數(shù)字時(shí)代，傳感器與集成電路產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展之路

作為大數(shù)據(jù)的來源及控制系統(tǒng)的“窗口”，傳感器的優(yōu)劣決定著一切裝備與裝置的智能化程度和水平，也已成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)和衡量一個(gè)國(guó)家基礎(chǔ)實(shí)力的重要標(biāo)志之一。在數(shù)字經(jīng)濟(jì)全面提升和產(chǎn)業(yè)變革的今天，實(shí)現(xiàn)傳感器的產(chǎn)業(yè)化和規(guī)�；瘧�(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)和智能時(shí)代的關(guān)鍵所在。

數(shù)字時(shí)代 傳感器無處不在

眾所周知，在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中，傳感器處于連接被測(cè)對(duì)象和測(cè)試系統(tǒng)的接口位置，成為系統(tǒng)信息輸入的主要“窗口”，為系統(tǒng)提供控制、處理、決策、執(zhí)行的原始信息�？梢哉f，傳感器直接影響和決定系統(tǒng)的性能。

隨著電子、材料、物理、化學(xué)等多領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，特別是MEMS工藝技術(shù)的成熟和應(yīng)用，滿足市場(chǎng)需求的多功能、微型化、數(shù)字化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的傳感器不斷涌現(xiàn)，成為傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展新熱點(diǎn)。這同時(shí)也為集成電路從通用型向?qū)�業(yè)化發(fā)展提供了有力支撐和技術(shù)創(chuàng)新依據(jù)。

目前我國(guó)已有的1700余家傳感器企事業(yè)單位中，產(chǎn)品達(dá)到10大類、42小類、7000多個(gè)品種。其中，聲敏、力敏、光敏、氣敏、磁敏、溫濕度、RFID、生物等八大類別的主流產(chǎn)品，已經(jīng)具備產(chǎn)業(yè)化技術(shù)基礎(chǔ)，并擁有廣闊的市場(chǎng)需求空間，可形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。而且，在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的帶動(dòng)下，不同系統(tǒng)技術(shù)協(xié)同和智能化標(biāo)準(zhǔn)要求所迫、不同場(chǎng)景下的多維度數(shù)據(jù)描述與智能化節(jié)點(diǎn)、復(fù)雜環(huán)境探測(cè)與邊緣計(jì)算微系統(tǒng)產(chǎn)品將成為今后技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

在應(yīng)用方面，無論是航空航天飛行器、火車、高鐵、汽車，還是移動(dòng)終端，包括機(jī)器人，都是一個(gè)多技術(shù)融合與多維度數(shù)據(jù)聚集的平臺(tái)，是一個(gè)實(shí)實(shí)在在的安裝傳感器的平臺(tái)，其性能優(yōu)劣與先進(jìn)與否的標(biāo)志，就是取決于裝了多少個(gè)傳感器和安裝了什么類型的傳感器，沒有傳感器就沒有大數(shù)據(jù)，更沒有控制模型。例如，新的高鐵每節(jié)車廂安裝了2400余個(gè)傳感器，伴隨著道路與環(huán)境監(jiān)測(cè)，還將有更多的傳感器隨運(yùn)行車輛使用；汽車將成為可移動(dòng)辦公、舒適休閑娛樂空間和智能化節(jié)點(diǎn)，也會(huì)大量使用智能傳感器；智能家電與可穿戴設(shè)備等也都安裝了大量傳感器，可檢測(cè)人體生理參數(shù)指標(biāo)和實(shí)現(xiàn)慢病監(jiān)測(cè)與管理功能。因此，可以確切地說，自動(dòng)化設(shè)備與智能化裝置，以及復(fù)雜環(huán)境與場(chǎng)景監(jiān)測(cè)等數(shù)字化描述，必將為傳感器產(chǎn)業(yè)化提供市場(chǎng)需求和應(yīng)用保障。

