传感器：物联网发展的根基

　　据工信部不完全统计，中国传感器市场更加呈现出快速增长态势。从2004年的154.3亿元人民币增长到2007年的307.8亿元，2013年的市场突破了1300亿元，部分行业的应用出现了爆发式增长，远超国内各行业平均增长率。　　当神舟飞船与天宫一号成功对接时，通过电视屏幕，人们看到航天地面指挥中心控制着这两个飞行器的行为。因为地面指挥中心通过遥感技术不断向神舟飞船和天宫一号传送指令信息，使他们得以相互联络，并最终结合为一体。　　神舟飞船与天宫一号采用什么设备或仪器联络？科技人员会告诉你，各种传感器。　　何为传感器？传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。　　如果把相连的物体看成我们人体一样的整体协作系统，传感器如同我们的眼睛、鼻子、耳朵等，能够感知到颜色、气味、声音等信息，并将感知的信息迅速传送到指挥中心———大脑神经系统，再由指挥中心做出反馈命令。　　未来的物联网就是许许多多物体构成的互通互联的协调的整体网络系统。因此，物联网发展的根基是传感器。也就是说，发展物联网，首先应发展各种各样的传感器。传感器作为信息时代的标志性产品，在物联网建设中不可或缺，成为信息产业发展的核心和关键技术。　　“智慧梦”的技术制高点　　传感器早已渗透到工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等各个领域。毫不夸张地说，从茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。　　因为人类有着各种各样的“智慧梦”——智慧油田、智慧医疗、智慧农业等等。这些智慧梦想对传感器产品提出了各种需求。在石油勘探中，需要探测油井深度、温度、流量变化等传感器；在医疗器械中，需要探测血压、心跳变化的传感器；在农业生产中，需要探测土壤温湿度变化的传感器。传感器在我们的日常生活中随处可见，如家用电器中都使用了传感器：电冰箱、电饭煲中的温度传感器；空调中的温度和湿度传感器；洗衣机中的液位传感器；煤气灶中的煤气泄漏传感器；水表、电表、电视机和影碟机中的红外遥控器；照相机中的光传感器；汽车中燃料计和速度计等等。人类对“智慧”的渴望，带来了传感器研究的春天和市场的繁荣。　　许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，常常促使该领域内有大的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。　　今年8月的一个傍晚，刚从胜利油田回北京的某公司首席科学家伟雄观，从办公室的柜子里取出一根长约10厘米、直径1.5厘米的金属杆向笔者介绍，管子里装有探头，有耐200度高温的芯片，具有高可靠性。“这支由Quartzdyne公司生产的管子，售价约15万美元，美国一直对中国禁运。”　　他感叹，这根管子不知道难倒了多少英雄汉。自己离开美国贝尔公司回国创业，就是因为看到了国内传感器市场发展的潜力。回国这几年，有几家油田进口的钻井深度监测探头出了问题，外国公司提供的服务费高达每小时600美元，所以常请他到现场咨询。　　据工信部不完全统计，我国工业现代化的进程和电子信息产业以20%以上的速度连续高速增长，带动了传感器市场的快速成长。近几年，传感器在医疗、环保、气象等专用电子设备中的应用也快速增长，所用传感器占市场份额的15%左右。　　各国抢占先机　　为了控制技术制高点，抢夺市场先机，世界各国十分重视相关技术的发展，先后推出了研究传感器技术的计划。　　早在1979年，日本在《对今后十年值得注意的技术》中，将传感器列为首位；美国国防部于1985年在其20项军事关键技术中，将传感器技术列为第14项，同时在《星球大战》计划中，将传感器视为发展重点。与此同时，欧洲共同体在其《尤里卡》计划中，前苏联在其《军事航天》计划中，英、法、德等国家的高技术领域发展规划中，均将传感器列为了重点发展技术，并将传感器的科研成果和制造工艺技术，及其装备等，列入了国家核心技术加以管理，制定了严格的保密规定，禁止出口。这些发达国家，将其视为21世纪最具影响和改变世界的10大新技术之一。　　据2009年度美国芝加哥国际传感器博览会统计，全世界从事敏感元器件、传感器研制与生产的厂家、公司约5500多家，其中美国1300多家、日本851家、欧洲1100多家、俄罗斯800多家，其他国家和地区1500多家，总销售额达到了1273多亿美元，年平均增长率为15.3%。其中，民用产品增长率达到了21.5%，非军事用途占总销售额的比例高达71%。　　