物联网

一文看懂国内传感器发展痛点及政策解读

发布时间:2020-05-13 18:03:19 所属栏目:物联网 阅读:

传感器作为物联网最底层,也是最关键的技术,将成为各国、各企业在未来掌握物联网产业话语权的重要一部分。

数字化技术驱动产业升级,产品逐步进入智能阶段。继互联网之后,与国民经济息息相关的物联网也被推到了风口浪尖,根据此前全球物联网发展数据来看,2011年全球物联网市场规模突破千亿美元。

不可否认,未来,国内外物联网的市场前景十分广阔,但是就目前国内物联网而言,感知、传输、计算以及应用层面上依然存在亟待解决的问题。其中,传感器作为物联网最底层,也是最关键的技术,它也将成为各国、各企业在未来掌握物联网产业话语权的重要一部分。《福布斯》杂志认为,当前,甚至今后几十年内,影响和改变着世界经济格局和人们生活方式的10大科技产品中,传感器被列为10大科技产品之首。

外患紧迫

从全球局势来看,作为支撑感知层的传感器上游端已经形成了完整的产业链,美、日、德三国占据了全球传感器约70%的市场份额,已经形成了三足鼎立的格局。不仅如此,目前已约有40个国家深入研究,机构多达6000余家。在传感器种类上,国外目前在用以及在研共计高达4.8万,而我国仅有6000多种,可见,国际竞争颇为激烈。

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需要指出的是,我国目前中高端传感器进口占比为80%,传感器芯片进口率更是高达90%多,产品也多来源于耳熟能详的外企,GE、艾默生、博世、霍尼韦尔、欧姆龙等,国内自主研发进度相对落后。同时,这也让美国抓住了中国传感器发展落后的短板,对中国的半导体以及传感技术进行一系列的贸易限制,去年美国商务部的出口管制及后续新增名单事件、中国企业福建晋华新记忆芯片事件等。美国采取这些措施,无疑给中国传感器产业发展发出红色预警。

内忧何在

在物联网实际应用场景中,涉及到温湿度、烟雾、光、空气等各类传感器的大量使用,正如上面所提到的,国内传感器企业大多盘踞在这些传感器的中低端市场,在传感器的微型化、多功能化、数字化、智能化等发展上严重不足。

首先,由于市场对于传感器在高精度、高敏感度分析、成分分析等方面要求较高,而国内正处于从传统传感器向智能传感器发展的过程中,在相关核心技术和基础能力上不够成熟,主要还是以对国外产品的研究或者代工为主。在国内,高端传感器的研发主要集中在高等院校,而自主知识产权的成果数量不尽人意,并且大多以样品为主,产业化能力不足。种种因素,也就导致了国内传感器品种不配套、系列不全、缺乏市场核心竞争力。

内行看门道,其实传感器从研发的原理并不困难,难就难在工程工艺上。由于传感器生产中工艺技术的分散性、复杂性以及设备条件等因素,其生产过程也被称为制造“工业工艺品”,证实了掌握核心工艺技术对于研发制造传感器尤为重要。

在当下物联网应用热门的MEMS智能传感器研发上,美国对其工艺技术已经持续研究了25年,形成了自有的一套“多品种小批量”的传感器生产方式以及工艺特色。同时,他们围绕MEMS工艺技术和应用实现了两大方向的突破:敏感机理创新与工艺突破,这项突破很大程度提高了MEMS工艺技术的理论与应用水平,在晶体与非晶体、各种半导体材料以及金属薄膜工艺上实现了产品创新,达到产品生产微型化、低成本、复合型等效果;另外,在多功能集成化、模块化架构、嵌入式能力、网络接口上也形成了自有创新应用。

而国内在设计技术、封装技术、装备技术等共性关键技术上还未取得真正突破,这归结于国内传感器微机械加工技术以及相关智能制造技术发展进度缓慢,人工操作偏多,检测手段不规范,造成国产传感器比国外同类产品的可靠性和稳定性低1-2个数量级。另外,传感器封装也尚未形成系列、标准和统一接口。

一文看懂国内传感器发展痛点及政策解读

从传感器产业高度来看,国内仍处于混沌之中。国内产业结构分散,产品存在品种、规格、系列不全,甚至还有重复生产以及恶性竞争等现象发生。资源配置上,国内在人才、物力、设备能力上也存在一些不足,由于智能传感器涉及到多学科交叉,对于多面手的人才要求和需求也越来越高,而国内尚未有成熟复合型人才的培养体制。

乘风破浪

乘东风之势,扬物联之帆。周知,在物联网成为新一代工业基础性行业竞争驱动力之后,国家十分重视物联网产业及其配套产业的发展,截止目前,国务院、工信部已经出台了多项传感器产业的推动政策: