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行業(yè)新聞

這9大主要問題，中國傳感器產(chǎn)業(yè)亟需重視

2021-02-03

　　1．基礎研究不力，核心技術(shù)少，創(chuàng)新能力弱
　　基礎研究乏力，新原理、新器件開發(fā)鳳毛麟角，新材料研發(fā)屈指可數(shù)，特性研究不深不透。國內(nèi)對傳感器的雜礎理論研究重視不夠，很難得到國家立項，即使得到立項經(jīng)費也甚少,很難吸引人才;企業(yè)忙于效益，無暇顧及;政府看重政績，很難顧及。
　　因此對傳感器的基礎研究缺乏厚實環(huán)境，如數(shù)學模型建立、芯片設計軟件開發(fā)，仿真及工藝模擬，工藝裝備研發(fā)、各種結(jié)構(gòu)材料特性研究、產(chǎn)業(yè)化中規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)研究……由于各種原因，投入資金甚少，大大落后國外同行的研究工作。
　　出于基礎研究乏力，近幾十年來，國內(nèi)少有傳感器新原理問世，一般是將國外樣品(樣機)，分析測繪，充其量有點集成創(chuàng)新，“克隆”而己。
　　國內(nèi)在傳感器新材料研究方面也很薄弱，有一些化合物傳感材料的研究，但都在實驗室里小打小鬧，功能傳感材料的研究舉步維艱，真正應用生產(chǎn)實際，產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟效益的很少。應特別重視非硅基傳感器材料的研究，尤其是石墨烯材料的研究。
　　對傳感器的特性研究往往只注意靜特性研究，對動特性研究不甚了了，對航天類傳感器，動特性尤為關(guān)鍵，忽視傳感器動特性的檢測及評估，低估測量參數(shù)的動態(tài)分量，甚至造成傳感器無法使用。
　　2．共性關(guān)鍵技術(shù)尚未真正突破
　　設計技術(shù)：傳感器的設計技術(shù)涉及多種學科、多種理論、多種材料、多種工藝及現(xiàn)場使用條件;設計軟件價格昂貴、設計過程復雜、考慮因子眾多;設計人才匱乏，設計人員不僅需了解通用設計程序和方法，還需熟悉器件制備工藝，了解器件現(xiàn)場使用條件。國內(nèi)雖有一套MEMS傳感器設計軟件，伹問題較多，離實際普遍應用尚有很長路要走?？梢哉f國內(nèi)尚無一套有自主知識產(chǎn)權(quán)的，真正好用的傳感器設計軟件。
　　可靠性技術(shù)：國產(chǎn)傳感器可靠性不高是影響國產(chǎn)傳感器大量應用的主要原因之一，據(jù)了解電力部門采用國外傳感器產(chǎn)品三年不需檢修，采用國內(nèi)產(chǎn)品每季度檢修一次，石化部門，重要生產(chǎn)線幾乎全部采用國外傳感器，而不敢使用國內(nèi)產(chǎn)品。通常國產(chǎn)傳感器可靠性指標比國外同類產(chǎn)品低1?2個數(shù)量級。
　　國產(chǎn)傳感器可靠性指標的提高，不僅有技術(shù)問題、材料問題、工藝問題更有管理問題、使用問題。這些問題必須在批量生產(chǎn)過程中才能發(fā)現(xiàn)、解決。
　　封裝技術(shù)：傳感器的封裝結(jié)構(gòu)和封裝材料，影響傳感器的遲滯、時間常數(shù)、靈敏限，使用壽命等性能。從制造成本看，傳感器的封裝成本通常為總成本的30%?70%。國內(nèi)對傳感器的封裝技術(shù)尚未形成系列、標準，也無統(tǒng)一接口，因而傳感器的外型千差萬別，很不利于用戶選用和產(chǎn)品互換。
　　傳感器的封裝有芯片級、芯體級、器件級、系統(tǒng)級等。國內(nèi)對傳感器的封裝重視不夠,更無這方面的專門研究。
　　傳感器工藝裝備：傳感器的工藝裝備問題，長期以來，一直得不到應有的重視與關(guān)注。傳感器工藝創(chuàng)新依賴于新工藝裝備的問世。在傳感器工藝裝備的研發(fā)與生產(chǎn)方面，國家無規(guī)劃，很難立項，也少投入，靠企業(yè)自籌資金，零敲碎打進行研發(fā)，既不利于傳感器工藝研究之創(chuàng)新，且這塊市場被國外所壟斷和占領，嚴重制約了我國傳感器行業(yè)的獨立前行。