在市场销售方面，美国居首位，占世界传感器市场销售额的39%，日本占22%、德国占13.3%，这3个国家占据了世界传感器销售市场的74.3%。　　据工信部不完全统计，中国传感器市场更加呈现出快速增长态势。从2004年的154.3亿元人民币增长到2007年的307.8亿元，2013年的市场突破了1300亿元，部分行业的应用出现了爆发式增长，远超国内各行业平均增长率。　　然而，在巨大的市场中，中国95%以上的传感器由进口配套而来。这些传感器主要应用于工业控制系统、大型工程、汽车电子、通信电子、消费电子等设施中。其中，汽车电子、消费类电子是增长最快的行业，也是传感器应用最多的领域。　　截至目前，我国传感器产品仅有10大类、42小类、6000多个品种，尚有大量的品种短缺。由于在技术和生产能力上同发达国家还有较大差距，产品技术档次低，品种规格不齐全，国内传感器产品还远不能满足国内需求，特别是一些高档传感器、MEMS传感器、汽车用传感器以及专用配套传感器等，仍然主要依赖进口。　　占领新兴产业制高点　　我国政府对传感器产业高度重视，将传感器产业作为战略新兴产业的重要方向。《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》和《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》都将传感器研发和产业化列为重点发展领域。2013年2月份，工业和信息化部联合有关部委发布了《加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划》，并明确了一系列支持政策。传感器产业发展的政策环境不断优化。　　其实自“八五”开始，国家就把传感器列入重点科技攻关项目，并建立了“国家重点实验室”、“国家传感器工程中心”等机构。　　据不完全统计，目前国内从事各类敏感元件与传感器研制、生产和应用的科研院所、企事业单位约为1246家，但大多为科研院所和小规模民营企业。产值过亿企业不足100家。　　与国外相比，在产品品质、工艺水平、生产装备、企业规模、市场占有率和综合竞争能力等方面仍不能与国外同类企业实力抗衡。同国际先进水平相比，新品研制仍落后5-10年，而产业化规模生产技术工艺则落后10-15年。　　工信部电子元器件行业发展研究中心总工程师郭源生介绍，为了推进中国传感器产业的发展，今年6月17日，工信部在其发布的2014年物联网工作要点中表示，要突破核心关键技术，重点推进传感器及芯片、传输、信息处理技术研发。同时要求，要通过加强统筹规划和行业指导，推进应用示范，培育龙头骨干企业，促进产业发展，强化安全保障，推进我国市场有序健康发展。　　与此同时，中科院对研究所的科技发展战略目标进行了调整。中科院上海冶金所改为微系统所，确定“无线传感网络、未来移动通信、微系统技术、信息功能材料与器件和微小卫星”5个学科方向。其传感技术国家重点实验室，联合中科院相关机构，形成了南北两个基地和4个专业点，即光传感器、厚膜传感器、气敏传感器和生物传感器。　　郭源生认为，我国传感器产业发展存在几方面的障碍：企业过于分散，产业集中度不高，生产工艺装备相对落后，缺乏新技术运用创新的基础和动力，均以仿造及二次开发为主，特别在敏感元件核心技术及生产工艺方面与国外差距较大，导致产业化水平不能适应市场快速变化和急剧增长的需求，国际竞争力不强，制约和影响了我国传感器行业的正常发展。特别是在产业布局上，我国传感器产业由北到南多点开花，较为分散。　　工信部电子司副司长彭红兵坦言，包括东三省、京津冀、长三角、珠三角，还有西安、武汉等地，是目前经济发展比较好的地区，产业集聚态势都在逐步形成，参与的企业有上千家。但是产业资源不集中，在系统应用、提供解决方案上，尤其在上游的设计、制造、材料等方面问题都很突出。　　郭源生建议，用5-10年时间，在国内适合地区打造一个自然环境良好、产业环境优越、生态和谐的国际化传感器产业园区———中国传感器谷。　　按照郭源生的设想，这个产业园区将采用产学研用相结合的立体化发展模式，由500余家公司和科研院所组成，聚集突出产业优势，彰显品牌特色，构建一个完整的产业链，从而促进产业进入良性发展。　　业内人士预计，未来5年内，全球传感器领域的复合年增长率将超过10%。预计2015年全球市场将达到1770亿美元。从应用领域看，在汽车、家电类产品的应用会大大增加，在农业、环保、医疗卫生、食品检测类市场领域的应用，特别是物联网技术的应用潜力巨大。预计我国2015年各种敏感元件与传感器需求量可达186亿-200亿只，其辐射和带动作用不可估量。