在萬物互聯時代，我國建成了全球最大的NB-IoT網絡

，形成了最為活躍的物聯網應用市場。但與此同時，我國在物聯網傳感器方麵有待突破。“目前我們最缺乏的是感知能力。”工業和信息化部原副部長、北京大學教授楊學山在2018中zhong國guo物wu聯lian網wang產chan業ye生sheng態tai大da會hui上shang曾zeng表biao示shi
，中zhong國guo的de物wu聯lian網wang經jing曆li了le七qi年nian多duo發fa展zhan
，無wu論lun是shi在zai技ji術shu還hai是shi應ying用yong領ling域yu，都dou取qu得de了le巨ju大da的de進jin步bu，但dan總zong體ti來lai看kan還hai存cun在zai不bu足zu。

在物聯網各項基礎技術中，感知技術是物聯網的根底和核心
，同時也是製約我國物聯網發展的最大瓶頸。

物聯網需要智能傳感器

“IC與MEMS的集成與融合，是傳感技術產業發展的必由之路，特別是高檔傳感器、智能傳感器。”中國儀器儀表行業協會傳感器分會名譽理事長、沈陽儀表科學院原院長徐開先在接受《通信產業報》采訪中表示。

在(zai)全(quan)球(qiu)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)跨(kua)界(jie)融(rong)合(he)加(jia)速(su)，萬(wan)物(wu)互(hu)聯(lian)的(de)時(shi)代(dai)，智(zhi)能(neng)傳(chuan)感(gan)器(qi)作(zuo)為(wei)與(yu)外(wai)界(jie)環(huan)境(jing)交(jiao)互(hu)的(de)重(zhong)要(yao)手(shou)段(duan)和(he)感(gan)知(zhi)信(xin)息(xi)的(de)主(zhu)要(yao)來(lai)源(yuan)

，被(bei)視(shi)為(wei)決(jue)定(ding)未(wei)來(lai)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)產(chan)業(ye)發(fa)展(zhan)的(de)核(he)心(xin)與(yu)基(ji)礎(chu)之(zhi)一(yi)。

傳感器技術曆經了多年的發展

，大體可分為三代：第一代是結構型傳感器

，利用結構參量變化來感受和轉化信號;第二代是20世紀70年代發展起來的固體型傳感器，這種傳感器由半導體
、電介質
、磁性材料等固體元件構成;第三代傳感器是智能型傳感器。

智能傳感器具有信息采集、信息處理
、信息交換
、信息存儲功能的多元件集成電路，是集傳感芯片
、通信芯片、微處理器、驅動程序、軟件算法等於一體的係統級產品。

智能感知時代，智能傳感器扮演越來越重要的角色，2016年全球智能傳感器市場規模達到258億美元，而中國智能傳感器產值約14億美元。

物聯網、雲計算、大數據、人工智能應用的興起
，推動傳感技術由單點突破向係統化、體係化的協同創新轉變
，大平台
、大生態主導核心技術走向態勢明顯
，並成為發達國家和跨國企業布局的戰略高地。

2017年
，工信部發布了《智能傳感器產業三年行動指南(2017-2019年)》，提出了要在智能終端

、物聯網
、汽車電子等工業領域有所發展。據有關專家預計2019年中國的智能傳感器產值將達到35億美元，國產智能傳感器所占比重將達到25%以上，比之前比重提高一倍。

目前智能傳感器的應用領域主要有消費電子、汽車電子、工業電子和醫療電子四大領域。

在政策和市場驅動下，我國智能傳感器產業生態趨於完備。設計
、製造
、封feng測ce等deng重zhong點dian環huan節jie均jun有you骨gu幹gan企qi業ye布bu局ju。國guo內nei智zhi能neng傳chuan感gan器qi技ji術shu研yan發fa已yi經jing初chu步bu開kai展zhan
，同tong時shi一yi些xie科ke研yan機ji構gou已yi建jian立li起qi智zhi能neng傳chuan感gan器qi中zhong試shi服fu務wu平ping台tai，助zhu推tui我wo國guo產chan業ye創chuang新xin發fa展zhan。與yu此ci同tong時shi，核he心xin技ji術shu缺que失shi、產品有效供給不足
、技術創新能力不強
、科研生產與應用不協同等問題仍然有待突破。