　　國內(nèi)設備制造企業(yè)對工藝了解有限，設備應用部門工藝人才培養(yǎng)問題突出，設備維修換代代價高昂，工藝設備狀態(tài)在線監(jiān)測及調(diào)控手段不足，除非“整線引進”，設備間工藝協(xié)調(diào)性難以較好解決，柔性化生產(chǎn)組織難度較大。
　　國有企業(yè)發(fā)展處于平穩(wěn)增長狀態(tài)，總體上跟不上國外最新技術(shù)發(fā)展的步伐，除少數(shù)廠家外，總體差距有擴大的趨勢。這是因為傳感器技術(shù)發(fā)展快，工藝和制造設備更新快。絕大多數(shù)廠家靠自身積累很難購買新型設備，致使在許多新技術(shù)、新工藝方面無法跟上國外傳感器飛速發(fā)展的步伐。
　　3．品種、規(guī)格、系列不全，性能指標不高
　　國內(nèi)傳感器產(chǎn)品往往形不成系列，系列中比較易生產(chǎn)的某些規(guī)格尚能生產(chǎn)，且重復生產(chǎn)，惡性競爭，系列兩端的產(chǎn)品往往不能生產(chǎn)，多需國外進門，給用戶造成很大不便，使傳感器應用的顯示度大打折扣。
　　如工業(yè)自動化儀表中廣為應用的、髙精度、高穩(wěn)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),國內(nèi)尚不能穩(wěn)定、批量供貨，基本靠國外進口。
　　國內(nèi)高水平的車用傳感器，每年需進口50萬套以上，不需加裝鋰電池的胎壓傳感器尚屬空白之列，某些特種用途和特殊量程的傳感器，如航天傳感器可基木滿足，自給自足，部分極端環(huán)境下使用的特種傳感器，性能指標達到國際先進水平。但航空、航海專用傳感器，國內(nèi)基本不能滿足。
　　民營或合資企業(yè)的產(chǎn)品占據(jù)了中低端市場。
　　除個別廠家在個別品種方而將國外生產(chǎn)的芯片拿到國內(nèi)封裝組裝成相關(guān)產(chǎn)品、占據(jù)市場較大份額外，其他高端產(chǎn)品均是國外廠商在壟斷。
　　但山于產(chǎn)業(yè)檔次偏低、技術(shù)創(chuàng)新能力較差，國內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)低端過剩、中高端被國外壟斷的市場格局。
　　傳感器技術(shù)發(fā)展滯后，性能指標不高，已掣肘國內(nèi)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的順利推進。
　　國產(chǎn)傳感器在測量精度、溫度特性、響應時間、穩(wěn)定性、可靠性等指標與國外也有相當差距。如以壓力傳感器為例，國產(chǎn)傳感器精度通常為0.1%FS,較好能到0.075%FS,國外通常為0.075%FS,甚至0.04%FS。如量程比，國內(nèi)通常為100:1,國外通常為400:1。
　　國產(chǎn)硅基傳感器的溫度誤差通常在(0.25%?0.65%)/55°C之間，與國外產(chǎn)品相比，溫度漂移比國外產(chǎn)品的典型值大50%～100%。傳感器的響應時間比國外同類產(chǎn)品要人1倍，甚至數(shù)十倍。問題最嚴重的是國產(chǎn)傳感器的穩(wěn)定性和吋靠性，往往比國外傳感器同類產(chǎn)品低1?2個數(shù)量級，以至國內(nèi)用戶不敢用、不愿用、不能用。
　　由于國內(nèi)不能生產(chǎn)出高性能的傳感器產(chǎn)品，嚴重影響國內(nèi)新興產(chǎn)業(yè)的順利推進，如物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)、智能制造產(chǎn)業(yè)、人工智能產(chǎn)業(yè)、數(shù)字經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)等。
　　4．傳感器的產(chǎn)業(yè)化問題沒有得到長期的足夠重視
　　傳感器作為一種基礎元器件必須實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，才能體現(xiàn)其經(jīng)濟效益，降底成本，穩(wěn)定工藝。做十支百支甚至萬支傳感器不說明任何問題，也不會帶來明顯的直接的經(jīng)濟效益。國家從“七五”開始就提出傳感器的批量生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化問題，但力度不夠，未持之以恒，至今尚未形傳感器產(chǎn)業(yè)的籠頭企業(yè)和標桿單位。
