站在物聯網風口，傳感器產業彎道超車?
http://www.moduwu.com 2016-04-26 16:59 來源：中國電子報
前言：隨著《中國制造2025》、“互聯網+”行動計劃以及《國家集成電路產業發展推進綱要》的大力推進，傳感器技術及傳感器產業的重要地位日益凸顯。與歐美日發達國家相比，我國傳感器產業相對落后，但在傳感器技術由傳統轉向新型的關鍵階段，如果能抓住機遇，還是有“彎道超車”的可能。
一部智能手機中要用到十幾種傳感器，一部高檔汽車里可能要用到幾百個傳感器，一個現代化的智能工廠中用到的傳感器數量動輒以萬計。傳感器已經滲透到人們生產生活的方方面面。
賽迪顧問預測，“十三五”期間，我國傳感器市場年均復合增長率將達到31%以上。而根據《第三次工業革命》和《零邊際成本社會》作者杰里米·里夫金的大膽猜想，到2030年時，全球應用的傳感器數量將從2013年的35億個突飛猛進到超過100萬億個，人與自然環境將通過傳感器緊密相連。
“傳感器是提升我國現代信息技術、帶動產業化發展的最好突破口。”中國科學院上海微系統與信息技術研究所所長王曦表示，“在全球半導體產業中，傳感器整體起步較晚，我國與國外的差距較小，而現在正是由傳統向新型傳感器轉型的關鍵階段，布局得當有可能實現‘彎道超車’。”
中高端傳感器進口占比達80%
據行業統計估算，我國2014年敏感元件與傳感器銷售額突破1200億元;2015年需求量可達約652.9億只，增長率高于18%，銷售額將突破1300億元。目前，我國已經有1700余家從事傳感器研制、生產和應用的企事業單位，傳感器產品達到10大類、42小類、6000多個品種。
中國傳感器產業已經形成從技術研發、設計、生產到應用的完整產業體系，部分細分領域已躋身世界領先水平。
但就總體水平而言，國產的傳感器產品仍以中低端為主，技術水平相對落后。中國市場上的中高端傳感器進口占比達80%，數字化、智能化、微型化產品嚴重欠缺。
“國內企業的產品主要集中在低端的壓力、溫度、應變片等低附加值產品，近年內有幾家企業開始MEMS產品的生產，其中麥克風產品勢頭發展較好，但其他如壓力、加速度、陀螺等也是比較低端的產品。”清華大學微電子學研究所王喆垚教授在接受《中國電子報》記者采訪時表示。
與歐美日相比，國內在整個傳感器產業的各個環節都是落后的，制造技術和封裝技術更加明顯。基礎環節的問題解決不夠徹底，原始性創新的產品少，導致產品的附加值和市場份額都比較低。
“我國傳感器產業在發展過程中存在缺乏技術開發和產業化發展專業人才、行業文化與產業化不相適應、市場適應性與擬合度不高而綜合成本過高、與國際化市場對接能力不夠、企業體制和機制嚴重制約等諸多問題。從行業整體來看，集中表現為一個‘散’字。”工業和信息化部電子元器件行業發展研究中心總工程師郭源生指出。
物聯網傳感器有望“彎道超車”
傳感器是物聯網感知層中的重要組成部分，承擔著數據采集和傳輸的重任，是物聯網實現的基礎和前提。數據顯示，全球物聯網市場規模在2025年有望達到11萬億美元，相應的傳感器市場也將達到數千億美元的市場規模。
王曦認為，整個半導體產業都將得益于物聯網的發展。雖然我國半導體產業起步較晚，但物聯網的快速發展，不僅讓中國半導體產業有了更大的市場空間，更是帶來了趕超國際先進水平、做到世界第一的機會。
傳感器產業整體起步較晚，我國與國外的差距較小，而現在正是由傳統向新型傳感器轉型的關鍵階段，布局得當有可能實現“彎道超車”。
