3月29-31日，深圳國際傳感器與應用技術展覽會（Sensor ShenZhen）舉行，全國各地傳感器廠商紛紛南下，參加這場粵港澳大灣區首次舉行的傳感器盛會。

這次盛會是一個縮影，今年以來傳感產業大小事不斷，繼“芯片”熱潮后，似乎又掀起了一股“傳感器”熱潮，央視《新聞聯播》中以《傳感中國》為主題一連5期發布傳感器科普節目（詳情可參看《央視推出傳感器系列節目》），各地紛紛建起了“傳感谷”——重慶北碚、陜西寶雞、四川德陽、安徽蚌埠、粵港澳大灣區廣州&深圳……與此同時，多條MEMS中試線、量產線也一一動工建設。

許多業界資深人士表示，中國傳感器產業從未有過如此如火如荼的發展態勢，中國傳感器的春天來了！我國傳感器產業羸弱，多年以來不受重視發展緩慢，今天的大好發展態勢來之不易，少不了許多專家學者的建言、推動。

本文數年前發表于中國信息產業權威報紙《中國電子報》，作者是工信部電子元器件行業發展研究中心總工程師、中國傳感器與物聯網產業聯盟副理事長郭源生，文中對今天中國傳感器產業落后的原因與面臨的窘況等進行了分析，提及MEMS工藝技術等共性基礎技術、傳感器產業園等形式的產業生態建設，是我國發展傳感器產業的重要戰略。郭源生認為傳感器產業化發展要想從發達國家獲取核心技術和關鍵工藝是不可能的，需要自頂而下，自力更生。

如今看來，許多建言正在一一落實，我國傳感器產業也迎來了春天！

專家檔案

郭源生，九三學社中央科技委副主任；中國傳感器與物聯網產業聯盟常務副理事長；北京理工大學傳感中心戰略咨詢委員會常務副主任；武漢大學、華東理工、北京郵電等大學兼職教授；全國3D大賽組委會副主任；原工信部電子元器件中心總工程師。國家發改委、工信部、科技部等項目評審專家；參與《中國傳感器產業發展白皮書》 、《中國電子元件行業“十三五”發展規劃》等國家電子信息類規劃的編寫與審定工作。

傳感器與通信、計算機被稱為現代信息技術的三大支柱和物聯網基礎，其應用涉及國民經濟及國防科研的各個領域，是國民經濟基礎性、戰略性產業之一，直接影響到國防安全、經濟安全和社會安全。

在現代控制系統中，傳感器處于連接被測對象和測試系統的接口位置，可直接或間接接觸被測對象，是信息輸入的“窗口”，是數據信息獲取的唯一功能器件，直接影響和決定著系統的功能和性能優劣，許多控制系統因數據采集障礙而無法實現功能。

通俗地講，如果把計算機比喻為人的“大腦”，通信比喻成為“神經系統”，那么傳感器就是 “五官”和“皮膚”，承擔著“感知”環境一切參數和任何數據信息。特別是當前倍受國際關注的物聯網、大數據、云計算技術，乃至智慧城市中的各種技術實現，對于傳感器技術的依賴尤為突出。

國內外發展歷程與現狀

20世紀70年代初，西方發達國家大力發展計算機與通訊技術，忽視了傳感器技術發展，造成了“大腦”發達，而“五官”遲鈍的窘境，傳感器產業相對慘淡。

80年代初，美、日、德、法、英等國家相繼確立加速傳感器技術發展的方針，視為涉及科技進步、經濟發展和國家安全的關鍵技術，紛紛列入長遠發展規劃和重點計劃之中。

傾注人力和物力投資，以年10%-30%的增長率高速發展，在工藝技術與產品上有了明顯的突破，形成了技術領先優勢，占據了國際主要市場。并采取嚴格的保密規定對技術封鎖和控制，禁止技術出口，尤其是針對中國。

日本1979年在《對今后十年值得注意的技術》中列為首位；美國國防部1985年公布的二十項軍事關鍵技術中，被列為第十四項；《星球大戰》計劃、歐洲《尤里卡》計劃、前蘇聯《軍事航天》計劃，英、法、德等國家高技術領域發展規劃中均將傳感器列為重點發展技術，并將其科研成果和制造工藝與裝備列入國家核心技術。

美國認為，計算機技術是核心，敏感技術、光電子技術是關鍵和重點，新材料、微電子技術是支撐和基礎。通信與計算機結合，以及多元化、新技術的融合代表著美國信息技術發展方向。

