郭源生:國際戰(zhàn)略競爭下的傳感器產業(yè)再認識

眾所周知,信息技術是由感知術、傳輸和處理三大技術構成,即:計算機技術、通信技術、傳感器技術。信息系統(tǒng)的硬件是由三大技術加上信息存儲、反饋與執(zhí)行等構成,而在整個系統(tǒng)中傳遞的信息正是“數(shù)據”。

在數(shù)字經濟體系或系統(tǒng)架構中,貫穿始終或流淌的“血液”就是數(shù)據。在由感知術、傳輸和處理,以及存儲、反饋與執(zhí)行等構成的整個信息系統(tǒng)中,始終傳遞也是“數(shù)據”。然而,作為數(shù)字經濟最核心技術之一,傳感器的產業(yè)化令人擔憂。嚴重制約和影響著數(shù)據采集與所獲取的功能與效率。成為影響和制約數(shù)字經濟發(fā)展的最大的障礙與瓶頸,應當從戰(zhàn)略方面引起高度重視。

戰(zhàn)略定位再認識

依據當前我國傳感器產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和問題,結合當前“十四五”規(guī)劃將至、產業(yè)結構調整與制造業(yè)轉型升級、疫情后數(shù)字經濟產生的影響等幾個方面的綜合因素,進行重新定位。傳感器作為數(shù)據采集的唯一功能器件,是信息技術的基礎核心技術。

眾所周知,信息技術是由感知術、傳輸和處理三大技術構成,即:計算機技術、通信技術、傳感器技術。信息系統(tǒng)的硬件是由三大技術加上信息存儲、反饋與執(zhí)行等構成,而在整個系統(tǒng)中傳遞的信息正是“數(shù)據”。如果把一個人看做成一個完整的信息系統(tǒng),那么五官和皮膚與外界交互的信息就是“數(shù)據信息”,感知器官就是數(shù)據采集裝置,是數(shù)據獲取的核心?,F(xiàn)實中與其相對應的實物器件就是傳感器產品,因此傳感器也被稱為“電子五官”;5G等通信技術被稱為人的神經系統(tǒng);計算機被稱為人體的大腦,負責并承擔數(shù)據處理功能。

因此,應當把傳感器提升到國家戰(zhàn)略高度進行重新再認識,以便價值回歸,受到其應有的重視。應該像扶持集成電路、顯示技術一樣,在國家戰(zhàn)略規(guī)劃中,突出傳感器的戰(zhàn)略地位,并給予相應的配套政策(專項扶持、稅收減免、市場準入)持續(xù)支持,以彌補產業(yè)技術短板與政策缺失。

技術工藝再認識

雖然傳感器是多學科、多技術、多領域的融合體,涉及物理、化學、生物基礎學科,從敏感機理、工藝技術、結構設計、產成品測試、市場應用等全產業(yè)鏈過程,幾乎與材料、機械、電子、數(shù)學、計算機軟硬件、測量、半導體等等所有二級學科緊密相關。生產工藝也極為繁雜,被稱為制作“工業(yè)工藝品”。但是,一味追求產品高精度、高可靠性、高穩(wěn)定性指標就極大地增加了生產工藝技術難度和產業(yè)化水平與能力。經濟效益上不去,創(chuàng)新成果收效甚微。因此,單一器件多功能復合和多個器件集成組合是傳感器技術創(chuàng)新發(fā)展的趨勢。

傳感器單一地追求高精度,標新立異地把產品做到極致是科研領域常常出現(xiàn)的問題。然而,在配套市場和應用場景上,往往需要的是可靠性和穩(wěn)定性指標,以及對使用成本的要求,通過系統(tǒng)的整體功能來體現(xiàn)對傳感器單一指標的要求。甚至是單獨敏感元器件可以同時具備感知兩個或兩個以上的物理、化學量;多個不同物理、化學量敏感元器件集成、復合在同一個芯片上;或者組合成一個組件(模組),形成一個智能化模塊。依據應用場景數(shù)據測量要求,結合多維度識別和軟件算法,來彌補單一追求高精度帶來的諸多問題。

因此,在八大敏感元件采用共性MEMS工藝技術,提高產業(yè)化水平的同時,需要在產品使用功能及技術標準與規(guī)范上下功夫。把多個敏感元件復合,結合軟件處理,組合構成多維度測試和多參數(shù)融合的微系統(tǒng),來彌補片面追求高精度,而給產業(yè)化規(guī)模生產增加的難度,從而減少高精度生產難度和產成品測試成本,提高規(guī)模生產的經濟效益。

產業(yè)化能力再認識

目前全球約有2.6萬種不同類型的傳感器,形成了多品種、小批量的現(xiàn)狀。因此產業(yè)過于“散”,缺乏從研發(fā)設計、功能指標、外形結構以及應用場景的規(guī)范和標準,導致往往為了創(chuàng)新而創(chuàng)新。不僅造成浪費,增加了產業(yè)化難度,也給市場應用帶來了更多的復雜性。

現(xiàn)有的傳感器企業(yè)散落在全國各地、產業(yè)鏈協(xié)同難度較大;生產工藝流程繁瑣復雜、技術要點繁多;工裝夾具獨特、裝備昂貴;企業(yè)規(guī)模偏小、人才集聚和培養(yǎng)難難度大。這些導致產業(yè)化長期處于“尷尬”與“無奈”的境地。更有甚者,把傳感器與集成電路產品、技術、工藝混淆,將其劃分到集成電路之列,導致長期得不到產業(yè)政策的傾斜與支持。

