春節期間，中央電視臺罕見地制作了《傳感中國》系列節目，并在《新聞聯播》等重要欄目中播放，有力地向全國人民科普了傳感器（相關內容參看《罕見！央視推出傳感器系列節目》）。 但是，傳感器為什么重要？中國為什么要發展傳感器？中國傳感器產業面臨著哪些嚴峻的問題？ 無處不在的傳感器 我們所知道的大國重器，都極度依賴傳感器。 “遼寧號”“山東號”航空母艦、093型攻擊型核潛艇、094型彈道導彈核潛艇、055型導彈驅逐艦、殲20戰斗機……等等，無不遍布各種光電、紅外、慣導傳感器。 東風–31A、東風–41、東風–5B等洲際彈道導彈，以及其他各種制導武器，依賴慣性測量單元（IMU）、激光傳感器、紅外傳感器、毫米波傳感器、光電傳感器、雷達等各種傳感器進行制導，以精確命中目標。

▲國內制導武器的主要制導方式 可以說，現代武器，就離不開傳感器。 中國“天空”空間站核心艙“天和”號，是空間站的管理和控制中心，負責空間站組合體的統一管理和控制，擁有核心傳感器300多個，測量長達900多路信號，傳感器全部為自主研發，感知、控制著整個空間站的各項數據。 神舟十三號載人飛船與中國空間站天和核心艙，實現首次徑向交會對接，主要功臣就是我國航天科工某所自主研制的微波雷達，微波雷達相繼導引天舟二號、神舟十二號、神舟十三號飛船與天和核心艙完成交會對接。

▲在微波雷達引導下，首次載人飛船在太空實施徑向交會對接 中國空間站機械臂，可用于飛行器的捕獲、輔助航天員艙外活動、艙外貨物搬運、艙體狀態檢查、載荷照料等重要任務，是空間站最具實用價值的工具，其核心是中國航天科技集團公司某所歷時10年研發的3款傳感器，打破了國外企業在該領域的技術壟斷。 其中，六維力傳感器是三款傳感器中結構最為復雜、研制難度最大的一款，能夠同時測量三個方向上的力分量和轉動時的力矩分量；一維力傳感器主要負責機械臂末端執行器在實施目標抓取和拖動功能時，對拖動力進行監測；一維力矩傳感器則用于感知機械臂關節轉動時所承載的力矩，實現整臂的柔順控制。

近幾年火熱的自動駕駛技術，無論是哪種方案，都至少需要用到攝像頭、毫米波雷達、超聲波雷達、激光雷達等數種傳感器，進行信息感知。

▲特斯拉自動駕駛圖像識別 一部手機里面有10+個傳感器，一輛汽車有300+個傳感器，一列高鐵有2400+個傳感器……在制造業、在人工智能、在物聯網、……傳感器無處不在。 從上面這些例子，我們可以看到傳感器很重要，幾乎沒有任何現代信息技術可以離開傳感器的應用。

因此，傳感器技術被列為現代信息技術三大支柱之一，另外兩大支柱是通信技術和計算機技術，代表性科技就是文首說的5G通信和芯片。 傳感器是構建智能工業和智能社會大廈的基石，如同一座數百米的高樓建筑，離不開深入地下幾十米的地基。 我國在“十四五”規劃綱要中明確提出，要聚焦傳感器等關鍵領域，加快推進基礎理論、基礎算法、裝備材料等研發突破與迭代應用。 日本、德國、美國、俄羅斯等國家，也先后將傳感器列入國家科技發展戰略中。

美國著名商業雜志《福布斯》曾經做過評選調查，列出了改變世界和人們生活的10大科技產品，將傳感器列排在首位。

傳感器是人類創造出來，賦予機械以感知能力的科技。試想一下，如果一個人沒有了視覺、聽覺、嗅覺、觸覺、味覺等等感知，只剩下思考和行動的能力，那這個人能做的事情將非常有限。 而這，就是傳感器對于現代科技的意義。 傳感器撬動了多大的市場？ 從1883年全球首臺恒溫器正式上市，到20世紀40年代末第一款紅外傳感器問世；直到現在，全球傳感器的種類已高達35000余種。 從技術和應用類型來看，傳感器分為溫度、壓力、超聲波、流量、電阻、圖像傳感器等；從學科來看，包含聲光電等，傳感器還分為化學、物理、生物傳感器等；從產業布局上來看，分為消費級、汽車電子、工業級、醫療傳感器四種。