短板：高精度傳感器

但由於起步較晚，我國智能傳感器產業目前仍麵臨產品有效供給不足、技術創新能力不強
、科研生產與應用不協同等問題，由此帶來的產業安全、信息安全挑戰不容忽視。

長期以來

，在傳感器的關鍵行業，關鍵技術，高附加值應用上，國際品牌還處於壟斷地位。“由於傳感器門類眾多，技術門檻不一，我國在常規的傳感器方麵有所布局，但高精度的傳感器是短板。”河南師範大學從事物聯網研究的教授袁培燕向《通信產業報》(網)記者表示。

高檔傳感器產品幾乎100%從國外進口
，90%芯片從國外進口許多產品是“有品無芯”。工業自動化用高檔變送器用傳感器，如EJA儀表中核心部件傳感器，年銷售35萬台左右
，全部由國外或國外在國內的獨資企業生產。

汽車傳感器幾乎被國外壟斷
，某些特種用途和特殊量程的傳感器，如航天、航空、航海專用傳感器

，國內基本不能生產。高端智能裝備領域光纖傳感器技術及產品與國外相比尚有較大差距。

在(zai)氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)領(ling)域(yu)
，國(guo)內(nei)企(qi)業(ye)的(de)氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)整(zheng)體(ti)研(yan)發(fa)水(shui)平(ping)大(da)幅(fu)落(luo)後(hou)於(yu)發(fa)達(da)國(guo)家(jia)，國(guo)內(nei)對(dui)氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)研(yan)究(jiu)主(zhu)要(yao)體(ti)現(xian)在(zai)低(di)端(duan)的(de)半(ban)導(dao)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)催(cui)化(hua)燃(ran)燒(shao)傳(chuan)感(gan)器(qi)方(fang)麵(mian)。在(zai)高(gao)端(duan)的(de)紅(hong)外(wai)及(ji)電(dian)化(hua)學(xue)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)研(yan)究(jiu)較(jiao)少(shao)，沒(mei)有(you)成(cheng)熟(shu)的(de)應(ying)用(yong)技(ji)術(shu)，高(gao)端(duan)紅(hong)外(wai)及(ji)電(dian)化(hua)學(xue)高(gao)端(duan)氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)及(ji)檢(jian)測(ce)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)依(yi)賴(lai)進(jin)口(kou)。即(ji)使(shi)在(zai)低(di)端(duan)的(de)半(ban)導(dao)體(ti)和(he)催(cui)化(hua)燃(ran)燒(shao)氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)方(fang)麵(mian)
，在(zai)產(chan)品(pin)的(de)精(jing)度(du)
、穩定性和工藝方麵相對於國外先進技術仍有較大差距。

溫度傳感器方麵，對NTC熱敏電阻器，國內企業實力嚴重不足，90%的市場份額被外資占領。極高溫、耐輻射
、耐高壓的溫度傳感器尚不能批產。環境監測傳感器領域空白多，產品少
，細顆粒物沒有能力監測。

脖子卡在哪?

談及我國傳感器落後的原因，多位專家均表示：技術

、工藝以及材料等多種因素使然。創新能力弱;關鍵技術尚未突破;產業結構不合理
，品種少、係列不全;企業能力弱。

“傳感器涉及到研發、設計以及生產等環節。”博立信科技總裁吳雲橋向《通信產業報》表示
，“我國在材料、製程以及工藝等關鍵技術領域缺乏積累
，所以這是一個長期的過程。”

首(shou)先(xian)
，關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)尚(shang)未(wei)突(tu)破(po)是(shi)主(zhu)要(yao)製(zhi)約(yue)因(yin)素(su)。徐(xu)開(kai)先(xian)表(biao)示(shi)
，目(mu)前(qian)我(wo)國(guo)傳(chuan)感(gan)器(qi)共(gong)性(xing)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)尚(shang)未(wei)突(tu)破(po)。在(zai)設(she)計(ji)技(ji)術(shu)方(fang)麵(mian)，傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)設(she)計(ji)技(ji)術(shu)涉(she)及(ji)多(duo)種(zhong)學(xue)科(ke)、多種理論、多種材料、多種工藝及現場使用條件;設計軟件價格昂貴、設計過程複雜、考慮因子眾多;設(she)計(ji)人(ren)才(cai)匱(kui)乏(fa)，設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)不(bu)僅(jin)需(xu)了(le)解(jie)通(tong)用(yong)設(she)計(ji)程(cheng)序(xu)和(he)方(fang)法(fa)，還(hai)需(xu)熟(shu)悉(xi)器(qi)件(jian)製(zhi)備(bei)工(gong)藝(yi)，了(le)解(jie)器(qi)件(jian)現(xian)場(chang)使(shi)用(yong)條(tiao)件(jian)。可(ke)以(yi)說(shuo)國(guo)內(nei)尚(shang)無(wu)一(yi)套(tao)有(you)自(zi)主(zhu)知(zhi)識(shi)產(chan)權(quan)的(de)

