今年9月在無錫發(fā)布的《2017—2018年中國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展年度報(bào)告》顯示，2017年，我國物聯(lián)網(wǎng)市場已進(jìn)入實(shí)質(zhì)性發(fā)展階段，全年市場規(guī)模突破1萬億元，預(yù)計(jì)2021年，我國物聯(lián)網(wǎng)平臺支出將位居全球第一。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)中最關(guān)鍵的是獲取信息的感知技術(shù)，即傳感器技術(shù)，它是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。“目前來看，傳感器技術(shù)發(fā)展已成為衡量和引領(lǐng)一個(gè)國家科技發(fā)展的重要標(biāo)志，在我國現(xiàn)有的420多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)示范工程項(xiàng)目系統(tǒng)中，均大量使用了各種類型的感知技術(shù)和傳感器產(chǎn)品。因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用在很大程度上取決于傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而當(dāng)前，傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的瓶頸和短板，嚴(yán)重制約和影響著物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的發(fā)展。”中國傳感器與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長郭源生在日前于徐州舉行的2018國際(徐州)傳感器與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)峰會(huì)上說。
物聯(lián)網(wǎng)為傳感器發(fā)展提供想象空間
據(jù)了解，2017年以來，全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備規(guī)模、普及率和企業(yè)級應(yīng)用項(xiàng)目呈爆發(fā)式增長，物聯(lián)網(wǎng)解決方案漸趨成熟。全球物聯(lián)網(wǎng)市場有望在10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模普及，到2025年，市場規(guī)?；?qū)⒊砷L至3.9~11.1萬億美元。如此看來，物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，為傳感器技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用拓展了充分的想象空間。
物聯(lián)網(wǎng)是以“物”為主體，以信息傳輸和控制為目的“信息系統(tǒng)”。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)架(感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層)中，感知層是數(shù)據(jù)源頭，為計(jì)算與處理提供有效的數(shù)據(jù)信息。物體在實(shí)現(xiàn)信息交換功能中，首先是能夠主動(dòng)發(fā)出身份、形態(tài)、行為和所處環(huán)境的信息，以便于系統(tǒng)識別和應(yīng)用處理。因此，物聯(lián)網(wǎng)是以物體數(shù)據(jù)信息為中心，圍繞著對物體固有和賦予其信息的有效獲取(或讀取)，來實(shí)現(xiàn)對被測物體各種數(shù)據(jù)信息的控制與管理，使物體實(shí)現(xiàn)并具有智能化的功能。“物體發(fā)布的信息取決于安裝的傳感器。從傳感器的角度來看，無論哪種裝備，只不過是傳感器的安裝平臺，智能化程度和功能的優(yōu)劣，往往是看其安裝了什么樣的傳感器和安裝了多少傳感器而已。”郭源生說。
在我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中，傳感器技術(shù)水平與國外發(fā)達(dá)國家相比還有很大差距，特別是在高端產(chǎn)品市場。郭源生表示，原材料、元器件、裝備是工業(yè)體系中的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，相互制約、互為瓶頸，長期制約和影響產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和技術(shù)創(chuàng)新水平的提升，也是我國基礎(chǔ)工業(yè)長期積累形成和難以擺脫的一個(gè)循環(huán)怪圈。與工業(yè)發(fā)展整體相仿，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展同樣受到以上三大因素的制約和影響。他指出，目前國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)存在理論系統(tǒng)體系不夠完整，缺乏完整、系統(tǒng)化的標(biāo)準(zhǔn)體系，缺乏合理的頂層設(shè)計(jì)等問題，導(dǎo)致孤島化、碎片化現(xiàn)象嚴(yán)重。這其中最主要的是感知技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，相關(guān)敏感元件生產(chǎn)技術(shù)不能形成突破，成為技術(shù)升級的障礙。
物聯(lián)網(wǎng)孕育傳感器技術(shù)“革命”
“之所以稱為傳感器‘革命’，是因?yàn)閭鞲衅髯陨韺l(fā)生質(zhì)的變化。除了市場需要呈爆發(fā)式增長外，還會(huì)不斷涌現(xiàn)出新原理、新技術(shù)、新工藝、新材料等創(chuàng)新技術(shù)和產(chǎn)品。在信息化過程中，傳感的技術(shù)應(yīng)用使物體有了‘生命’，改變了物質(zhì)世界，也迫使我們改變原來的生活方式和行為。”郭源生說。
中科院半導(dǎo)體所研究員、博士生導(dǎo)師潘教青告訴《中國電子報(bào)》記者，由于物聯(lián)網(wǎng)對傳感器提出了功耗低、壽命長、穩(wěn)定性好、價(jià)格低的要求，因此，要求業(yè)內(nèi)技術(shù)人員要不斷開發(fā)采用新原理、新方法的傳感器，以滿足不斷發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的需求。
