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中国传感器发展技术部分有待加强 两万国内仅能

发布日期:2021-03-17 13:02

  近几年,随着物联网、云计算、大数据、MEMS、无线数据传输等技术的发展,智能手机、汽车电子、医疗电子、安防电子、智能仪表、智能化设备等产业的发展也进入了快车道。行业的健康发展?日前,由中国电子元件行业协会敏感元器件与传感器分会主办、广东奥迪威传感科技股份有限公司承办的“2015物联网感知层产业高峰论坛”召开,与会的国内外专家与企业家普遍认为,联合创新将是加速推动我国传感产业发展的重要策略。

  近几年来,随着信息产业在国内的迅速发展,引起了国家对信息技术产业越来越高的重视。特别是在国家新发布的《中国制造2025》中,新一代信息技术产业更被提高到了国家发展重点领域的首要位置。作为该产业的基础,中国传感器行业的发展,将对新一代信息化、产业化发展起到重要推动作用。

  对此,中国电子元件行业协会秘书长古群表示,由于物联网行业的推动,中国传感器行业的年增长率远高于国内其他行业的平均水平,特别是在2015年上半年,这一特征表现得更加明显,中国传感器行业呈现较好的发展态势。然而,与全世界生产的超过2万种产品品种相比,国内仅能生产其中的约1/3,整体技术含量也较低,是目前急需改变的一个状态。

  预测国内传感器行业的发展,可以从三个方面来进行分析:一是市场需求,或者说市场是否有强大的驱动力;二是产业基础,即是否拥有与产业相匹配的企业群;三是技术支撑,即是否有新技术的进展或突破支撑行业的快速发展。

  在市场需求方面,国内在汽车制造、智能设备、医疗设备、仪器仪表等行业的产业规模很多都已接近或超过了欧美发达国家,但作为其中含金量最高的传感器的应用比例,却远低于欧美发达国家水平,其中有极大的缺口需要补充。另外,随着国内物联网行业的发展,一个庞大的新市场也正在逐渐展露出来。

  在产业基础方面,目前国内与传感器相关企业及科研院所已超过1000家,其中部分企业和研究单位均已形成一定规模,具有了较好的产业化基础。但是,从整体上讲,国内目前的传感器生产企业仍处于无序发展状态,市场竞争激烈,没有国际型传感器生产企业出现,缺乏引导型企业,降低了国内传感器行业在国际市场上的竞争力。

  德国传感器技术协会副主席Christoph Kleye认为,在各种传统类型传感器发展的基础上,目前传感器技术新的发展方向主要包括微型化、复合化、数据化等几个方面。其中微加工技术(MEMS)的发展已接近成熟,国际上已开始用于大批量传感器产品的制造,国内也有数十家企业和研究单位在从事微加工技术在传感器制造方面的应用与研究工作。复合化是一个传感器可以包含多个功能,它可能是通过微加工技术在一个芯片上构建多个传感模块来实现的,也可能是通过将多个或多种传感器按一定的方式组合封装而成的。

  可以看出,微加工技术和精密封装技术对传感器的复合化有重大的影响。传感器的数据化指数字信号传感器以及在数字信号基础上开发的智能传感器的研究与利用。简单的智能传感器包括数字信号传感器和部分控制单元模块,可以实现探测、自检、信号处理与转换功能,是一个单独的传感器系统;在此基础上再添加自带电源或无限通信系统,就形成了智能传感器的概念。总体上说,智能传感器是一种具有独立探测和信号处理与转换能力的、能够自检的、有通信功能的、主动式传感系统。它既可以单独使用,也可以作为一个大的传感器系统的感应节点使用,能够大量减少大系统的信息处理量,有效降低使用传感器的技术门槛,方便用户的使用和进一步开发,可以极大地扩张传感器的应用范围及市场容量。

  中国工程院院士、清华大学副校长尤政表示,国内传感器行业无论是现状还是未来发展前景都处于向好状态,发展空间较大。但行业整体水平偏低,缺乏能够引领行业发展的标杆性企业,行业发展布局不清晰,这些都是亟待完善的问题。