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外各種物聯(lián)網(wǎng)示范工程，如智能電網(wǎng)、智能交通、環(huán)境監(jiān)測(cè)、公共安全、智能家居、智慧醫(yī)院等400多個(gè)示范項(xiàng)目，都是應(yīng)用各類傳感器技術(shù)與產(chǎn)品的主要市場(chǎng)，這無疑為傳感器技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了充分的想象空間。

傳感器技術(shù)創(chuàng)新呈四大趨勢(shì)

由此可見，傳感器技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化，不僅是國(guó)際戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，同樣也是關(guān)乎國(guó)計(jì)民生和全社會(huì)安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)保障，這既是傳感器自身發(fā)展所需，也是集成電路創(chuàng)新與發(fā)展的需要。

傳感器技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展趨勢(shì)歸結(jié)為以下四個(gè)方面：

一是敏感機(jī)理和材料創(chuàng)新，因?yàn)橐粋�(gè)敏感機(jī)理的誕生就會(huì)產(chǎn)生新的器件，這個(gè)新的器件很快能突破和創(chuàng)造新的應(yīng)用，這是敏感材料敏感機(jī)理所形成的。

二是MEMS工藝技術(shù)，它與半導(dǎo)體工藝相互滲透、相互依存、緊密關(guān)聯(lián)。

三是器件的創(chuàng)新，圍繞著MEMS工藝而形成不同器件、不同封裝結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新。在同一個(gè)MEMS芯片上，根據(jù)應(yīng)用不同，封裝不同結(jié)構(gòu)和類型的敏感元件和傳感器，并能與集成電路進(jìn)行同步設(shè)計(jì)和一體化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)新。

四是網(wǎng)絡(luò)化和智能化，一個(gè)或多個(gè)敏感元器件，外加數(shù)字電路和網(wǎng)絡(luò)接口，加上算法軟件，進(jìn)行組合形成智能模塊。

從應(yīng)用角度來看，可穿戴設(shè)備是一個(gè)復(fù)合型、多功能、通過算法實(shí)現(xiàn)的智能傳感器。工業(yè)領(lǐng)域的“可穿戴設(shè)備”，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的智能化和節(jié)點(diǎn)化，與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的融合更為具體。

傳感器與集成電路協(xié)同發(fā)展

無論哪個(gè)行業(yè)、哪個(gè)領(lǐng)域，也無論是哪一類智能裝備、設(shè)施與系統(tǒng)裝置，其自動(dòng)化水平和智能化程度，都需要微處理器和傳感器的協(xié)同與融合，形成功能高度集中、控制精準(zhǔn)、算法規(guī)范的微系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)模塊化、個(gè)性化、精準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用。

從目前的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及實(shí)際情況來看，基礎(chǔ)材料的產(chǎn)業(yè)化配套與市場(chǎng)化等瓶頸很難突破，沒有形成共性基礎(chǔ)工藝技術(shù)支撐，沒有形成資本追逐的氛圍，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程較慢，需要在市場(chǎng)準(zhǔn)入、政策扶持、標(biāo)準(zhǔn)制定、產(chǎn)業(yè)融合、技術(shù)創(chuàng)新、戰(zhàn)略定位上進(jìn)一步達(dá)成共識(shí)，加快推動(dòng)行業(yè)發(fā)展，提高產(chǎn)業(yè)化能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)水平。

因此，在對(duì)傳感器的戰(zhàn)略定位上需要進(jìn)一步明確，提高其戰(zhàn)略地位和行業(yè)影響力。首先，需要把傳感器發(fā)展提升到戰(zhàn)略高度進(jìn)行再認(rèn)識(shí)。同時(shí)還要進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)，需要有相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)扶持政策和相應(yīng)的人力、物力資源配置，打造傳感器產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，形成國(guó)家層面的傳感器產(chǎn)業(yè)集群，集中并加大資金投入；其次，要發(fā)揮區(qū)域化的政策優(yōu)勢(shì)，利用地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的需求動(dòng)力和資源優(yōu)勢(shì)，集中發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)集群，培育和營(yíng)造區(qū)域化的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系；最后，加大對(duì)產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新的財(cái)政補(bǔ)貼。另外，人才政策也要統(tǒng)籌考慮，對(duì)高科技中小企業(yè)，特別是對(duì)研發(fā)數(shù)據(jù)采集感知技術(shù)的傳感器企業(yè)，應(yīng)該有特殊的人才培育政策進(jìn)行扶持。