1991年4月美國政府公布的《國家關鍵技術》報告中，確定了6個領域22項關鍵技術。其中包括傳感器和信號處理，以及與信息技術相關的材料技術、加工工藝等。

2003年美國商業周刊“未來技術發展報告”中，傳感器列為21世紀最具影響和改變世界10大新技術之一。

福布斯認為，當前，甚至今后幾十年內，影響和改變著世界經濟格局和人們生活方式的10大科技產品，傳感器列為10大科技產品之首。

美國國家科學發展基金會認為：

“80年代個人電腦把運算簡化到人們手指尖上；90年代互聯網技術把人們對信息的需求通過網絡變得全球化；本世紀的重大變革就是：通過網絡，把物質世界聯接起來，并賦予它一個電子神經系統，使它具有能夠感知信息的生命，而能夠擔當這一重任的核心就是傳感器”。

每年度財政預算約有69億美元，用于傳感器基礎技術與應用研究，稱其為“Sensor Revolution”（即：傳感器革命）。

目前國際上缺乏制定國際標準的準則與規范，尚未制定出權威性的傳感器標準類型。其敏感機理、敏感材料、使用功能、應用領域等互相交錯及深度融合，難以厘清，各國及行業圍繞著標準劃分的爭論從未停滯，各抒己見、爭論不休，從而導致產品名稱混亂、種類繁多、結構復雜、參數各異等復雜狀況，只能劃分為簡單的物理傳感器、化學傳感器和生物傳感器等大的類別。

例如，物理傳感器有：聲、力、光、磁、溫、濕、電、射線等等；化學傳感器有：各種氣敏、酸堿PH值、離子化、極化、化學吸附、電化學反應等現象等等；生物傳感器有：酶電極和介體生物電等等。

然而物理、化學、生物傳感器中的材料、機理、參數、模型上往往互相滲透、融合，技術、工藝相互交叉現象較為普遍，像力敏、位置、液面、能耗、速度、熱敏、加速度、射線輻射、振動、濕敏、磁敏、氣敏、真空度、生物等傳感器在功能上，壓電效應、磁致伸縮、熱電、光電、磁電效應、電化學反應、熱敏、場效應、壓電、光學、聲波道等等，在產品用途和形成過程中的因果關系互相咬合，既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學類，難以嚴格劃分。

▲傳感器按被測量分類表

常用傳感器分類和命名方式，主要有以下幾種類型：

（1）按轉換原理可分為物理傳感器、化學傳感器和生物傳感器。

（2）按傳感器的檢測信息來分可分為聲敏、光敏、熱敏、力敏、磁敏、氣敏、濕敏、壓敏、離子敏和射線敏等傳感器。

（3）按照供電方式可分為有源或無源傳感器。

（4）按其輸出信號可分為模擬量輸出、數字數字量輸出和開關量傳感器。

（5）按傳感器使用的材料可分為：半導體材料；晶體材料；陶瓷材料；有機復合材料；金屬材料；高分子材料；超導材料；光纖材料；納米材料等傳感器。

（6）按能量轉換可分為能量轉換型傳感器和能量控制型傳感器。

（7）按照其制造工藝，可分為機械加工工藝；復合與集成工藝；薄膜、厚膜工藝；陶瓷燒結工藝；MEMS工藝；電化學工藝等傳感器。

全球產品化的傳感器種類約有2.6萬余種，我國已經擁有約1.4萬多種，大多為常規類型和品種；7000多種可產品化，而在醫療、科研、微生物、化學分析等特殊品種上仍有短缺和空白，存在著較大的技術創新空間。

共性基礎工藝與三大技術創新趨勢

眾所周知，由于敏感機理、敏感材料不同，加之工業現場環境、使用場景，以及被檢測介質與個性化參數、結構等復雜性要求等特點，長期以來傳感器一直處于多品種小批量生產狀態，結合工藝技術的分散性、復雜性影響和設備裝置價格昂貴等因素制約，業界稱其生產過程為制造“工業工藝品”。

各國工程技術人員圍繞著工藝技術協同、融合，在產品規范化、性能歸一化、功能集成化、結構標準化，以及工藝設備和工裝夾具的產業化方面展開了長期的技術開發與創新，形成了一大批不同特色和特點的技術成果。

