導(dǎo)讀:作為國際競爭戰(zhàn)略的重要標(biāo)志性產(chǎn)業(yè),傳感器以其技術(shù)含量高、市場前景廣闊等特點(diǎn)倍受世界各國的關(guān)注,傳感器發(fā)展支撐著多個(gè)行業(yè)的發(fā)展,我國需要提早謀劃國家傳感器產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展重心,解決當(dāng)前規(guī)模生產(chǎn)中的工藝技術(shù)問題,為推進(jìn)我國傳感器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展創(chuàng)造一片藍(lán)天。
人類自21世紀(jì)開始全面步入信息時(shí)代,從一定意義上講,也就是進(jìn)入了傳感器時(shí)代。在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中,傳感器處于連接被測對象和測試系統(tǒng)的接口位置,成為信息采集的“窗口”,直接影響和決定著系統(tǒng)的功能。許多系統(tǒng)由于被控對象的信息難以采集及無法獲取,從而使得系統(tǒng)功能難以實(shí)現(xiàn),技術(shù)水平難以提升。特別是當(dāng)前倍受國際關(guān)注與研究熱點(diǎn):物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù),對于傳感器技術(shù)依賴迫切程度尤為突出。
溫家寶總理在無錫視察時(shí)明確指出,要“盡快建立中國的傳感信息中心”,“在傳感網(wǎng)發(fā)展中,要早一點(diǎn)謀劃未來,早一點(diǎn)攻破核心技術(shù)”。“知”是建立在“感”的基礎(chǔ)上,沒有“感”就沒有“知”,而各種類型的傳感器是探測和獲取外界信息的重要手段,也正是我們打造“智慧地球”、“感知中國”的核心基礎(chǔ)技術(shù)。
由此可見,作為國際競爭戰(zhàn)略的重要標(biāo)志性產(chǎn)業(yè),傳感器以其技術(shù)含量高、市場前景廣闊等特點(diǎn)倍受世界各國的關(guān)注。傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展不僅為物聯(lián)網(wǎng)提供支撐,還將在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移與技術(shù)升級(jí),以及在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型中發(fā)揮積極影響和作用。與此同時(shí),物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展,也為傳感器技術(shù)提升和產(chǎn)業(yè)發(fā)展拓展了巨大市場空間。
國外傳感器技術(shù)發(fā)展趨勢
傳感器技術(shù)本身變革的3個(gè)方向:微型化、智能化和可移動(dòng)性
傳感器技術(shù)與制造工藝,美、德、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家的著名制造公司處于國際市場引導(dǎo)者的領(lǐng)先地位。從近兩年國際工業(yè)展覽會(huì)展出產(chǎn)品和國際知名廠商技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r分析可以看出,傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢是:數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、智能化技術(shù)、多功能復(fù)合技術(shù)。同時(shí),新原理、新材料、新工藝運(yùn)用的技術(shù)創(chuàng)新不斷涌現(xiàn),新結(jié)構(gòu)、新功能層出不窮。技術(shù)參數(shù)指標(biāo)更加嚴(yán)格,制造工藝更加精細(xì),補(bǔ)償工藝更加完善,外觀質(zhì)量更加精美。各種傳感器的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和可靠性等重要是產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo),也是業(yè)內(nèi)直接關(guān)心的問題。同時(shí),國際各生產(chǎn)企業(yè)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、電路補(bǔ)償與調(diào)整和穩(wěn)定性處理等方面的研究與試驗(yàn),也取得了突破性進(jìn)展。