“傳感器企業(yè)沒有敏感元器件就沒有核心技術(shù)，沒有應(yīng)用就沒有經(jīng)濟(jì)效益。”這一語道破產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)系和產(chǎn)業(yè)發(fā)展特征。因此，打造我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，形成傳感器規(guī)模化產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)勢(shì)在必行，也是當(dāng)務(wù)之急。與集成電路協(xié)同發(fā)展更是建立雙生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈和“傳感谷”的必由之路和產(chǎn)業(yè)化希望所在。

傳感器產(chǎn)業(yè)化需要與集成電路協(xié)同發(fā)展，需要打造從數(shù)據(jù)獲取到數(shù)據(jù)傳輸，再到數(shù)據(jù)處理的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。實(shí)現(xiàn)從原材料、裝備工藝一直到最后節(jié)點(diǎn)化的完整產(chǎn)業(yè)鏈，構(gòu)建以“政、產(chǎn)、學(xué)、研、用、服”六位一體的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)平臺(tái)。比如在區(qū)域建立力敏、氣敏、磁敏、光敏、生物敏等傳感器產(chǎn)業(yè)園，從設(shè)計(jì)、材料、工藝，甚至MEMS工藝，搭建公共的平臺(tái)。以集群化方式發(fā)展傳感器產(chǎn)業(yè)，形成有效的合力，并形成規(guī)模效應(yīng)，迎接傳感器國(guó)際化競(jìng)爭(zhēng)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。同時(shí)，通過國(guó)家、地方政策配套與聯(lián)動(dòng)，產(chǎn)業(yè)基金與物理空間同步，形成具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的生態(tài)體系和產(chǎn)業(yè)園區(qū)，聚集國(guó)內(nèi)外傳感器領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)企業(yè)，按照產(chǎn)業(yè)鏈上下游關(guān)系，實(shí)現(xiàn)真正意義上的產(chǎn)業(yè)集群，這必將成為國(guó)內(nèi)外具有競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力數(shù)字產(chǎn)業(yè)化高地，也必將成為國(guó)家和地區(qū)數(shù)字產(chǎn)業(yè)化的一張閃亮名片。

我們必須清楚地看到，在數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，數(shù)字產(chǎn)業(yè)化是必由之路，刻不容緩，是競(jìng)爭(zhēng)的核心與焦點(diǎn)。必須直面應(yīng)對(duì)和迎難而上，形成具有自己特色的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)能力，來應(yīng)對(duì)技術(shù)封鎖和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的影響和沖擊。為產(chǎn)業(yè)數(shù)字化和高質(zhì)量發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的保障，為數(shù)字產(chǎn)業(yè)化探索出創(chuàng)新發(fā)展的新路子。

總之，感知技術(shù)是信息技術(shù)基礎(chǔ)，是智能化系統(tǒng)中信息獲取的“電子五官”，芯片是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的核心，是數(shù)據(jù)處理的“大腦”，5G等通信技術(shù)承擔(dān)著系統(tǒng)的“神經(jīng)”傳輸功能。三者相互依存，構(gòu)成了信息化、智能化的支柱，三者相互依托和賦能推動(dòng)了我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級(jí)快速邁向新的未來。我們期待著智能時(shí)代的到來，更期待著傳感器產(chǎn)業(yè)化為智能時(shí)代及高質(zhì)量發(fā)展創(chuàng)造新的輝煌。