針對物聯(lián)網(wǎng)市場應(yīng)用，郭源生表示，傳感器產(chǎn)業(yè)正圍繞工藝技術(shù)和應(yīng)用兩大方向?qū)崿F(xiàn)突破。工藝技術(shù)的突破主要表現(xiàn)在：一是敏感機(jī)理創(chuàng)新與工藝突破，如提高材料、工藝、微型化、產(chǎn)業(yè)化等基礎(chǔ)水平等;二是智能化，即功能集成化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化，主要以MEMS工藝為代表;三是特殊環(huán)境下的供電技術(shù)，即微能量獲取與捕捉技術(shù)。應(yīng)用突破的要點(diǎn)是打通產(chǎn)用瓶頸和障礙，搭建產(chǎn)業(yè)與市場橋梁，形成與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)協(xié)同和人員跨界協(xié)同，構(gòu)建應(yīng)用創(chuàng)新體系和平臺。他強(qiáng)調(diào)，圍繞傳感器技術(shù)應(yīng)用平臺創(chuàng)新無處不在，家庭智能終端的普及和機(jī)器人應(yīng)用家庭化，將帶來智慧養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)對傳感器應(yīng)用的新突破。
協(xié)同攻克傳感器“卡脖子技術(shù)”
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年，中國傳感器市場規(guī)模超過1800億元，增速達(dá)24.1%，未來5年，中國傳感器市場的年復(fù)合增長率將達(dá)到30%左右。要實(shí)現(xiàn)這樣的增長速度，傳感器企業(yè)任重道遠(yuǎn)。
工信部原副部長楊學(xué)山在2018國際(徐州)傳感器與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)峰會(huì)上指出，傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要成功的企業(yè)和企業(yè)家，傳感技術(shù)的發(fā)展需要以企業(yè)為主體的創(chuàng)新模式。“技術(shù)演化為產(chǎn)業(yè)必須以企業(yè)為主體，企業(yè)把握市場方向和節(jié)奏、風(fēng)險(xiǎn)控制，并獲取利潤。”楊學(xué)山強(qiáng)調(diào)。
除了強(qiáng)化企業(yè)的能動(dòng)性之外，加強(qiáng)傳感器領(lǐng)域的創(chuàng)新體系也十分重要。原科技部副部長吳忠澤對加快發(fā)展國內(nèi)傳感器技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提出了三點(diǎn)建議：一是盡快完善國家傳感器領(lǐng)域科技創(chuàng)新體系。加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，加快建立以創(chuàng)新中心為核心載體、以公共服務(wù)平臺和工程數(shù)據(jù)中心為重要支撐的傳感器制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，建立市場化的創(chuàng)新方向選擇機(jī)制和鼓勵(lì)創(chuàng)新的風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)、利益共享機(jī)制。采取政府與社會(huì)合作、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟或新型研發(fā)機(jī)構(gòu)等新機(jī)制新模式，形成一批傳感器制造業(yè)創(chuàng)新中心，開展關(guān)鍵共性重大技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用示范。建設(shè)傳感器制造業(yè)工程數(shù)據(jù)中心，為企業(yè)提供創(chuàng)新知識和工程數(shù)據(jù)的開放共享服務(wù)。
二是大力加強(qiáng)傳感器關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)。在實(shí)施國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中，按照需求導(dǎo)向、問題導(dǎo)向、目標(biāo)導(dǎo)向，以工業(yè)控制、汽車、通信、環(huán)保等為重點(diǎn)領(lǐng)域，加大研發(fā)投入，形成關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅(jiān)體制。協(xié)同攻克一批傳感器制造領(lǐng)域的“卡脖子技術(shù)”，著力突破核心芯片、元器件、軟件、智能儀器儀表等基礎(chǔ)共性技術(shù)，加快傳感器網(wǎng)絡(luò)、傳感器集成應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新。以MEMS工藝為基礎(chǔ)，以集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)為依托，加強(qiáng)制造工藝和新型傳感器的開發(fā)，使主導(dǎo)產(chǎn)品達(dá)到或接近國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，為實(shí)施國家傳感器產(chǎn)業(yè)提升工程提供技術(shù)支撐。
三是深化科技成果轉(zhuǎn)化制度改革，加快傳感器產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。注重轉(zhuǎn)化機(jī)制創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新，加強(qiáng)對中小企業(yè)創(chuàng)新的支持。引導(dǎo)各類技術(shù)創(chuàng)新要素向企業(yè)集聚，鼓勵(lì)中小企業(yè)發(fā)展專業(yè)性強(qiáng)、有特色的技術(shù)與產(chǎn)品。通過組織實(shí)施應(yīng)用示范工程的方式，集成式推廣重大技術(shù)成果，培育一批傳感器龍頭企業(yè)。
針對傳感器領(lǐng)域企業(yè)多為中小企業(yè)的特點(diǎn)，潘教青呼吁，國家應(yīng)為中小企業(yè)的研發(fā)提供公共設(shè)施和必要的基礎(chǔ)工藝技術(shù)，加大基礎(chǔ)研發(fā)投入，同時(shí)建立區(qū)域性或者國家級的傳感器工業(yè)研究基地。
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