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企业该如何应对传感器行业面临的诸多问题?

发布日期:2020-12-08 浏览次数:4057 来源:猎云网
   在逆势生长-NFS2020年度CEO峰会暨猎云网创投颁奖盛典的“半导体崛起之路”专场上,九三学社中央科技委副主任、中国传感器物联网产业联盟副理事长郭源生发表了《感知技术赋能半导体产业发展》的主题演讲。
 
  郭源生表示:万物互联的智能时代正在向我们走,智能化需要大量的传感器技术与产品形成大数据,更需要数据分析、存储、处理,这也为半导体产业提供了有效的支撑。感知技术是信息技术基础,是智能化系统中信息获取的“电子五官”,微处理器是半导体芯片的核心产品,是数据处理的“大脑”,5G等通讯承担着系统的“神经”传输技术和功能。三者相互依存,构成了信息化、智能化的核心支柱,相互依托和赋能推动了我国产业结构调整和转型升级快速迈向新的未来。
 
  信息技术发展有它自然规律和发展的脉络,信息技术是由信息采集(即:感知技术或传感器技术)、信息传输(即:通信技术,有线、无线、移动:含5G)、信息处理(即:计算机技术、微处理器、软件)三大基础技术支柱构成。
 
  近代信息技术发展经历了三次大的浪潮。第一次浪潮是上世纪80年代个人计算机的诞生,把运算“手指化”,实现了掌上运算与处理,遵循“摩尔定律”推动和促进了半导体产业的发展;第二次浪潮是本世纪初的互联网到来,解决信息通信问题,把人与人之间信息交互无限拉近,形成了“人联网”,通过“羊毛出在猪身上狗买单”的商业模式掀起了互联网大潮,一夜之间大批公司“蜂拥而起”,以至于形成了互联网业内人说“风来了猪都能飞上天”,形成以互联网为基础的现代服务业和经济规模;第三次信息化浪潮应该是以“智慧地球”“感知中国”的提出,本意是要解决数据获取和采集问题(即:感知技术)。
 
  企业该如何应对传感器行业面临的诸多问题?
 
  然而,历时不温不火的十二年,至今并没有形成良好的发展“效果”,为什么这么慢?郭源生认为,最重要的一点原因是由产业和技术特征所决定的,传感器是高技术领域多学科的聚合体,具有技术密集,工艺复杂,种类繁多,品质高端,以及独立性、边缘性、综合性和技艺性强等特征。与其他高技术基础产品一样,短期内很难形成良好的盈利模式或产业规模效益。因此,我国数据传感器产业大多产品长期大量依赖进口,产业化水平和西方相比还存在很大差距。
 
  郭源生认为,在敏感元件和传感器形成规模的时候,存在三个原因:1.产业化配套市场化瓶颈很难突破;2.没有形成共性基础工艺技术支撑;3.没有形成资本追逐的氛围。这也造成了上面所说的差距。
 
  目前,传感器行业和产业发展面临一个很尴尬的局面,大家都说传感器很重要,但却没有真正的得到足够的重视,以至于成为“被产业政策遗忘的角落,形成了很大的矛盾问题”,郭源生表示。
 
  郭源生认为,传感器产业创新始终都是伴随着产品和技术以及应用展开:1.敏感机理和材料创新;2.共性基础工艺和技术;3.元器件化结构设计的创新;4.无线网络化、智能化和节点化。从应用角度来看,可穿戴设备是一个复合型、多功能、通过算法实现的智能传感器。工业领域的“工业可穿戴”,实现工业应用的智能化和节点化,和半导体产业的融合更为具体。
 
  郭源生表示,传感器和智能化融合,无论应用于哪个行业、领域和工艺,无论是哪一类智能化装备、设施与系统装置,其自动化水平和智能化程度,不仅仅取决于装了多少个微处理器,而是取决于装了多少只传感器和多少种类型的传感器,比如家电、汽车、机器人和高铁等等。
 
  不可否认,传感器行业面临诸多问题,如何解决问题?
 
  对于认知和认识的问题。郭源生提到,目前国内有1600多家传感器企业,但都是小微型企业,存在创新动力很足,但创新能力不足的现象,这就需要政府去解决这个问题。
 
  对传感器的战略定位上需要进一步明确。郭源生认为,首先,需要把传感器发展提升到一个战略高度进行“再认识”。同时还要进行产业化发展的顶层设计,需要有相应的产业扶持政策和相应的人力、物理资源配置,打造传感器产业生态体系,形成国家层面的传感器产业集群,集中并加大资金投入;第二,要发挥区域化的政策优势,利用地方经济发展对高技术产业的需求动力和资源优势集中发展特色产业集群,培育和营造区域化的产业生态体系;第三,加大对产品技术创新的财政补贴。另外,人才政策也要统筹考虑,对高科技中小企业,特别是对研发数据采集感知技术的传感器企业,应该有特殊的人才培育政策和扶持。
 