  国内传感器行业的发展目前仍处于发展期,仍有较大的发展空间。有专家指出,有5个方面的问题需要特别关注:第一,国内传感器行业要解决的是有无问题。相比世界的两万余种传感器类型,国内传感器种类还有大片空白需要填补。第二,数字传感器和主动式传感器的开发,将有效降低下游产品开发的技术门槛,为国内传感器应用市场的开发带来较大的空间。第三,复合式传感器在市场应用方面具有更大的优势。第四,微型传感器目前在国内开发的技术门槛和成本较高,但其巨大的应用前景不容忽视。第五,传感器应用方案的开发将为下游应用市场带来更大活力。

  在具体应用领域,汽车电子、智能手机、安防电子、医疗电子、智能交通、环境监测、电子标签等都属于传感器的应用大户。特别是物联网行业,需要巨量的数据采集信息节点,将对传感器行业的发展起到积极促进作用。

  目前,我国传感器产业布局基本形成,也取得了一定的成绩。拥有了基本齐全的产品门类,中低档产品基本满足市场需求,设计、研发和应用水平有了一定的提高。可以说,我国基础零部件和元器件总量规模已居世界前列。但我国工业在国际竞争中仍然处于弱势地位,与工业发达国家相比仍存在着阶段性差距,高端基础件对外依存度较高。

  具体表现在以下几个方面:1.产业集中度较低,中低档产品产能相对过剩,中高档传感器产品几乎100%从国外进口,缺乏龙头企业;2.研发及自主创新能力薄弱,核心技术受制于人,新原理、新开发凤毛麟角;3.行业共性技术研究缺位,传感器的设计技术、可靠性技术、封装技术、工艺装备技术未有突破;4.政策缺位,在发展上没有取得一致共识,管理分散,政策支持分散。

  为了促进国内传感器行业的健康发展,国内可以从如下几个方面进行借鉴;1.注重创新和研发;2.注重人才培养体系结构的完善;3.科学合理地进行产业链分工;4.重视顶层设计,引导产业发展;5.加强产业政策和法规的有力保障。

  国内传感器生产企业较多,但许多企业规模较小,盈利能力不足,很难抵抗未来的风险。国内传感器生产企业应发挥自身优势和特点,从而获得较好的发展机会。对此,尤政指出,可以考虑以下几个方面:首先,关注已有客户,了解客户需求,从而增强客户粘性;其次,利用社会资源,通过产学研联合或服务外包的方式强化自身研发能力,提高新技术、新产品的市场转化效率;再次,利用联合优势,与行内企业合作,共同开发,从而获得技术和市场优势;最后,关注市场变化,开拓市场需求,寻找新的盈利点,从而在细分领域形成优势,也是企业强化自身能力的一个重要方面。

  国家对传感器行业发展的布局与引导,对促进我国传感器行业健康发展具有重大意义。如通过制定行业标准,可以使国内传感器行业的发展更加规范化和标准化;通过引导国内科研院所对传感器发展关键新技术的研究,为我国传感器行业的未来发展打好技术基础;通过制定发展规划为我国传感器行业的发展指出方向等等,都将对我国传感器行业的健康发展起到重要的推动作用。

  2014年,我国电子元件行业运行情况整体向好,重点骨干企业实现销售收入同比增长10.5%,利润总额同比增长6.77%。2014年运行特点是行业内并购重组活跃、海外扩张成果显著、行业两极分化趋势明显。2015年,在世界经济形势复苏缓慢的大背景下,我国宏观经济增速下滑,行业竞争日趋激烈;劳动力成本增长较快,企业负担加重。但与此同时,我国对核心基础产业的重视程度达到前所未有的新高度,相继出台强基工程等多个重大扶持专项。穿戴式设备、智能家居、高档数控机床和机器人、新能源汽车、智能电网、医疗电子等新兴市场将有望获得高增长;3D打印、机器人、工业4.0等新的制造技术将助力电子元件行业向智能制造转型。针对未来十年电子元件行业面临的机遇与挑战,我国电子元件行业转型升级的成败将对“工业强国”的战略目标的实现起到重大影响。