，真(zhen)正(zheng)好(hao)用(yong)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)設(she)計(ji)軟(ruan)件(jian)。

在zai可ke靠kao性xing技ji術shu方fang麵mian
，國guo產chan傳chuan感gan器qi可ke靠kao性xing不bu高gao是shi影ying響xiang國guo產chan傳chuan感gan器qi大da量liang應ying用yong的de主zhu要yao原yuan因yin之zhi一yi，據ju了le解jie電dian力li部bu門men采cai用yong國guo外wai傳chuan感gan器qi產chan品pin三san年nian不bu需xu檢jian修xiu，采cai用yong國guo內nei產chan品pin每mei季ji度du檢jian修xiu一yi次ci，石shi化hua部bu門men
，重zhong要yao生sheng產chan線xian幾ji乎hu全quan部bu采cai用yong國guo外wai傳chuan感gan器qi

，而er不bu敢gan使shi用yong國guo內nei產chan品pin。通tong常chang國guo產chan傳chuan感gan器qi可ke靠kao性xing指zhi標biao比bi國guo外wai同tong類lei產chan品pin低di1～2個數量級。

在封裝技術方麵
，傳感器的封裝結構和封裝材料
，影響傳感器的遲滯、時間常數、靈敏限
，使用壽命等性能。從製造成本看，傳感器的封裝成本通常為總成本的30%～70%。國內對傳感器的封裝技術尚未形成係列、標準，也無統一接口
，因而傳感器的外型千差萬別，很不利於用戶選用和產品互換。

其次
，產業化能力不足也是製約因素。目前國內高精度、高可靠傳感器研發及產業化能力嚴重滯後於需求，技術水平相比國外還有較大差距，產品一致性、可靠性水平比國外低1～2個數量級，產品的品種和係列大約是國外的30%～40%，產品的產業化程度不足15%。導致高精度

、高可靠傳感器嚴重依賴進口，從而被這些發達國家壟斷，例如GE公司、Honeywell公司、英飛淩公司
、西門子公司
、ABB公司、歐姆龍公司、基恩士公司等等。

國內傳感器產品不配套、不bu成cheng係xi列lie。徐xu開kai先xian表biao示shi，係xi列lie中zhong比bi較jiao易yi生sheng產chan的de某mou些xie規gui格ge尚shang能neng生sheng產chan，且qie重zhong複fu生sheng產chan，惡e性xing競jing爭zheng，係xi列lie兩liang端duan的de產chan品pin往wang往wang不bu能neng生sheng產chan


，多duo需xu國guo外wai進jin口kou，如ru工gong業ye自zi動dong化hua儀yi表biao中zhong廣guang為wei應ying用yong的de、高精度、高穩定的低微差壓傳感器(量程≤1KPa)
，高差壓、高靜壓傳感器(量程≥3MPa、靜壓≥60MPa)。

disan，ziyuanfensan
，chanyeguimoxiao。muqianguoneichuanganqichanpinchuyufazhanjieduan，chuanganqipinzhongyebuduo

，qiyefensan，zhizaoshuipingdi
，chanyeguimoxiao。muqianwoguochuanganqiqiyeyou1600餘家
，大都為小
、微企業，盈利能力不強，缺乏引領技術的龍頭企業。

產業分散體現在資金分散、技術分散、企業布局分散
，產業結構分散、市場分散等方麵;管理方麵存在政府部門管理歸口不統一、難於協調、多頭管理現象;政策支持方麵也存在政策支持的集中度不高
，缺乏專項計劃集中扶持，即使支持也過於分散，缺乏力度，缺乏持續性。