物聯網所需的大量傳感器芯片只需完成簡單的數據采集、存儲和傳輸，這就要求芯片必須低功耗、低價格。借助現有的材料、封裝技術，這些性能在45nm芯片上即可完美呈現。而我國在45nm左右制程和8英寸晶圓上有成熟的產業布局，隨著物聯網的發展，這些產能將得到最大程度的釋放。
所以說，一方面物聯網的超大規模市場將大大拉動集成電路產業的發展;另一方面，物聯網所需傳感器的特性也有望改變集成電路發展路徑，讓現有制程的集成電路有了更多發揮空間，這對我國集成電路的發展是極大的機會。
此外，傳感器產業不僅蘊含著巨大的市場，更是與國家信息安全緊密相關。傳感器作為外界信息的重要來源和物聯網信息互聯的基礎，也成為易受攻擊的環節之一。若有閃失，不僅可能導致數據泄露和網絡入侵等問題，更有可能將虛假數據傳入網絡沖擊后續所有應用。實現傳感器的自主可控和安全可靠，是保障我國信息安全不可缺失的重要一環。
國家應出臺具有延續性的產業政策
專家指出，由于傳感器產業橫跨多個領域，長期以來分屬不同的行業及部門管理，致使產業管理過于分散，缺乏統一協調機制，各行業主管部門所制定的傳感器產業發展政策，因管理范圍不同難免會有局限性。國家長期以來出臺的產業發展政策，缺乏基于全產業鏈高度的戰略規劃，無法滿足國內高速發展的產業需求。
為此，郭源生建議，政府應對傳感器行業重新定位并確立發展目標，結合行業特征進行頂層設計，制定產業化發展的中長期戰略規劃，出臺具有延續性的產業發展政策，加強產業宏觀引導，促進產業協同創新能力的提升。對行業進行合理的結構調整和產業布局，為行業持續發展創造條件。
針對行業的具體發展措施，王喆垚表示，由于傳感器種類多、差異大，因此難以通過一個代工廠的模式促進整個行業的進步。從國外傳感器產業的發展來看，主要的幾家企業都是從具體產品突破，包括設計、制造、封裝、信號處理等，由一個企業把整個技術鏈吃透，然后圍繞著基于類似技術的產品，再逐漸擴大產品種類和規模。盡管也有少數企業如美國的Invensense等，自己沒有生產線，完全依靠代工成長為大型企業，但他們在結構設計和封裝方面有原始性的創新，才能得以發展。
王喆垚強調，如果在設計、制造和封裝環節沒有獨特的創新技術，就必須把制造工藝、噪聲抑制、封裝和讀出電路等主要技術環節充分掌握和突破，然后才可以依靠成本優勢進行競爭;高附加值的產品則必須依靠原始性的創新，包括設計、制造和封裝等一個或多個環節。
研發投入也是傳感器產業發展的一大痛點。傳感器與傳統IC的重大區別在于多種類和個性化，不同的器件之間沒有完全標準的工藝，涉及不同的參量，導致每個系列的產品都要從前端研發重新投入，因此前期研發需要大量的資金與時間。同時，中高端的MEMS器件良品率約為70%～80%，需要通過大量數據來穩定一個工藝，長期的改進和磨合工藝也需要持續投入。
對此，北京大學微納電子學研究院主任廖懷林向《中國電子報》記者建議，應建立中立的、無依托單位的國家傳感器研發中心，由國家基金、風險基金、企業投資進行完全市場化運作，重點解決企業研發能力弱、研發投入不足或者風險高、科研單位技術轉移困難等問題。
“相關項目可按照一定比例投入，如企業和研發中心1∶10。企業可以獲得項目產業化的優先權，研發中心在企業有盈利的情況下可以通過產業授權獲得回報。”廖懷林提出，“項目既可以是由研發中心通過自己的技術委員會遴選的，也可以來自企業委托或者是由科研單位轉入的成套技術。而且不妨讓科研單位人員保留人事關系，帶著技術到研發中心組織產業化開發。”
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