根據(jù)美國聯(lián)邦政府獨(dú)立設(shè)立的“美國國家科學(xué)發(fā)展基金”(即:NATIONALSCIENCEFOUNDATION)所做的基礎(chǔ)研究報(bào)告中提出:自2010年起每年國家預(yù)算為69億美元,做為聯(lián)邦政府支持物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)項(xiàng)目開發(fā)與研究,并可以獲得大約20%的資金補(bǔ)貼。美國人稱其為“SensorRevolution”(即:傳感器革命),他們清楚地認(rèn)為“之所以稱之為傳感器革命,是因?yàn)闀?huì)涌現(xiàn)出不計(jì)其數(shù)的敏感元器件,通過以往我們幾乎無法想象的方法出現(xiàn)在我們的生活當(dāng)中,來監(jiān)控我們周圍的各種環(huán)境等。然而,一些已經(jīng)存在,更多的正在來臨,使傳感器技術(shù)成為各種力量的積聚點(diǎn)”。從國際整體發(fā)展?fàn)顩r來看,主要有以下幾方面發(fā)展趨勢:
一是傳感器技術(shù)本身變革的3個(gè)方向:微型化、智能化和可移動(dòng)性。
二是無線網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)應(yīng)用。在適應(yīng)野外惡劣的自然環(huán)境與條件,能保持精度高、壽命長、高可靠和長期穩(wěn)定性好,能防竊取、信息安全、保密性等級(jí)高等功能于一體的無線網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)。
三是運(yùn)用新原理、新結(jié)構(gòu)、新材料,以實(shí)現(xiàn)微功耗、低成本、高可靠性等參數(shù)指標(biāo)的提升。如薄膜技術(shù)、光纖、納米技術(shù)、人工假鼻、皮膚、人工手碗、髖關(guān)節(jié)等技術(shù);動(dòng)態(tài)模擬與動(dòng)畫、高倍與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與仿真技術(shù);為野外特殊環(huán)境下傳感器配備和提供的微能量獲取與收集技術(shù)。
四是研發(fā)更高技術(shù)和創(chuàng)新類產(chǎn)品,并重視產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。如地震、颶風(fēng)等自然災(zāi)害預(yù)報(bào)與監(jiān)測類傳感器產(chǎn)品。
五是拓展市場應(yīng)用領(lǐng)域。如自然環(huán)境與生活基礎(chǔ)設(shè)施類產(chǎn)品開發(fā)與工藝技術(shù)研究、復(fù)雜狀況的各種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);例如:跟蹤沙漠、森林、海洋、大氣等條件變化,以及橋梁、道路和建筑等各種無線網(wǎng)絡(luò)傳感器。具體應(yīng)用類產(chǎn)品:
森林溫濕度、稀有動(dòng)植物監(jiān)測;盜伐、火災(zāi)報(bào)警等專用傳感器;建筑結(jié)構(gòu)安全運(yùn)行監(jiān)測傳感器;如:橋梁、高速路、房屋、樓宇等;工業(yè)自動(dòng)化中用于監(jiān)測產(chǎn)品質(zhì)量、性能、生產(chǎn)效率的復(fù)合型傳感器;汽車專用傳感器;用于汽車電子化和行駛安全的各種傳感器;庫存量監(jiān)控RFID:用于現(xiàn)代物流系統(tǒng)管理的無線射頻技術(shù)產(chǎn)品;學(xué)校、機(jī)關(guān)和公眾場所全動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控所用的GPS、RF、超聲波、紅外等傳感器;健康衛(wèi)生類:如:心率、血壓、化驗(yàn)結(jié)果等無線傳輸;穿透成像、介入治療減少創(chuàng)傷;恢復(fù)及增強(qiáng)視力、人造視網(wǎng)膜;人造腦皮層、用外部成像技術(shù)傳遞到植入式的感應(yīng)器件;心臟病患者實(shí)時(shí)監(jiān)測和及時(shí)報(bào)警;探究早老性癡呆病、遠(yuǎn)紫外光譜技術(shù)診斷等醫(yī)學(xué)專用傳感器;城市公共安防類:住家及公共場所可燃性有害氣體報(bào)警、交通樞紐人為危險(xiǎn)隱患、突發(fā)性自然災(zāi)害報(bào)警等傳感器產(chǎn)品。