第四，傳感器高端人才匱乏是影響傳感器發展的最大瓶頸。徐開先表示，由於傳感器行業經濟基礎、技術基礎
、產(chan)業(ye)基(ji)礎(chu)較(jiao)為(wei)薄(bo)弱(ruo)，加(jia)之(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)產(chan)業(ye)涉(she)及(ji)學(xue)科(ke)多(duo)，要(yao)求(qiu)知(zhi)識(shi)麵(mian)廣(guang)，新(xin)技(ji)術(shu)層(ceng)出(chu)不(bu)窮(qiong)，長(chang)期(qi)以(yi)來(lai)很(hen)難(nan)吸(xi)引(yin)國(guo)際(ji)頂(ding)級(ji)人(ren)才(cai)投(tou)身(shen)到(dao)傳(chuan)感(gan)器(qi)行(xing)業(ye)工(gong)作(zuo);加之國內由於學科設置不合理，缺少複合型人才培養機製
，往往搞設計的不懂工藝
、搞工藝的不明應用、會應用的不曉設計。造成很多企業缺乏既懂管埋
、又懂技術、還會經營的複合型人才
，以及工藝人才和技能人才。

從技術與應用突圍

“我們的突破口在於應用。”吳(wu)雲(yun)橋(qiao)表(biao)示(shi)，中(zhong)國(guo)巨(ju)大(da)的(de)應(ying)用(yong)市(shi)場(chang)給(gei)傳(chuan)感(gan)器(qi)發(fa)展(zhan)帶(dai)來(lai)發(fa)展(zhan)動(dong)力(li)。他(ta)表(biao)示(shi)
，家(jia)庭(ting)智(zhi)能(neng)終(zhong)端(duan)的(de)普(pu)及(ji)和(he)機(ji)器(qi)人(ren)應(ying)用(yong)家(jia)庭(ting)化(hua)
，帶(dai)來(lai)細(xi)分(fen)產(chan)業(ye)傳(chuan)感(gan)器(qi)應(ying)用(yong)的(de)新(xin)突(tu)破(po)。

但應用的突破也需要技術與工藝的支撐。

“國內傳感器產業
，大部分都在搞傳感器應用
，特別是在物聯網，智能裝備方麵的應用，而不願涉及傳感器芯片的開發和研究，”徐開先表示

，“因芯片研發投資極大，成本高，工藝裝備昂貴，資金回收周期長

，且技術難度風險大，必須靠國家投資和資助，靠企業是難以為繼的。”

徐開先強調
，如果不在傳感器芯片上投入和下功夫，那可能重蹈“IC芯片”之轍。如果傳感器芯片性能優良
，產品可靠性、穩定性高

，其應用不愁沒有市場。“加強IC與MEMS技術的集成與融合”徐開先建議，“IC與MEMS的集成與融合，是傳感技術產業發展的必由之路。”

“傳感器芯片是比較複雜的一個產業

，涉及到研發
、設計以及生產等環節。”中國移動北京集成電路創新中心總經理肖青向《通信產業報》(網)記者表示，“我國在材料、製程以及工藝等關鍵技術領域缺乏積累，所以這是一個長期的過程。”

以MEMS為例，它用微加工技術將各種產品整合到基於矽的微電子芯片上，MEMS工藝與傳統的IC工藝有許多相似之處
，如光刻
、薄膜沉積、摻雜、刻蝕、化學機械拋光工藝等，但有些複雜的微結構難以用IC工藝實現，必須采用微加工技術製造。包括矽的體微加工技術、表麵微加工技術和特殊微加工技術。除此之外，MEMS製造還廣泛地使用多種特殊加工方法，包括鍵合
、LIGA、電鍍、軟光刻、微模鑄、微立體光刻與微電火花加工等。

同通用芯片一樣
，傳感芯片的生產製作過程尤為複雜。而且，在芯片生產加工中需要的材料中國產材料的使用率不足15%
，高端製程和先進封裝領域，半導體材料的國產化率更低，且部分產品麵臨嚴重的專利技術封鎖。但如果我國不能掌握MEMS傳感器的製造技術並主導其生產，無疑將阻礙傳感器產業前進的步伐。

業內人士建議可重點放在非矽基的新材料、新機理、新工藝傳感器的研究。重點發展應用市場廣
、具備一定產業基礎、易於快速產業化的智能傳感器及其核心元器件，運動感測組合傳感器中的加速度計、陀螺儀，環境感測組合傳感器中的壓力傳感器等。