  如何打造产业生态体系?郭源生提出了双生态产业链和“传感谷”的概念。希望打造我国传感器产业生态体系,形成传感器规模化产业优势,彻底摆脱依赖进口的局面。
 
  什么叫双生态产业链?第一,产业构架和体系必须完整,从原材料、装备工艺一直到最后到节点化的完整产业链。第二,构建以“政、产、学、研、用、服”六维一体的现代服务业平台。比如在区域建立力敏、气敏、磁敏、光敏、生物敏等传感器产业园,从设计、材料、工艺,甚至MEMS工艺,搭建公共的平台。以集群化方式发展传感器产业,形成有效的合力,避免资源分散、体系不全、“单打独斗”“势单力薄”,形成规模效应,来迎接传感器国际化竞争面临的机遇和挑战。
 
  NFS2020年度CEO峰会暨猎云网创投颁奖盛典于12月2日-4日在北京柏悦酒店召开,由猎云网主办,锐视角、猎云资本、猎云财经、企业管家协办。本届峰会以“逆势生长”为主题,开设了主论坛和九大专场,覆盖母基金、新基建、电商、医疗等领域,近两百名行业专家、投资人和创业者们深入探讨各产业经营之道,以及行业变革中酝酿的创业与投资机遇。
 
  以下为郭源生演讲实录,由猎云网整理:
 
  非常荣幸能够参加猎云网的这次活动,今天要讲的内容是《感知技术赋能半导体产业发展》。
 
  众所周知,我们当今遇到了百年不遇的历史性变革,特别是产业,从产业角度来看,这场变革主要由几个因素引起:
 
  1、疫情,这场突如其来的疫情给产业界带来的冲击是不小的,后疫情对产业格局与产业化模式带来深刻变化。
 
  2、国际搏弈,这种搏弈包含着国际地缘政治的变化、卡脖子以及国际贸易之间形成的一系列科技、产业的变化,最后落到高技术产业的冲击。
 
  3、我们国家经历了改革开放政策推动的短缺经济到资源推动的过剩经济,以至于到现在以传统产业为基础,以信息技术为主导,以数据为驱动力的创新经济。单一的追求GDP和规模效益已经不再成为产业发展主流,也难以持续。高质量发展和高技术产业化;产业数字化与数字产业化已刻不容缓。这需要在发展理念上和意识观念上重新定位和形成共识。
 
  今天就这个问题想从一下四个方面谈一谈我的个人看法。
 
  首先,信息技术发展有它的自然规律和发展的脉络。我们都知道,信息技术是由信息采集、信息传输、信息处理,也就是由传感器技术、通讯技术和计算机技术构成的,这三大技术刚好形成信息技术的三大支柱。如果把一个人比作完整的信息系统,大脑就是计算机信息处理,通讯就是我们的神经,感知技术就是我们的五官和皮肤,结合“四肢”执行机构,刚好完整构成了完整智能化信息系统。
 
  信息技术经历了三次大的浪潮,第一次是上个世纪八十年代个人计算机的诞生,以至于把运算手指化,实现了掌上运算与处理,现在的手机功能在八十年代之前,按照当时的硬件水平来看,半个房间的硬件也不一定有我们现在的手机功能强大,这是第一次信息化浪潮带来的好处。同时也诞生一大批硬科技公司,形成了规模化的生产,带动和拉动信息技术的起飞。这一过程遵循“摩尔定律”,由于大量的微处理器的需求,催生和支撑了半导体产业的蓬勃发展。
 
  第二次浪潮是本世纪初的互联网到来,解决信息通信问题,把人与人之间信息交互无限拉近,形成了“人联网”,通过“羊毛出在猪身上狗买单”的商业模式掀起了互联网大潮,吸引了大批资本介入和推动,一夜之间大批公司“蜂拥而起”,行业发展可谓是风声水起,以至于形成了互联网业内人说“风来了猪都能飞上天”,形成以互联网为基础的现代服务业和经济规模;此时顺应梅特卡夫法则,网络价值和接入用户数的平方是成正比的。
 
  第三次信息化浪潮应该09年开始,是以“智慧地球”“感知中国”的提出,本意是要解决万物互联的问题,其本质是数据获取和采集问题(即:感知技术)。然而,历时不温不火的十二年,至今并没有形成良好的发展“效果”,其中最重要的一点原因是由产业和技术特征所决定的,传感器是高技术领域多学科的聚合体,具有技术密集,工艺复杂,种类繁多,品质高端,以及独立性、边缘性、综合性和技艺性强等特征。与其他高技术基础产品一样,短期内很难形成良好的盈利模式或产业规模效益,手工成分和工作量巨大,被称为制作“工业工艺品”。资本追逐太少,政策引导不够,产业整体投入不够,工艺技术研发投入严重不足,共性基础技术难以突破。因此,我国用于数据采集的传感器大多产品长期大量依赖进口,产业化水平和西方相比还存在很大差距。
 
  长此已久,传感器行业和产业发展形成了一个很尴尬的局面,大家都说它重要,但又得不到真正的重视,都把它撇到一边。成为被产业遗忘的角落,但又绕不过去,这是很大的问题。
 
  传感器产业创新始终都是伴随着产品和技术以及应用展开的,从来没有停止过自从半导体平面工艺和MEMS工艺融合,形成新的传感器共性基础技术与工艺,可以解决八大敏感产业化问题,传感器产业技术创新有了新的动力和发展趋势。
 