市場協(xié)同與融合再認識

國內外傳感器市場總規(guī)模上年度已突破1870億美元,并以大于10%的平均速度增長,有些領域的市場呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長態(tài)勢。然而,在生產企業(yè)與用戶之間存在著難以跨越的障礙,各自對技術的理解和對方的需求也不盡相同,難以找到有效方法和途徑來貫通和突破。從使用者角度看,存在技術參數(shù)、結構選擇上的高深莫測,一時難以搞清楚,導致“不會用”和“不敢用”現(xiàn)象,也根本提不出詳細內容和不同場景下的特殊使用要求。從生產角度看,廠家對市場應用的場景數(shù)據模型把握不準,產品從結構到性能缺乏柔性化設計,難以提供個性化和精準化的參數(shù)指標,也很難了解用戶需要用什么、怎么用、為什么要這么選。從技術角度看,現(xiàn)實中的場景和狀態(tài)是動態(tài)、多變、復雜的,取什么參數(shù)不僅從現(xiàn)場需要角度考慮,更需要系統(tǒng)整體設計。因此,在數(shù)據采集現(xiàn)場,在傳感器類型、結構與參數(shù)選取上各持己見、各持一詞現(xiàn)象頻發(fā),可謂是“南腔北調”,甚至是“南轅北轍”,差異極大??墒?,選用什么類型的傳感器對系統(tǒng)或裝置裝備性能和智能化水平來說又至關重要。

此外,用戶在對待國內企業(yè)和產品上存在較大的偏見和分歧。在同等情況下,用戶往往選用的是價格大大高于國內企業(yè)的國外產品。尤其是資源壟斷性行業(yè),為了減輕責任和避免麻煩,就形成了“能買國外的就一定不用國內產品”的普遍現(xiàn)象。除對用戶國內企業(yè)的偏見外,有時苛刻的額外條件、繁雜的程序和流程也讓企業(yè)望而卻步。因此,國內企業(yè)即使長期追蹤卻也是無功而返,這樣也逐步抬高了準入門檻和行業(yè)壁壘。

由此可見,產、用之間的障礙與瓶頸成為產業(yè)化發(fā)展的一大障礙。因此,傳感器產品既要向參數(shù)指標的歸一化、標化化、智能化、網絡化方向發(fā)展,同時,也要建立產用之間的協(xié)同創(chuàng)新關系,組建產業(yè)與應用之間的相互信任、相互交流與溝通的信息通道和技術研發(fā)平臺,為傳感器產業(yè)化發(fā)展掃除道路上的障礙。

復合型人才需求再認識

人才協(xié)同是技術融合的前提,是產業(yè)化的基礎保障。然而,目前傳感器行業(yè)內缺少企業(yè)家或龍頭企業(yè)的引領和帶動,企業(yè)內部缺乏復合型技術創(chuàng)新和產業(yè)化的高端人才,特別是國際化領軍人才,使得資本關注度不高,產業(yè)重組和資源整合難于形成。

因此,基礎研究型人才、技術復合型人才、產業(yè)化工程型、國際化視野的人才的培養(yǎng)和聚集至關重要。對傳感器行業(yè)來說,具有戰(zhàn)略頭腦和市場化能力的企業(yè)家人才更是重中之重。

產業(yè)化建議和構想

傳感器產業(yè)發(fā)展問題集中表現(xiàn)為:多品種小批量、產品分散性大、產業(yè)集中度不高、企業(yè)規(guī)模偏小以及專業(yè)化及龍頭企業(yè)偏少。從而呈現(xiàn)出以下五個方面問題:缺人、缺錢、缺技術、缺市場、不夠重視。

在數(shù)字經濟快速發(fā)展的今天,人們必須認識到我國產業(yè)化中的突出矛盾和問題,并應結合我國結構調整與轉型升級,結合“十四五”規(guī)劃要求,結合疫情、國際摩擦升級與環(huán)境變化產生的具體影響,做好戰(zhàn)略定位和頂層設計,配置相應資源,梳理規(guī)范和標準等。其實若要實現(xiàn)我國傳感器產業(yè)化并非難事,紅外熱電堆傳感器的產業(yè)化便是最好的例子。

具體建議如下:第一,明確戰(zhàn)略定位,做好頂層設計。把傳感器產業(yè)化作為數(shù)字經濟基礎的核心,并提升到國家戰(zhàn)略高度來認識,分層次、分階段的持續(xù)培育和支持。第二,挖掘產業(yè)中的問題,彌補短板與瓶頸。從產業(yè)體系和鏈條中的具體問題入手,解決工藝技術、產業(yè)化瓶頸、市場供需矛盾、人才引領作用(特別是企業(yè)家人才)、資源優(yōu)化配置等問題。第三,政策精準配套,資源持續(xù)配置。結合地方產業(yè)配套政策資源,設立國家產業(yè)化專項政策,并在稅收等方面給予優(yōu)惠,針對產業(yè)化進行持續(xù)引領與指導。第四,持續(xù)評估效果,及時調整實施方式。按照產業(yè)化層次、階段、步驟進行分段評價與考核,根據實時狀態(tài)及時修正和調整實施步驟,避免造成經濟損失和更大的機會成本。

根據以上建議,結合區(qū)域產業(yè)文化特征,可在條件具備的地區(qū)建立中國“傳感谷”,努力建設我國完整產業(yè)鏈,打造具備“政、產、學、研、用、服”六位一體的協(xié)同化、專業(yè)化和精準化的“雙生態(tài)”體系。實現(xiàn)傳感器基礎產品的500億元產值,達到系統(tǒng)集成與應用產品千億元級以上的目標,形成具有明顯產業(yè)化特色的國際傳感器產業(yè)集群。

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