在美國硅谷傳感器領域，圍繞著以MEMS工藝技術為基礎，根據不同行業和功能的需求，展開的不同封裝結構的各種傳感器產品創新，已經持續了近25年，形成的千奇百怪、五花八門的各種類型傳感器產品，應用領域不斷擴展，得到了各行業的廣泛認同與接受。

正如硅谷MEMS工藝技術創始人丹尼斯先生所說：“20多年來，硅谷傳感器產品一直都是圍繞著以硅基材料為主體的MEMS芯片和不同行業領域的市場應用需求，開展不同結構形式的封裝的產品競爭與創新”。

因此，MEMS工藝技術是各種類型傳感器的共性基礎工藝技術，被業界稱之為傳感器創新源泉。

目前，MEMS成熟工藝有4英寸、6英寸、8英寸、12英寸，伴隨著半導體平面工藝更新換代和不斷升級，工藝設備與裝置水平成熟度增強和價格不斷降低，MEMS工藝也正在向更大尺寸創新發展，工藝成熟度也隨之不斷增強。

產品涉及并廣泛應用于物理、化學和生物傳感器中，在聲敏、光敏、熱敏、力敏、磁敏、氣敏、濕敏、壓敏、離子敏等傳感器中的應用業已成熟。

不僅提高了產業化能力，降低了產品成本，也大大的提高了產品的可靠性、穩定性、一致性，使得產品的分散性、離散性得到了極大改善，可進行規范化與標準化的封裝與生產，在批量化與規模化生產中發揮了重要作用。

2011年，美國行業認為MEMS工藝已經成熟，可以廣泛推廣應用，確立并形成了傳感器產業圍繞MEMS工藝技術和應用兩大方向創新與突破：

一是敏感機理創新與工藝突破。提高了MEMS工藝技術在材料與工藝結構等基礎理論與應用水平，比如在晶體與非晶體、各種半導體材料應用；在硅-硅鍵合工藝、硅薄膜工藝、金屬薄膜工藝等多個領域的工藝技術創新，大大提高了產品生產的微型化、低成本、復合型、集成度等產業化基礎水平。

二是智能化水平提高和應用創新。在多功能集成化、模塊化構架、嵌入式能力、網絡化接口等形成了創新與突破。極大地改善了產用難以對接的矛盾，搭建了生產制造與市場應用橋梁與技術通道，突破了行業在生產和應用長期形成的技術壁壘和發展瓶頸。同時也提高了各行業的產品自主選擇和應用設計能力，大大刺激了應用需求，拓展了市場空間。

同時，美國還明確了傳感器智能化的三大核心技術與創新趨勢：

1、MEMS工藝技術：在微型化、低功耗、低成本、多材料復合、多參數融合；大片集成工藝技術與裝備、微米與亞微米級高精度控制技術、柔性生產工藝技術不斷迭代升級與創新。

2、無線網絡化技術：為適應各種物聯網（傳感網）技術推廣應用，在工業互聯網、人工智能技術、移動智能終端、5G技術標準下的無線網絡化傳感器產品與技術創新。

把移動（手機、車、船、飛機等）或固定物體（機床、樓宇、商場、家庭、山林等）作為安裝和應用傳感器的平臺和智能化節點，實現嵌入式、多功能復合與集成、模塊化構架、網絡化接口等協同式創新，以滿足對一切物體智能化、“無人化”管理與控制的需求。

3、微能量獲取技術：傳感器智能化節點在室內外使用過程中，特別是野外使用環境下，供電問題始終是各個領域推廣應用的一大障礙。圍繞著自然界風能、光能、電磁能等微能量收集與獲取，稱為“微能量捕捉技術”，為傳感器供成為今后技術創新又一方向。