　　民用工業(yè)傳感器的應用與軍用傳感器的應用有很大不同，軍傳感器雖然技術(shù)指標要求很高，應用環(huán)境嚴苛，技術(shù)參數(shù)眾多，但往往不計成本，一次性應用，可動用全國之力，總能在眾多器件中挑選出符合要求的產(chǎn)品。民用工業(yè)傳感器則不同，我們和國外傳感器的差距往往不是技術(shù)指標的差距，而是成本的差距、性/價比的差距、批量生產(chǎn)的差距，而要解決這些問題，傳感器產(chǎn)業(yè)化是不可逾越的門檻。
　　傳感器產(chǎn)業(yè)化是一個系統(tǒng)工程，它涉及國家政策、體制、機制等政府行為;傳感器產(chǎn)業(yè)化投資機制;市場、用戶、產(chǎn)業(yè)鏈和經(jīng)營模式;傳感器本身產(chǎn)業(yè)化的條件、規(guī)律，即傳感器的“產(chǎn)業(yè)化技術(shù)”、“產(chǎn)業(yè)化市場”、“產(chǎn)業(yè)化條件”、“產(chǎn)業(yè)化人才”等問題沒有得到有效解決。而傳感器的根本出路也在于傳感器能否走出“象牙之塔”進行產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
　　目前傳感器市場魚目混雜，良莠不齊，存在“虛胖”乏力之勢。
　　5．頂層設計和統(tǒng)籌規(guī)劃執(zhí)行力度有待提高
　　國內(nèi)傳感器分屬不同的部門和行業(yè)，加之專業(yè)面廣，國家長期以來難有統(tǒng)一的認識，對傳感器發(fā)展在思想上沒有取得共識，更沒有一個部門對傳感器的頂層設計進行系統(tǒng)研究和科學規(guī)劃，但近年來，中國傳感器的頂層設計有了很大改觀，隨著“十三五、十四五”規(guī)劃的制定和“中國制造2025”的實施，“工業(yè)強基”項目的出臺，借助物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、人工智能等的興起，國家出臺了一系列的有關(guān)振興傳感器產(chǎn)業(yè)技術(shù)的政策、規(guī)劃和指導意見。希望由此迎來國內(nèi)傳感器發(fā)展的新機遇，迎來傳感器產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵期。
　　近十年來國家對傳感器產(chǎn)業(yè)技術(shù)的支持和扶植主要政策
　　但是，雖然出臺了一系列的有利于傳感器發(fā)展、振興的政策，但執(zhí)行力有待提高，特別是應提髙投資強度，加強基礎研究，開展先進傳感器研究的技術(shù)積累，注重傳感器產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化研究與建設，改善傳感器的產(chǎn)業(yè)面貌，提高執(zhí)行力度。
　　如“智能傳感器三年行動指南”,實施期為2017-2019年，這對傳感器的技術(shù)進步和縮短國內(nèi)外差距意義重大，而且該政策撰寫也非常到位、精準，專家們也是下了不少功夫，在調(diào)研的棊礎上出臺了該政策。三年過去了，智能傳感器變化不大，據(jù)說投資很小，“巧婦難煮無米之炊”。當然在上海成了一個“智能傳感器創(chuàng)新中心”，據(jù)說有啟動資金2億人民幣，采用“平臺+聯(lián)盟”形式，籌措資金248億，但像智能傳感器這樣的大項目，投資主體應該是國家，國家在這方而是應該投錢的。
　　又如在“工業(yè)強難”項目中“傳感器一條龍”計劃，列出了示范項目、示范企業(yè)等，經(jīng)了解國家也無資金投入。再則，在傳感器立項時，往往要求地方政府和企業(yè)需相應的配套資金，且比例在三分之二左右，地方政府有無相應的配套資金投入，不敢妄加評論，但耍企業(yè)配套資金占30%?40%,對傳感器企業(yè)是很困難的，傳感器一般是中、小、微企業(yè)，各種稅賦己很重，生存尚且不易，審本無配套資金進行研發(fā)，因此應減少企業(yè)的配套資金比例。
　　6．資源分散，產(chǎn)業(yè)規(guī)模小
　　產(chǎn)業(yè)分散：包括資金分散、技術(shù)分散、企業(yè)布局分散，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分散、市場分散。