  传感器、MEMS和物联网感知层都有自己的标准体系,但三者有所不同,MEMS并不等同于传感器,传感器也不都应用在物联网感知层,所以三者是互相交叉的关系。

  目前,国内外传感器相关标准总体上缺失严重,主要由以下几个原因造成:1.市场本身虽然体量大,但是应用领域细分,产品种类多,批量小,标准化难度大;2.作为整机或系统的前端、配套,一般被整合进仪器仪表等终端产品中,自身的标准化未被充分重视;3.每个细分市场均由几家大公司控制,用研双方对于标准统一的需求不强烈。

  国内已经在积极修订SJ标准中标龄较长的压敏、热敏元件标准;同时在MEMS器件、汽车电子和物联网总体架构领域开展了相关标准的研究与制定工作;此外在国际标准方面,我们积极组织国内相关单位及专家,逐步制定国际标准。

  德国传感器技术协会副主席Christoph Kleye:用创新推动工业传感器的发展

  当前已经有数十亿的人类通过互联网连接在一起,而今后将有数百亿的机器通过物联网连接在一起。传感器是连接自然世界和电子信息世界的桥梁,物与物之间的协作离不开数字式传感器。可以预见在不久的将来,将有越来越多的传感器被运用到可穿戴式设备、智能家居、智能工厂、自动驾驶、工业物联网和工业4.0中,工业产品的智能化发展将成为传感器市场的强大驱动力。在过去十年中,中国的工业发展为数控机床和工业传感器等产品带来了很多机会;然而在下一个十年,我们的传感器如果不和物联网的发展趋势相结合,则很难继续保持强劲的发展势头。

  为了适应未来的发展,我们的传感器需要在复杂性、功能性和安全性方面进行创新和突破。数字化的界面、智能的实时信号处理能力、传感器自带的安全功能和较高的可靠性,以及定制化的产品,全都是未来传感器发展的趋势。传感器厂商需要加强和客户的合作,为客户量身打造适合他们应用的产品,带给客户独一无二的价值。

  新技术浪潮正在袭向各行各业和社会的各个角落,这是一个巨变的时代,传感器无处不在。从感知层,到传输层,再到应用层,涉及方方面面,与之相关的各个企业和机构,共同组成一个个生态圈。

  生态圈具有如下特征:1.组织形态的变化:互联网的高度公开、便捷,导致企业组织边界逐步模糊,趋于社群化。2.客户需求的变化:不再是简单的产品和服务购买,往往会有更全面系统的需求。这导致产品和服务高度复杂化,超出了独立产品或者单个企业的满足能力,需要更多的相关企业、产品、服务形成有机的组合才能满足客户需求。3.竞争优势的泛在化:生态圈在技术、市场方面的协同效应会转化成竞争优势,表现在业务技术的各个层面。

  未来的竞争,是生态圈的竞争,企业或者自行组建产业生态圈子,或者寻找合适的圈子加入其中,否则在竞争中就会处于从属、被动地位。因此,企业应该量力而行,根据企业定位和发展阶段积极应对。

  广东奥迪威传感科技股份有限公司董事长张曙光:《中国制造2025》对中国传感器行业是一次机遇

  《中国制造2025》强调了制造业是国民经济的主体,对于中国传感器行业来说,这是一次机遇,也是一个挑战。

  目前,国外企业在全球传感器市场中的占比超过70%,大型传感器企业技术研发基础雄厚,均形成了各自的技术优势,整体市场的竞争格局已初步确立。通过兼并重组,掌握技术标准和专利,在“高、精、尖”传感器和新型传感器市场上逐步形成垄断地位。在大企业的竞争压力下,中小企业可向“小(中)而精、小而专”的方向发展,开发专有技术,产品定位特定细分市场。

  中国传感器行业发展的着力点包括如下几个方面:1.升级传统模拟传感器的制造工艺及技术,提高竞争力。2.依托于中国市场,与国际大型芯片商配合设计传感器应用方案,加快市场导入速度,降低应用成本。3.建议政策上推动MEMS传感器技术从重点行业向民用市场扩散,形成产业基础。4.与大学、科研院所合作,跟踪和研究新型传感器的原理

  随着世界制造产业的更新与转移,亚太地区成为最有潜力的未来市场,未来几年亚太地区市场份额将持续增长,预计2016年将提高到38.1%。我们认为,中国在传感器市场还有很大的增长空间。

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