郭源生：国际战略竞争下的传感器产业再认识

编者按：传感器是多学科的高技术聚合物，被称为“工业工艺品”。当前，传感器正在向智能化、微型化、多功能、低功耗、高精度等方向发展。“十四五”期间，我国智能传感器产业将在技术创新和产业规模上取得重大突破，设计与制造技术创新能力将大幅提升，模拟仿真、MEMS工艺、晶圆级封装、个性化测试和软硬件集成能力将达到国际先进水平，产业规模突破千亿元，成为支撑工业互联网和智能制造的新型基础产业。为此，本报特开辟“传感器产业‘十四五’展望”专栏，邀请业内专家把脉传感器产业，从技术、应用、市场全面梳理国内传感器产业的发展状况，为新基建的建设以及新一代信息技术的快速发展提供有力支撑。

在数字经济体系或系统架构中，贯穿始终或流淌的“血液”就是数据。在由感知术、传输和处理，以及存储、反馈与执行等构成的整个信息系统中，始终传递也是“数据”。然而，作为数字经济最核心技术之一，传感器的产业化令人担忧。严重制约和影响着数据采集与所获取的功能与效率。成为影响和制约数字经济发展的最大的障碍与瓶颈，应当从战略方面引起高度重视。

战略定位再认识

依据当前我国传感器产业发展现状和问题，结合当前“十四五”规划将至、产业结构调整与制造业转型升级、疫情后数字经济产生的影响等几个方面的综合因素，进行重新定位。传感器作为数据采集的唯一功能器件，是信息技术的基础核心技术。

众所周知，信息技术是由感知术、传输和处理三大技术构成，即：计算机技术、通信技术、传感器技术。信息系统的硬件是由三大技术加上信息存储、反馈与执行等构成，而在整个系统中传递的信息正是“数据”。如果把一个人看做成一个完整的信息系统，那么五官和皮肤与外界交互的信息就是“数据信息”，感知器官就是数据采集装置，是数据获取的核心。现实中与其相对应的实物器件就是传感器产品，因此传感器也被称为“电子五官”;5G等通信技术被称为人的神经系统;计算机被称为人体的大脑，负责并承担数据处理功能。

因此，应当把传感器提升到国家战略高度进行重新再认识，以便价值回归，受到其应有的重视。应该像扶持集成电路、显示技术一样，在国家战略规划中，突出传感器的战略地位，并给予相应的配套政策(专项扶持、税收减免、市场准入)持续支持，以弥补产业技术短板与政策缺失。

技术工艺再认识

虽然传感器是多学科、多技术、多领域的融合体，涉及物理、化学、生物基础学科，从敏感机理、工艺技术、结构设计、产成品测试、市场应用等全产业链过程，几乎与材料、机械、电子、数学、计算机软硬件、测量、半导体等等所有二级学科紧密相关。生产工艺也极为繁杂，被称为制作“工业工艺品”。但是，一味追求产品高精度、高可靠性、高稳定性指标就极大地增加了生产工艺技术难度和产业化水平与能力。经济效益上不去，创新成果收效甚微。因此，单一器件多功能复合和多个器件集成组合是传感器技术创新发展的趋势。

传感器单一地追求高精度，标新立异地把产品做到极致是科研领域常常出现的问题。然而，在配套市场和应用场景上，往往需要的是可靠性和稳定性指标，以及对使用成本的要求，通过系统的整体功能来体现对传感器单一指标的要求。甚至是单独敏感元器件可以同时具备感知两个或两个以上的物理、化学量;多个不同物理、化学量敏感元器件集成、复合在同一个芯片上;或者组合成一个组件(模组)，形成一个智能化模块。依据应用场景数据测量要求，结合多维度识别和软件算法，来弥补单一追求高精度带来的诸多问题。

因此，在八大敏感元件采用共性MEMS工艺技术，提高产业化水平的同时，需要在产品使用功能及技术标准与规范上下功夫。把多个敏感元件复合，结合软件处理，组合构成多维度测试和多参数融合的微系统，来弥补片面追求高精度，而给产业化规模生产增加的难度，从而减少高精度生产难度和产成品测试成本，提高规模生产的经济效益。

产业化能力再认识

目前全球约有2.6万种不同类型的传感器，形成了多品种、小批量的现状。因此产业过于“散”，缺乏从研发设计、功能指标、外形结构以及应用场景的规范和标准，导致往往为了创新而创新。不仅造成浪费，增加了产业化难度，也给市场应用带来了更多的复杂性。