　　管理分散：包括政府部門管理歸口不統(tǒng)一、難于協(xié)調(diào)、存在多頭管理現(xiàn)象。
　　政策支持分散：政策支持的集中度不高，缺乏專項計劃集中扶持，即使支持也過于分散，缺乏力度，缺乏持續(xù)性。
　　產(chǎn)業(yè)規(guī)模?。簜鞲衅髌髽I(yè)有2萬余家，大都為小、微企業(yè)，盈利能力不強，缺乏引領技術(shù)的龍頭企業(yè)。
　　7．高端人才匱乏
　　世間一切事物中，人是第一可寶貴的。人才是創(chuàng)新的根本，影響傳感器發(fā)展的最大瓶頸是優(yōu)秀研發(fā)人才匱乏。
　　由于傳感器行業(yè)經(jīng)濟基礎、技術(shù)基礎、產(chǎn)業(yè)基礎較為薄弱，加之傳感器產(chǎn)業(yè)涉及學科多，要求知識面廣，新技術(shù)層出不窮，長期以來很難吸引國際頂級人才投身到傳感器行業(yè)工作;國內(nèi)由于學科設置不合理，缺少復合型人才培養(yǎng)機制，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，即使我們自己培養(yǎng)的有用之才，由于待遇、職稱等問題，加之跨國公司的髙薪挖人，跳槽到外資公司或企業(yè)的人才流失現(xiàn)象屢見不鮮。
　　因此，我們?nèi)狈榷苈瘢侄夹g(shù)，還會經(jīng)營的復合型人才。缺乏工藝人才和技能人才、更缺傳感器大國工匠。
　　8．對傳感器的認知在宣傳上存在夸大誤區(qū)
　　國內(nèi)對傳感器產(chǎn)業(yè)進行分析時，都是以“泛傳感器”這一概念進行，導致大量非工業(yè)領域傳感器產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)被采集，傳感器數(shù)據(jù)的真實度嚴重“失真”、有“虛胖”之感，有誤導領導正確決策和企業(yè)正確投資之嫌，如國內(nèi)傳感器上市公司效益與相關(guān)產(chǎn)品(見下表，摘自OFweeK電子工程網(wǎng))所提供的數(shù)據(jù)就有此嫌：該表所示的某些企業(yè)不屬于傳感器企業(yè)范疇，所采集數(shù)據(jù)未說明采集標準一是傳感器產(chǎn)品的營收和利潤還是整個企業(yè)的營收利潤？
　　另外，國內(nèi)傳感器的市場規(guī)模和傳感器產(chǎn)品的市場銷售額完全是兩個不同概念，有市場規(guī)模(容量)國內(nèi)企業(yè)并不能一定占據(jù)該市場。
　　對傳感器的宣傳沒有把國內(nèi)傳感器的真實情況和存在問題向大眾公布，會引起某些地方政府對傳感器的投資過熱，往往得不到相應的效益和業(yè)績，傳感器產(chǎn)業(yè)在短期內(nèi)是不掙錢的，抱著以賺錢為目標發(fā)展傳感器往往欲速而不達，有些教訓其實很深刻，如20條MEMS生產(chǎn)線開工率嚴重不足就是例證。
　　9．中國傳感器(技術(shù)、產(chǎn)業(yè))的國內(nèi)、外位置
　　中國傳感器在國際格局位置：差距15～20年，屬第三梯隊。
　　從設計技術(shù)、制造技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)、應用技術(shù)四個方面與國外進行了比較，差距明顯。第一梯隊當屬美國、日本為首，第二梯隊由德國引領之歐洲國家，我們僅屬發(fā)展中國家之較好。
　　這些差距，如果不采取有效強力的措施，差距會進一步拉大，這不是危言聳聽，而是中國傳感器現(xiàn)實的真實寫照。
　　中國傳感器在國內(nèi)位置一一次重要位置。
　　近70年，中國傳感器走過了極不平坦之路，但同時有著不少的技術(shù)積累，未來隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能制造等強勁興起，國家有關(guān)政策的出臺和支持，我們將迎來了傳感器產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展春天的腳步。


（文章來源：儀表網(wǎng)）


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