▲傳感器分類表 根據中商產業研究院、前瞻經濟學人等機構的預測，2019年中國傳感器市場規模2188.8億元，同比增長12.7%，2020年中國傳感器市場規模將突破2500億元，2021年增至2951.8億元。

2021年中國傳感器市場規模近3000億！ 然而，這僅僅是傳感器市場的規模，作為數字生活的起點，傳感器撬動起了萬億市場。 日常生活中，我們對傳感器感知較多的，是智能家居、可穿戴設備、智能移動終端等領域。 以可穿戴設備為例，一個耳帶設備（主要為藍牙耳機），有語音交互、健康監測及助聽等功能，依賴于MEMS麥克風、距離傳感器等傳感器。 一塊智能手表/手環，常規的擁有心率、血氧、運動模式監測等功能，高級些的甚至有海拔氣壓、血壓、ECG心電等監測功能，這些功能依賴于相關的光電傳感器、壓力傳感器、陀螺儀等傳感器。 那么可穿戴設備的市場有多大？ 根據2022年3月著名市場調研機構IDC發布的《中國可穿戴設備市場季度跟蹤報告，2021年第四季度》數據顯示，2021年耳戴設備市場出貨量7,898萬臺；2021年手表市場出貨量3,956萬臺；2021年手環市場出貨量1,910萬臺，2020年到2021年手環市場平均價格從27美金漲到34美金。 據《財富》調查報告顯示，健身可穿戴設備市場規模已達到363億美元，復合年增長率將達15.4%，據預測，2028年該市場規模將超過1100億美元，約合7000多億人民幣。

而這僅是可穿戴設備市場！智能家居、智能移動終端等市場規模，更遠在可穿戴設備之上。 如果沒有先進的傳感器，我想人們很難說服自己購買一塊與傳統手表差不多的“智能”手表/手環，某種意義上來說，“智能”二字是靠傳感器賦予的。 手表/手環可以感知你的心率、血氧情況，可以監測現在的氣壓計算現在的海拔，甚至可以做血壓監測、ECG心電監測，更進一步掌握身體情況……這些，都是傳統手表、電子手表無法做到的，也是驅動人們去購買的因素。 然而無論是華為手表、小米手表還是OPPO手表等各“國產”可穿戴設備品牌，里面裝著的傳感器，90%以上都是意法半導體（ST）、博世、英飛凌……等國外品牌產品。 VR/AR設備、元宇宙、智能車輛網、物聯網、人工智能……這些應用場景組成了我們的數字經濟，這其中傳感器的身影無處不在。 根據中國信通院發布的《中國數字經濟發展白皮書》顯示，我國數字經濟規模達22.6萬億，占GDP比重達30%，而數字經濟的起點，就是傳感器。

以上，基本屬于傳感器消費電子市場，除了消費電子外，汽車電子、工業電子、醫療電子等領域，也是傳感器發揮重要作用的地方，傳感器所撬動的龐大產業可見一斑。 小小的3000億市值的傳感器，撬動的是數十萬億計的龐大市場。中國傳感器產業都是脖子！ 沒有芯片，華為的新手機用不上5G；沒有壓力傳感器，一座千億級產值的現代化工廠可能就要面臨停工。 國產傳感器市場份額低 根據《中國傳感器發展藍皮書》披露的數據看，“國內中高端傳感器進口占比達80%，傳感器芯片進口更達90%，國產化缺口巨大”。而這只是總體數據，具體到細分市場，許多傳感器細分領域更是慘不忍睹！ 汽車傳感器市場，主要傳感器產品有壓力、溫度、轉矩、氣體、液位、電流、照度、超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達……但國產廠商占比僅2%，其余98%被博世、英飛凌等國外大廠瓜分。 主要原因是車規級傳感器要求嚴格，國產大部分傳感器產品存在不能批量生產、可靠性差、性價比不高等情況，同時國家支持力度、政策不足，汽車企業更傾向于向穩定、成熟的國外企業購買傳感器。 在海洋傳感器市場，我國更是零蛋，這個領域的傳感器100%都是國外進口，我國沒有任何企業能夠自主制造。我國研制的所有海面浮標、潛標、海床基等使用的溫度、壓力傳感器，都是從國外進口的。