從美國傳感器產業發展來看，呈現幾個特點：

一是在共性基礎技術上下功夫，并注重新技術、新工藝創新應用，不斷提升品質。

二是強調傳感器網絡化、智能化節點技術、能量捕捉技術及協同創新。

三是核心技術都有政府管控、扶持、資助與推動的影子。

四是重點推廣應用領域的引領與帶動作明顯。如軍事工業、裝備制造、物流、生態環境監控（森林防控）、移動醫療、智能家居等。

產業化生態體系與環境建設

借助共性基礎技術和工藝，建立生產可柔性化、工藝規范化、產品標準化的生產體系，尋找產品的配套市場，徹底改變技術和市場的孤島化、碎片化問題是傳感器產業化的關鍵之處。

根據MEMS工藝技術和產品市場應用特點，溫敏、聲敏、力敏、光敏、氣敏、磁敏、頻率等7大類型產品符合產業化技術特點和市場規模化需求，可實現產業化規模生產。

另外，以硅麥克風為代表的聲敏傳感器已經在國內外形成了十大主流特色品牌產品和商家（其中有瑞聲、歌爾國內兩家企業），實現了產業化規模生產。

溫、濕度傳感器美國、德國、瑞士、日本、中國等國家都有規模化生產能力，在未來發展中溫濕度將復合在其他物理量傳感器之中，比如，力敏、磁敏可同時檢測溫濕度參數。

頻率含RF射頻、毫米波等共性工藝技術接近、而參數、功能、應用差異較大的產品，可在同一廠家實現產業化。

特別是在手機、智能交通、生物感知等應用領域具有爆發式增長，具有較大的誘惑力。射頻器件95%仍是歐美廠商主導，甚至沒有一家亞洲廠商進入。為了打破行業壟斷現象，這將成為未來技術創新與競爭的焦點。

與國外相比，我國傳感器產業發展緩慢主要是認識上的差距所致！對傳感器帶有偏見和片面的認識，缺乏國家戰略認識高度。

由于傳感器分屬不同行業和部門，存在多頭管理，在發展上難于取得共識，管理亂象，政策支持缺乏力度導致產業分散，產品不能成為系列化。

1200多家企業中95%以上屬于小微企業，一方面缺乏足夠的人力、物力、工藝技術條件等資源配置，產業化基礎薄弱；另一方面市場準入門檻過高，缺乏相應的應用開發和技術創新能力，產品整體技術水平和參數性能指標，特別是可靠性、穩定性指標與國外同類產品相比要低1～2個數量級，無法滿足市場對企業資質和配套能力的要求。

第三是缺乏龍頭企業引領和行業帶動，缺乏國際化品牌、市場影響力、競爭優勢和基礎研究能力，導致行業內專業化企業數不足3%；核心芯片大都依賴進口，中高檔產品幾乎100％進口。整體工藝技術水平落后國外先進國家10～15年。

針對國內外產業現狀對比和行業特點及存在問題，結合傳感器技術工藝特征，業內期待在經濟、技術優勢和發達地區，聚集國內外數十家以上的傳感器專業性公司和科研院所，組成具有產品技術工藝特色和產業化規模優勢，以及國際市場影響力的產業集群或基地，形成年銷售額1000億元人民幣（150億美元）以上，并以年增長大于20%速度增長的國際化傳感器特色產業園區。

形成以敏感元器件為核心，智能化、網絡化、模塊化等集成應用為創新主體，物聯網、智慧城市為應用目標的產業鏈構架（產業生態），同時具備政、產、學、研、用、服六維一體生態環境，實現產業化集群式發展，形成我國傳感器“雙生態”產業鏈，具有產業特色明顯和區位優勢突出的國際傳感器產業園——即“傳感谷”。

長期以來，我國傳感器產業化未能受到高度重視，與市場需求和作用不相適應，企業均處于小規模生產階段，存在工藝老化、結構不合理等問題，缺乏產業化生產的基礎條件。

核心技術與產品停留在實驗室或小批量生產的初級階段，難以形成和產生規模經濟效益。在國內已有的1700多家企業、大專院校、科研機構中，都有不同程度的研發、小批量生產制造傳感器產品。

由于非專業型、非主流產品的企業比例較高，產值相對較低，重視程度不夠，因此，產值過億的企業僅占總數的5%，產品種類齊全的專業廠家不足3%。與國外相比，在產品品質、工藝水平、生產裝備、企業規模、市場占有率和綜合競爭能力等方面存在較大差距。

新品研制仍落后近10年，而產業化水平落后10-15年。目前我國敏感元件與傳感器大約有60%依賴進口，核心芯片約80%以上依賴進口，物聯網中使用的MEMS 傳感器幾乎全部依賴進口。

致使我國持續增長的龐大市場被國外長期控制與壟斷，不僅造成經濟利益的損失，而且對于國家政治、經濟、軍事等信息安全造成嚴重影響和威脅。

同時，嚴重制約和影響我國物聯網、大數據、云計算、“互聯網+”，乃至智慧城市，特別是軍工與武器裝備水平的整體發展與提高，現實問題與矛盾尤為突出。

此外，我國在國家戰略規劃和產業政策上沒有提到相應高度予以足夠的重視和扶持培育，資源配置偏離行業發展，政策關注度不夠也是傳感器產業化與國際相比存在較大的差距的主要原因之一。

