chǎng)上很難有競爭力。

　　清華大學(xué)精密儀器系教授董永貴介紹，中國大致從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)國內的實(shí)驗室研究水平并不是很差，可惜未能充分利用，沒(méi)有轉化為進(jìn)入市場(chǎng)的成熟產(chǎn)品。

　　他說(shuō)，傳感器技術(shù)的研究需要比較長(cháng)時(shí)間的投入，一款傳感器的研發(fā)，要6年-8年才能成熟，一般中國企業(yè)都承受不了這么長(cháng)的周期。中國企業(yè)更難以承受失敗，而傳感器的研究失敗的風(fēng)險很高。

　　根據董永貴在日本訪(fǎng)問(wèn)時(shí)了解到的情況，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項中只要2項-3項能夠變成產(chǎn)品就行。

　　“相比之下，我們很多企業(yè)都是準備去拿別人現有的東西?！倍蕾F說(shuō)，這種思路是有問(wèn)題的，包括我們總是希望引進(jìn)國外現成的、有自己項目的人才?！岸疾粶蕚漯B魚(yú)，而是撈一條魚(yú)來(lái)?！?/p>

　　相比于比較大型的儀器設備，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，中國應該是有優(yōu)勢的。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)導致的一個(gè)結果是，盡管傳感器的技術(shù)附加值高，但單純依賴(lài)傳感器很難形成可觀(guān)的產(chǎn)值。

　　按照董永貴教授的比喻，傳感器有點(diǎn)像中藥里的“藥引”，本身功能很重要，但真正形成規模還需要依賴(lài)整服藥劑才行。國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)的測量?jì)x器開(kāi)發(fā)出來(lái)。

　　而且，在中國的專(zhuān)利保護機制下，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。國內雖然也有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。

　　2012年的時(shí)候，一位國內傳感器領(lǐng)域的前輩在一次會(huì )議上說(shuō)，為什么中國傳感器事業(yè)發(fā)展不好，就是缺乏能夠到國務(wù)院講課的領(lǐng)袖人物，這個(gè)領(lǐng)域研發(fā)的時(shí)間長(cháng)，顯著(zhù)度不夠，本身是很小的東西，所依據的物理現象是幾十年、上百年前就發(fā)現的。

　　這位學(xué)者指出，這種研究實(shí)際上非常辛苦，比如說(shuō)有一種加速度傳感器，在石油行業(yè)中用于地震波測量，所依據的是蘇聯(lián)幾十年前提出的原理，但是直到這位專(zhuān)家在蘇聯(lián)解體后，到了美國才形成產(chǎn)品得到應用。

　　“越是需要厚積薄發(fā)、廣種薄收的領(lǐng)域，我們差距越大?！倍蕾F認為，現在差距有進(jìn)一步拉大的趨勢。