從國外的傳感器產(chǎn)業(yè)化技術(shù)成熟性角度分析來看,呈現(xiàn)出以下主要發(fā)展特征:第一,重視基礎(chǔ)技術(shù)、基礎(chǔ)工藝和共性關(guān)鍵技術(shù)的研究,保證基礎(chǔ)技術(shù)與基礎(chǔ)工藝處于世界領(lǐng)先地位。第二,重視制造工藝技術(shù)與裝備研究與應(yīng)用。配置優(yōu)良的工藝裝備和檢測儀器,特別是智能化工藝設(shè)備,確保工藝裝備的先進(jìn)性。第三,重視新產(chǎn)品和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品的開發(fā),增強(qiáng)核心競爭力。描準(zhǔn)全球傳感器技術(shù)和市場的發(fā)展潮流和戰(zhàn)略前沿,確定研究課題和產(chǎn)品開發(fā)方向。第四,重視傳感器的可靠性設(shè)計(jì)、控制與管理,嚴(yán)格設(shè)計(jì)符合性控制和工藝可靠性控制,有效的提高產(chǎn)品生產(chǎn)成品率。第五,重視市場競爭,加強(qiáng)市場調(diào)查與分析,快速響應(yīng)市場。注重市場競爭中的個(gè)性化服務(wù)特色,響應(yīng)及時(shí),品質(zhì)優(yōu)良,性價(jià)比高。第六,)重視產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),熟悉系統(tǒng)信息采集過程中,上下游接口聯(lián)接的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的完整性、統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性。
正因?yàn)槿绱耍瑖鈧鞲衅鳟a(chǎn)品品種繁多,規(guī)格齊全,集成化與模塊化結(jié)構(gòu)性能強(qiáng),產(chǎn)品內(nèi)在與外觀質(zhì)量并重。不論外形結(jié)構(gòu)類型千變?nèi)f化,產(chǎn)品品質(zhì)、產(chǎn)業(yè)化規(guī)模技術(shù)水平始終較高,市場配套與服務(wù)能力較強(qiáng),不斷把新技術(shù)運(yùn)用和市場競爭推向新的高度,使同類產(chǎn)品不僅具有在靈敏度、精度、穩(wěn)定性和可靠性等指標(biāo)上的競爭,在新材料應(yīng)用、生產(chǎn)制造工藝與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)水平上,也同樣形成了明顯的競爭優(yōu)勢。
國內(nèi)技術(shù)發(fā)展趨勢與特點(diǎn)
國內(nèi)目前技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新的重點(diǎn)在材料、結(jié)構(gòu)和性能改進(jìn)3個(gè)方面。
長期以來,國內(nèi)企業(yè)過于分散,產(chǎn)業(yè)集中度不高,生產(chǎn)工藝裝備相對落后,缺乏新技術(shù)運(yùn)用創(chuàng)新基礎(chǔ)和動(dòng)力,均以仿造及二次開發(fā)為主,特別在敏感元件核心技術(shù)及生產(chǎn)工藝與國外差距較大,導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)化水平不能適應(yīng)市場快速變換和急劇增長的需求,國際競爭力不強(qiáng),制約和影響了我國敏感行業(yè)的正常發(fā)展。
國內(nèi)目前技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新的重點(diǎn)在材料、結(jié)構(gòu)和性能改進(jìn)三個(gè)方面:
一是敏感材料從液態(tài)向半固態(tài)、固態(tài)方向發(fā)展;二是結(jié)構(gòu)向小型化、集成化、模塊化、智能化方向發(fā)展;三是性能向檢測量程寬、檢測精度高、抗干擾能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定、壽命長久方向發(fā)展。
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推進(jìn),對傳感器技術(shù)提出了新的要求,產(chǎn)品正在向MEMS工藝技術(shù);無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù);新材料、納米、薄膜(含SOI)、陶瓷技術(shù);光纖技術(shù);激光技術(shù);復(fù)合傳感器技術(shù);多學(xué)科交叉的融合技術(shù)方向發(fā)展。
推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略與建議
強(qiáng)化政府統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)和政策扶持作用,改變各個(gè)部門齊抓共管的多頭管理方式。