▲海洋CTD儀（鹽溫深儀，用于測量海水電導率，溫度和壓力） 在消費電子、汽車電子、醫療電子以及高端工業制造方面，國產傳感器市場占比不超過10%，已經成為業界共識。沒有自己的傳感器設計軟件 現在我們知道，工業設計軟件是中國制造的軟肋，同樣，也是傳感器產業的軟肋。 MEMS技術是傳感器的重要發展技術，目前已經占據1/3左右的傳感器市場，隨著集成化、智能化、低功耗等趨勢愈發明顯，MEMS技術也將越來越重要。 傳感器設計軟件主要是指以MEMS CAD（計算機輔助設計軟件）為首的工業軟件，是MEMS傳感器設計實現電子設計自動化（EDA）的關鍵。 沒有傳感器設計軟件，我們就設計不了MEMS傳感器。傳感器產業最慘的是完全沒有一套國產的、可用的傳感器設計軟件，而傳統工業軟件領域，我們還有華大九天、廣州中望等公司的工業設計軟件產品可以用。

MEMS設計軟件，主要是IntelliSense、Coventor這兩款美國軟件，兩家合計幾乎占據中國傳感器設計軟件100%市場份額。有多夸張？國家高技術研究發展計劃（俗稱“863”計劃），其中MEMS研究項目的30個研究小組，全部使用Coventor的軟件。 如果美國一個制裁，中國企業連一顆傳感器芯片也設計不了！ 制造工藝落后我國高端傳感器核心制造裝備目前主要依靠進口，國內廠商靠自身積累很難進行設備和工藝更新，雖然具備一批自主研發的工藝和產品，但主要性能指標仍和國外差 1～2 個數量級，使用壽命 差 2～3 個數量級。 更先進的MEMS傳感器方面，盡管對芯片制造進程要求不高，我國目前已有不少晶圓芯片代工廠能生產MEMS傳感器芯片，但即使硬件條件與國際水平相近，工藝技術和經驗卻無法達到國外工廠規模生產的標準。 在全球17家主流MEMS芯片代工廠，除了寶島臺灣的臺積電、世界先進、聯電等傳統代工廠，中國本土只有賽微電子收購的位于海外瑞典的Silex入榜，再無其他本土MEMS代工廠入圍，可見中國大陸本土傳感器芯片產業對全球供應鏈影響力幾乎為0。主流MEMS芯片代工廠參看《全球MEMS實力最強的17家代工廠》內容。

可以說中國傳感器產業，從設計、制造到市場，全都是脖子！ 結語 中國為什么要發展傳感器？ 因為傳感器太重要了，對現代科技來說，傳感器是眼睛、是耳朵、是皮膚……是溝通現實世界與虛擬世界的橋梁，是賦予機械以感知能力的人類黑科技。 傳感器撬動了數十萬億產值的龐大市場，從數字經濟、汽車、醫療到現代化制造，都離不開傳感器。 然而我國傳感器產業，無論是設計、制造、市場，從上之下均沒有太多亮點，90%以上依賴進口產品，一旦被卡，傳感器以及隱藏在傳感器背后的龐大產業，將岌岌可危。 中國亟需發展傳感器！ 對本文有什么看法？歡迎在傳感器專家網公眾號本內容底下留言討論，或在中國最大的傳感社區：傳感交流圈中進行交流。

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審核編輯黃宇