長此已久，使得產業分散、規模偏小、缺少龍頭企業帶動和領軍人才的引領作用，產業鏈不完整，產業融合與聚集度不高，產業空心化加重，與發達國家相比存在較大差距。

問題與矛盾突出，阻礙產業發展

第一，資源匹配和關注度不夠，貸款難、融資成本高的問題長期存在。整體技術裝備落后，自動化生產與檢測水平較低，其生產過程被稱為制造“工業工藝品”產品質量差。而工藝技術裝備的投資需求較大，企業無力進行技術改造和設備能力提升。直接影響科研和生產工藝技術整體能力提高，嚴重影響產業化進程。

第二，科技成果轉化難度較大，科技研發與產業生產脫節。技術創新資源在科研院所，不在企業手中，企業自主創新能力不夠，形成的科技成果轉化缺乏轉化的通道和橋梁，成果和產業化形成兩張皮，實際應用水平較低，科研成果與產業化結合機制和體系不夠健全，產業發展后勁不足和持續性不夠。

第三，人才流動導向偏離，缺乏領軍人物影響力和示范帶動作用。一是基礎理論研究和技術開發科研人員偏少，二是人才培養的專業化、批量化、實用性與傳感器產業化偏離較大，三是人才的流向不能流入傳感器這樣的中小企業，人才的聚集度不高，缺乏領軍人才的培育和和優秀企業家引領作用的發揮。

第四，產業政策扶持力度不夠，企業稅費負擔過重。傳感器產業技術含量較高，人才、技術密集，開發成本大于其他行業，企業負擔過重，在同等高科技中享有稅收等政策較少，企業規模小，各項產業政策扶持條件適應性不夠，難于獲得項目資金支持。

第五，長期受到進口產品沖擊，市場公平性秩序混亂和壁壘太高。成熟領域配套市場長期被國外壟斷和擠壓，導致國內企業在生產規模、品種、質量、價格缺乏競爭優勢，市場反應速度，個性化服務能力不足，缺少規模效應和拉動作用。此外，市場推廣與產品銷售成本過大，約束條件和要求過多，準入門檻偏高，也是進入良性循環的制約因素。

營造“雙生態”產業環境，促進多技術融合及協同發展

業內普遍認為，受市場壟斷和技術封鎖的制約，傳感器產業化發展要想從發達國家獲取核心技術和關鍵工藝是不可能的，需要產業與行業發展的頂層設計，制定出國家層面的統籌規劃和戰略性政策予以扶持。

具體建議內容為以下基本原則和措施：

第一，提升戰略地位，加強統籌規劃，把傳感器定為“國家產業發展重點目標”，列為“國家戰略”項目，在十三五規劃中列為重點支持，優先發展的內容。設立“傳感器產業化發展專項資金”，激勵中小企業發展專業性強、有特色、有特長技術與產品，鼓勵并推動中小企業朝著產業化方向發展。

第二，搭建并促進由政府、大學、科研院所、企業共同建立的國家、行業技術研發、檢測和標準知識產權公共服務平臺。建立傳感器標準委員會，制定傳感器標準體系，加快標準建設。推動并聯合企業、大專院校、科研院所、行業協會、支撐機構，成立產業聯盟。

第三，打造良好的傳感器產業生態環境，創建中國國際傳感器產業園。優化產業發展環境，形成行業資源優勢互補，促進產學研結合，創造上下游整合契機。通過產業聚集、整合、并購，在國內產業優勢突出和相對集中地區，打造技術、產品特色明確，產業鏈完整、具有國際化市場能力的國際傳感器產業園——中國‘傳感谷’。

形成常態化支持與服務和政、產、學、研、用、服六維一體的產業結構完整的功能，以實現產業聚集和規模效應，形成產業鏈完備、結構合理、具有國際影響力和年產值規模的產業聚集區，促進產業化發展及行業整體能力提升。其目的就是使創新真正發揮效能，使產業真正形成特色，使地區具有國際化競爭的品牌和優勢，樹立起國際化市場的理念，立足國際化市場，把地區建設成為具有國際化優勢與特色的地區名片。