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国内形势中传感器行业的发展情况如何

时间:2020-12-10 点击次数:

国内形势中传感器行业的发展情况如何(图1)

当前社会现状,物联网已成为物联网的核心,物联网的发展需要智能感知、识别和通信等技术,而感知的关键在于传感器及其相关技术,可以毫不夸张地说,物联网的发展离不开传感器。以前曾经有一个粉丝让我分析国内外传感器的现状,作为现代科技的前沿技术,被视为现代信息技术的三大支柱之一,也是被国内外公认为最具发展前景的高科技产业。我国自动化方面的专家指出,塑料工业网,传感器技术的发展直接关系到我国自动化行业的发展状况,传感器技术是自动化行业的强项。说明了传感技术在自动化行业乃至全国工业建设中的重要性。

但是,随着传感器行业的春天来临,中国公众看到的似乎依然是国外半导体巨头的盛宴。业内认为,尽管中国传感器市场发展迅速,但国内传感器技术与世界水平相比还存在较大差距。

这一差距,一方面表现为传感器在感知信息方面的滞后,另一方面也表现为传感器本身在智能化和网络化方面技术上的滞后。因为没有形成足够的规模化应用,导致国内传感器不仅技术水平低,而且价格昂贵,难以在市场上具有竞争力。

现在全球传感器市场主要由几个龙头企业:美国,日本,德国。在全球传感器市场中,美国、日本、德国和中国共占72%的份额,其中中国占11%左右。相对于世界上生产的两万多种产品,中国国内只能生产其中的三分之一左右,而且总体技术水平较低,这是一个亟需改变的状况。

中国传感器的发展现状

我们的国家在20世纪60年代就开始涉足传感器制造行业。1972年,组建了中国第一个压阻传感器研制生产单位;1974年,研制成功中国第一个实用压阻式压力传感器;1978年,建立了中国第一个固体压阻加速度传感器;1982年,首次开展了硅微机械系统(MEMS)和SOI(绝缘体上硅)工艺技术的研究工作。二十世纪九十年代以后,硅微加工技术的绝对压力传感器、微压传感器、呼吸机压力传感器、多晶硅压力传感器、低成本的TO-8封装压力传感器相继问世并实现了产业化。经过30多年的改革开放,我国传感器技术和产业取得了长足的进步,主要表现在:建立了国家传感器重点实验室、国家微米/纳米重点实验室、国家传感器工程中心等科研和开发基地;建立了国家高科技成果转化基地;在“九五”期间,我国成功研制出51个品种86个规格的传感器产品,初步形成了敏感元件与传感器产业。

当前中国传感器产业正处在从传统型向新型传感器发展的关键阶段,新一代传感器呈现出微型化、多功能化、数字化、智能化、系统化、网络化的发展趋势。

传感技术已经发展了很多年,它的技术发展大致可以分为三代:

结构型传感器首先利用结构参数的变化对信号进行感知和转换;

在20世纪70年代开发的固体类型传感器,它是利用材料的某些特性,由半导体、电介质、磁性材料等固体元件组成。例如:利用热电效应,霍尔效应,光敏效应,分别制作热电偶传感器,霍尔传感器,光敏传感器。

三代传感器是后来才发展起来的智能传感器,是微机技术和检测技术相结合的产物,它使得传感器具有一定的人工智能性质。

与国外差距的中国传感器发展。

从发展态势来看,国内传感器厂商占据了中低端市场从三个方面入手:

一类产品占据中低端市场,传统的技术设备手段能够满足绝大多数产品的生产需求,市场发展状况良好。除了个别厂家把个别品种的芯片从国外引进国内封装出相关产品,占据了较大的市场份额外,其它高端产品都被国外厂商垄断。