  其技术创新归结为以下四个方面:
 
  一是敏感机理和材料创新,因为一个敏感机理的诞生就会产生新的器件,这个新的器件很快能突破和创造新的应用,这是敏感材料敏感机理所形成的。
 
  二是MEMS工艺技术,它与半导体平面工艺相互渗透和相互依存,是紧密关联的,但是不完全是一回事,因为半导体平面工艺是形成电路和机理,而MEMS是微机械加工工艺,是一种特殊加工工艺,是形成器件结构和功能的,比如在同一个硅片上可以诞生很多不同结构形状的东西。
 
  三是器件化的创新,围绕着MEMS工艺而形成不同器件、不同封装结构的创新。在同一个MEMS芯片上,根据应用不同,封装不同结构和类型的敏感元件和传感器。
 
  四是无线网络化和智能化,一个或多个敏感元器件,外加数字化电路和网络化接口电路,加上算法软件,进行组合,形成智能化模块与不同功能化的节点。
 
  美国从2003年提出未来传感器重点发展的三大趋势:第一是MEMS工艺技术。第二是智能化、网络化技术,形成可自组网的节点化传感器网络。第三是微能量捕捉或微能量获取技术。比如飘在这里的电子灰尘,不需要接电源,也不需要装电池储能,可以实时把光能和电磁能收集起来,给传感器实时供电,这样就可以解决电源问题。
 
  从应用角度来看,我们把可穿戴设备认为就是一个复合型的多功能的通过算法实现的智能传感器节点,工业领域可称其为“工业可穿戴”。这些工业智能节点,里面应用有大量的微处理芯片,与半导体产业的融合自然就更为具体。
 
  半导体工艺是很长的,它的产业链从拉单晶开始,一直到最后形成器件,这个产业链是非常长的,这样的话,它里面会用大量的传感器,最后变得无人化。比如现在的匀胶工艺,装30多只传感器,它要测厚度、均匀度、温度、湿度、光照度等。
 
  总结一下,我们把传感器和智能化融合在一起,无论它应用于哪个行业哪个领域,甚至哪个工艺里面,它的智能化程度,装置和装备的自动化程度不是仅仅取决于它装了多少个微处理器,而是看它安装了多少只传感器和安装了什么类型的传感器,比如机器人和高铁安装有数十种类型和功能的传感器。
 
  现阶段我国传感器产业化发展行业存在问题很多,怎么解决这个问题呢?我觉得应该从几个方面来看这个问题:
 
  一是认知和认识的问题。传感器被称作“电子五官”,是一切数据信息获取的功能器件,是大数据之母,是信息技术基础之一,与计算机、通讯构成了信息技术的三大支撑,在信息系统中处于“窗口”位置。传感器也是高技术领域多学科的聚合体,具有技术密集,工艺复杂,种类繁多,品质高端,以及独立性、边缘性、综合性和技艺性强等特征。已成为衡量一个国家军事、科技、工业基础水平和综合实力体现的重要标志。
 
  二是缺乏战略定位与顶层设计的问题。现在国内1600多家传感器企业,都是小微型企业,而且科技人员创业居多,企业发展往往会顾此失彼,存在创新动力很足但创新能力不足现象,这就需要政府去引导和解决问题。此外,行业内呼吁培养企业家和领军企业,在考虑产品技术工艺先进性同时,如何把企业做大,这也是行业自身最大的问题。当然,也更需要大批资本追逐进来,八大敏感器件领域都有很大空间,在资本介入下产生一大批企业。
 
  如何打造产业生态体系呢?我提出双生态产业链和“传感谷”的概念。就是希望打造我国传感器产业生态体系,形成传感器规模化产业优势,彻底摆脱依赖进口的局面。什么叫双生态产业链?第一,产业构架和体系必须完整,从原材料、装备工艺一直到最后到节点化的完整产业链。第二,构建以“政、产、学、研、用、服”六维一体的现代服务业平台。比如在区域建立力敏、气敏、磁敏、光敏、生物敏等传感器产业园,从设计、材料、工艺,甚至MEMS工艺,搭建公共的平台,来解决产业化问题。以集群化方式发展传感器产业,形成有效的合力,避免资源分散、体系不全、“单打独斗”“势单力薄”,形成规模效应,来迎接传感器国际化竞争面临的机遇和挑战。
 
  总之,感知技术是信息技术基础,是智能化系统中信息获取的“电子五官”,微处理器是半导体芯片的核心产品,是数据处理的“大脑”,5G等通讯承担着系统的“神经”传输技术和功能。三者相互依存,构成了信息化、智能化的核心支柱,相互依托和赋能推动了我国产业结构调整和转型升级快速迈向新的未来。我们期待着智能化时代的到来,更期待着传感器产业化能为智能时代创造辉煌。
 
  谢谢大家。
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