國產(chǎn)傳感器進化史突顯差距

　　在一些關鍵場所，生物識別作為門禁識別前段的一種，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中應用最廣泛的方式，約占了50%。目前伴隨著計算機圖像處理和模式識別理論以及大規(guī)模集成電路技術的不斷創(chuàng)新發(fā)展與成熟，指紋自動識別系統(tǒng)因體積的不斷縮小，價格不斷降低，以及市場需求大幅上升，引發(fā)指紋傳感器市場備受關注。

　　蘋果新一代手機iPhone6和智能手表的亮相，讓全球眾多蘋果手機的追隨者又有了一次徹夜排隊的理由。賦予蘋果手機越來越強大功能的，不僅是越來越強大的芯片，更重要的是手機上越來越多、越來越精良的指紋傳感器。不僅僅是手機，在汽車、家用電器、可穿戴設備上，以及工業(yè)自動化領域，越來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(nèi)外傳感器都有哪些市場歷程。

　　當下，隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的開啟，各式各樣的傳感器正成為無處不在的神經(jīng)元，全球對于傳感器的需求也開始呈現(xiàn)爆發(fā)性的增長。但是，在這一次盛宴開啟的前夜，業(yè)界又遺憾地發(fā)現(xiàn)，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)”帶來的收益時，中國企業(yè)如何從中分一杯羹?

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

　　傳感器概念的出現(xiàn)其實是測量儀器逐步走向模塊化的結果。此后，傳感器從整套儀器系統(tǒng)中獨立出來，單獨作為一個功能器件進行研究、生產(chǎn)、銷售。

　　根據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學傳感器兩大類。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(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。

　　化學傳感器則是以化學吸附、電化學反應等現(xiàn)象為因果關系的傳感器。近年來，出現(xiàn)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(nèi)化學成分。

　　嚴格來說傳感器不算是一個單純的學科方向，因為各個學科都有研究傳感器的。依據(jù)新發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)象、化學效應制造的新的傳感器，實際上是對別的專業(yè)基礎研究成果的二次開發(fā)。伴隨電子電路技術的飛速發(fā)展，越來越多的測量問題集中到了傳感器這一環(huán)節(jié)上。最終，傳感器的性能決定了整套測量儀器的性能。這是傳感器發(fā)展最重要的推動力。

　　傳感器的市場，其實是由應用推動的。比如，化學工業(yè)中，壓力、流量傳感器市場相當大;汽車工業(yè)中，轉速、加速度等傳感器市場非常大?；谖㈦娮訖C械系統(tǒng)(MEMS)的加速度傳感器現(xiàn)在技術較為成熟，對汽車工業(yè)的需求拉動功不可沒。

　　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(zhí)行器、通信等于一體的微型器件或系統(tǒng)。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)，易于集成和實現(xiàn)智能化，同時也能實現(xiàn)某些傳統(tǒng)機械傳感器所不能實現(xiàn)的功能。

　　谷歌已經(jīng)花費了五年的時間來研發(fā)無人駕駛汽車。這些汽車上已經(jīng)沒有了加速踏板、剎車踏板和后視鏡，而是通過內(nèi)部的傳感器和車載電腦來控制汽車的運行。

　　在各類傳感器的幫助下，過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，在美國召開的移動計算和網(wǎng)絡國際會議就提出，“傳感網(wǎng)是下一個世紀人類面臨的又一個發(fā)展機遇”;2003年，美國《技術評論》提出傳感網(wǎng)絡技術將是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g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，無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時代即將來臨，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因特網(wǎng)主動進行交換。射頻識別技術(RFID)、傳感器技術、納米技術、智能嵌入技術將得到更加廣泛的應用。

　　美國權威咨詢機構FORRESTER預測，到2020年，世界上物物互聯(lián)的業(yè)務，跟人與人通信的業(yè)務相比，將達到30比1，因此，“物聯(lián)網(wǎng)”被稱為是下一個萬億級的通信業(yè)務。

　　M2M就是把物與物聯(lián)系起來，以達到人與物、物與物的實時交流，是物聯(lián)網(wǎng)的最直接實現(xiàn)方式。

　　M2M技術，可以在運輸過程中確保昂貴貨物的安全，可以為運輸中的冷藏貨柜監(jiān)測位置和溫度，可以遠程診斷發(fā)動機的狀態(tài)，車主還可以實時接受導航和交通信息。

　　根據(jù)AT&T的評估，到2020年，全球M2M的連接數(shù)量將達到500億。實際上，隨著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)將逐步滲入各個行業(yè)。

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

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

　　看中國傳感器產(chǎn)業(yè)那些差距

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

　　然而，在傳感器迎來春天的時候，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(nèi)人士認為，雖然中國的傳感器市場發(fā)展很快，但本土傳感器技術與世界水平相比仍存在很大差距。

　　這種差距，一方面表現(xiàn)為傳感器在感知信息方面的落后，另一方面，則表現(xiàn)為傳感器自身在智能化和網(wǎng)絡化方面的技術落后。由于沒有形成足夠的規(guī)模化應用，導致國內(nèi)的傳感器不僅技術低，而且價格高，在市場上很難有競爭力。

　　清華大學精密儀器系教授董永貴介紹，中國大致從1980年以后開始重視傳感器技術的研究。經(jīng)過多年的努力，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)品化方面的技術進步還不是很理想，很多傳感器技術，其實國內(nèi)的實驗室研究水平并不是很差，可惜未能充分利用，沒有轉化為進入市場的成熟產(chǎn)品。

　　他說，傳感器技術的研究需要比較長時間的投入，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險很高。

　　根據(jù)董永貴在日本訪問時了解到的情況，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(xiàn)有的東西?！倍蕾F說，這種思路是有問題的，包括我們總是希望引進國外現(xiàn)成的、有自己項目的人才。“都不準備養(yǎng)魚，而是撈一條魚來。”

　　相比于比較大型的儀器設備，傳感器在產(chǎn)品化過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，如果從另外一個方面考慮，這也是一個短處。

　　傳感器行業(yè)的一個特點是，傳感器本身技術含量高，但單只傳感器的價格一般不高。此特點導致的一個結果是，盡管傳感器的技術附加值高，但單純依賴傳感器很難形成可觀的產(chǎn)值。

　　按照董永貴教授的比喻，傳感器有點像中藥里的“藥引”，本身功能很重要，但真正形成規(guī)模還需要依賴整服藥劑才行。國外很多傳感器公司一旦在某種傳感器上有突破，很快會有相關的測量儀器開發(fā)出來。

　　而且，在中國的專利保護機制下，傳感器中辛辛苦苦研發(fā)出來的關鍵技術，往往呈現(xiàn)一種“訣竅”性質，被抄襲后，很難說清楚，企業(yè)也打不起官司。國內(nèi)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)新體系有很大的問題。

　　2012年的時候，一位國內(nèi)傳感器領域的前輩在一次會議上說，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院講課的領袖人物，這個領域研發(fā)的時間長，顯著度不夠，本身是很小的東西，所依據(jù)的物理現(xiàn)象是幾十年、上百年前就發(fā)現(xiàn)的。

　　這位學者指出，這種研究實際上非常辛苦，比如說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(jù)的是蘇聯(lián)幾十年前提出的原理，但是直到這位專家在蘇聯(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)、廣種薄收的領域，我們差距越大?！倍蕾F認為，現(xiàn)在差距有進一步拉大的趨勢。