随着物联网等新兴产业的崛起,传感器产业已成为世界各国争夺高科技发展的重要领域。近些年来,我国传感器产业发展迅速,应用模式日趋成熟。但是,我国的传感器产业由于档次低,技术创新能力不强,出现了一种低端过剩、中高端被国外垄断的市场格局。我国战略性新兴产业发展滞后已成为制约其发展的瓶颈。我国目前已经形成了从材料、设备、系统到网络的较为完整的传感器产业链。从网络接口、传感器和网络通信的融合、物联网体系结构等方面进行了深入的研究。但是,我国的产业层次低,企业规模小,技术创新能力不强,许多企业只是引进国外的零部件进行加工,同质化严重。但由于生产设备落后,工艺不稳定等原因导致产品指标分散,稳定性差。仿效产品在敏捷性上也不尽如人意。而在相对研发突出的领域,却忽视了工业化基础研究,商品化发展严重滞后。当前我国的传感器产品约有6000种左右,而国外则有20000多种,远远不能满足国内市场的需求。中高档传感器占80%,传感器芯片占90%以上,国产化差距很大。而数字、智能、微型化等高科技产品则严重短缺。对高端产品的国家重大装备需求主要依靠进口。但对于传感器和涉及国家安全、重大工程需要的智能仪器仪表,国外往往对我国有所限制。在未来相当长的一段时间里,外资企业的产品占据了国内高端市场的绝大部分市场份额,对高端市场的长期把持,这一势头在短期内不会得到根本改变。

国有企业发展状况处于稳定增长状态,总体上与国外最新技术发展不相适应,除少数厂商外,总体差距有扩大的趋势。原因在于传感器技术发展迅速,工艺和制造设备更新迅速,国内很多新设备厂商无法生产等等。而单机设备的价格则少则几十万,多则几百万美元,绝大多数厂家依靠自身积累难以购置新设备,导致在许多新技术、新工艺方面跟不上国外企业的迅猛发展。

我国传感产业现状。

我国的传感器一方面表现为对信息感知能力的落后,另一方面又表现为传感器本身在智能化、网络化方面的技术落后。因为没有形成足够的规模化应用,导致国内传感器不仅技术水平低,而且价格昂贵,难以在市场上具有竞争力。

从1980年左右,中国就开始重视传感器技术的研究。通过几年的努力,传感技术的研究发展水平还是比较高的。但在产品化方面的技术进步并不理想,很多传感器技术,其实国内的实验室研究水平并不差,可惜没能充分利用,转化成成熟的产品进入市场。

传感技术的研究需要较长时间的投入,一个传感器的研发,要到6-8年才能成熟,一般中国企业承受不了这么长的周期。在传感器研究失败的高风险环境下,中国企业更难承受失败。

在日本企业的研发支持下,许多形不成产品的企业,都能负担得起,10项中只要2-3项能变成产品就可以了。与之相反,我们的许多企业已经准备好取用他人现有的东西。这样的想法是有问题的,包括我们一直希望引进现成的国外人才和自己的项目。没有人会去养鱼,他们只会去捞鱼。

与比较大型的仪器相比,传感器在产品化过程中所需的投入一般都不大,因此比较适合小企业投资。中国在这方面应该占据优势。但是,如果从其他方面考虑,这也是一种弱点。

传感产业的一个特点是,传感器本身的技术含量很高,但是单独的传感器一般价格不高。这一特点导致了传感器虽然具有较高的技术附加值,但单靠传感器却难以形成可观的产值。

一般而言,感应器有点儿像中药中的“药引”,其本身的功能非常重要,但要达到真正的成倍成倍,还需要整个服药。外国许多传感器公司一旦在传感器方面有所突破,就会开发出相关的测量仪器。

此外,在中国专利保护机制下,感应器苦心经营研发的关键技术,往往呈现出“诀窍”性质,被抄袭后,很难说清,企业也打不起官司。尽管国内也有MEMS传感器企业,但都是委托加工,加工企业自己拿来做,加工企业自己拿来做,目前的企业创新体系存在着很大的问题。

国内传感器发展的主要差距。


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