加強(qiáng)行業(yè)整體協(xié)調(diào)和統(tǒng)一管理是當(dāng)務(wù)之急。強(qiáng)化政府統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)和政策扶持作用,改變各個(gè)部門齊抓共管的多頭管理方式,組織制定行業(yè)發(fā)展整體戰(zhàn)略規(guī)劃,明確行業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)思想和相應(yīng)措施。具體推進(jìn)建議如下:
第一點(diǎn),由國家設(shè)立專項(xiàng)資金或?qū)m?xiàng)基金,作為產(chǎn)業(yè)化扶持和引導(dǎo)資金;并組織專家制定項(xiàng)目指南,明確重點(diǎn)扶持的產(chǎn)品工藝和技術(shù);
第二點(diǎn),制定科技成果轉(zhuǎn)化引導(dǎo)性政策,給予相應(yīng)的稅收減免補(bǔ)貼,宣傳和普及知識(shí)產(chǎn)權(quán)相關(guān)政策和法規(guī),保護(hù)產(chǎn)權(quán)人的根本利益,減少侵權(quán)行為和違法現(xiàn)象。
第三點(diǎn),組織有關(guān)人員制定、規(guī)范行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),減少多品種小批量等雜亂現(xiàn)象,為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)。
第四點(diǎn),加大扶持行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)型的龍頭企業(yè),形成產(chǎn)業(yè)化示范帶動(dòng)作用。并建立多個(gè)產(chǎn)業(yè)化示范基地和地區(qū),用地區(qū)產(chǎn)品品種特色,形成產(chǎn)業(yè)龍頭和行業(yè)品牌,鼓勵(lì)組建以地區(qū)、產(chǎn)品為主要紐帶的產(chǎn)業(yè)集團(tuán),運(yùn)用市場化手段進(jìn)行企業(yè)整合,改善行業(yè)分散狀況。
第五點(diǎn),制定人才培養(yǎng)規(guī)劃措施:①大學(xué)院所培養(yǎng)高端人才;②大學(xué)建立傳感器專業(yè),開設(shè)相關(guān)工藝基礎(chǔ)課程;③制定相應(yīng)的配套政策,營造人才環(huán)境與氛圍,引導(dǎo)國外高端人才和國內(nèi)人才積極創(chuàng)業(yè)發(fā)展。
第六點(diǎn),組建多資源融合、優(yōu)勢互補(bǔ)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟組織,為行業(yè)內(nèi)企業(yè)提供技術(shù)與人才信息服務(wù)、國際市場推廣、技術(shù)引進(jìn)與指導(dǎo)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)審查與修訂,協(xié)助企業(yè)建立和規(guī)范“傳感器技術(shù)研究中心”等相關(guān)服務(wù)。
第七點(diǎn),集中國內(nèi)外各傳感器企業(yè)、大專院校、科研院所的專業(yè)人才,建立以大型企業(yè)為主體,自主創(chuàng)新為主導(dǎo)的“傳感器國家工程實(shí)驗(yàn)室”,推動(dòng)和促進(jìn)以引進(jìn)、消化、吸收為主的“技術(shù)研究中心”和以生產(chǎn)為主體的“產(chǎn)業(yè)化基地”。
綜上所述,傳感器與通信、計(jì)算機(jī)已被國際公認(rèn)為是信息技術(shù)的三大支柱,成為衡量一個(gè)國家信息化程度、科技創(chuàng)新與發(fā)展的重要標(biāo)志之一。在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天,如何強(qiáng)化政策、資金、技術(shù)、人才等資源優(yōu)勢,是推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有效措施和能否占領(lǐng)未來高技術(shù)產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)的關(guān)鍵所在。需要提早謀劃國家傳感器產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展重心,解決當(dāng)前規(guī)模生產(chǎn)中的工藝技術(shù)問題,為推進(jìn)我國傳感器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展創(chuàng)造一片藍(lán)天,進(jìn)一步提高國內(nèi)企業(yè)和行業(yè)知名度和國際影響力,營造國內(nèi)傳感器時(shí)代的春天!