智能傳感器開啟萬物智聯(lián)新時(shí)代

鄭植 海川

當(dāng)今世界，以信息技術(shù)為代表的新一輪科技革命方興未艾，全球信息技術(shù)發(fā)展正處于跨界融合、加速創(chuàng)新、深度調(diào)整的歷史時(shí)期，呈現(xiàn)萬物互聯(lián)、萬物智能的新特征。通過遍布各個(gè)領(lǐng)域、環(huán)節(jié)、方位的智能傳感器及其附著的各種設(shè)備載體，源源不斷地實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物、云端的無縫交互，從而讓設(shè)備終端擁有“智慧”，使得人體感知、處理信息的能力得到極大拓展和延伸。

作為與外界環(huán)境交互的重要手段和感知信息的主要來源，智能傳感器是指具有信息采集、信息處理、信息交換、信息存儲(chǔ)功能的多元件集成電路，是集成傳感芯片、通信芯片、微處理器、驅(qū)動(dòng)程序、軟件算法等于一體的系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品，市場(chǎng)應(yīng)用正呈現(xiàn)爆發(fā)式增長態(tài)勢(shì)，已成為決定未來信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心與基礎(chǔ)之一。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能應(yīng)用的興起，推動(dòng)傳感技術(shù)由單點(diǎn)突破向系統(tǒng)化、體系化的協(xié)同創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，大平臺(tái)、大生態(tài)主導(dǎo)核心技術(shù)走向態(tài)勢(shì)明顯，并成為發(fā)達(dá)國家和跨國企業(yè)布局的戰(zhàn)略高地。

全球智能傳感器發(fā)展現(xiàn)狀

傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱之一，由于世界各國普遍重視并大力投入開發(fā)，傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅速。目前全球傳感器約有2.6萬余種，而且隨著技術(shù)不斷創(chuàng)新，新品種和類型層出不窮。

據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計(jì)，全世界從事傳感器研制與生產(chǎn)的企業(yè)大約6500多家，其中美國、歐洲、日本均超過1000家，俄羅斯800多家。

近年來，全球傳感器市場(chǎng)一直保持快速增長，2013年全球傳感器市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到1055億美元。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2018—2023年中國傳感器制造行業(yè)發(fā)展前景與投資預(yù)測(cè)分析報(bào)告》初步估算，2017年全球傳感器市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)突破2000億美元。

而根據(jù)中國信通院數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年智能傳感器就已取代傳統(tǒng)傳感器成為市場(chǎng)主流，占比為70%。2016年全球智能傳感器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)258億美元（約合1710億人民幣），預(yù)計(jì)2019年該市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到378.5億美元，年均符合增長率13.6%。

2015年，美洲地區(qū)占據(jù)了全球市場(chǎng)的最大份額；亞太地區(qū)（中國、日本、韓國、印度、澳大利亞）位居第二，占領(lǐng)了23%的市場(chǎng)份額。美洲地區(qū)預(yù)計(jì)在2022年前將一直主導(dǎo)智能傳感器市場(chǎng)。而亞太地區(qū)由于汽車和消費(fèi)電子領(lǐng)域等下游產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)，則成為市場(chǎng)規(guī)模增長最快的地區(qū)。

在中國傳感器市場(chǎng)中，智能傳感器已逐步取代傳統(tǒng)傳感器。中投顧問發(fā)布的研報(bào)指出，2015年中國傳感器市場(chǎng)規(guī)模為995億元，智能傳感器的市場(chǎng)規(guī)模約有106億美元（約698億人民幣），占國內(nèi)傳感器市場(chǎng)總規(guī)模的70%。

由于國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)值較低，所以智能傳感器市場(chǎng)幾乎被國外企業(yè)壟斷。在中國MEMS領(lǐng)域中，行業(yè)排名前五的企業(yè)均為國外企業(yè)，其中恩智浦半導(dǎo)體、ST均占據(jù)18%的市場(chǎng)份額，德州儀器、TriQuint、ADI分別占據(jù)15%、11%和9%；此外，名列其后的英飛凌和博世分別占據(jù)8%和7%。

作為物聯(lián)網(wǎng)底層的關(guān)鍵元器件，傳感器是數(shù)據(jù)的采集入口，目前傳感器在消費(fèi)電子、通信電子、工業(yè)控制、汽車、醫(yī)療、照明 （LED 智能燈）、安防、環(huán)保、氣象、智慧城市等領(lǐng)域的作用愈發(fā)凸顯。隨著智能汽車、無人駕駛、無人機(jī)、智能機(jī)器人對(duì)智能傳感器的大量需求，為本土智能傳感器產(chǎn)業(yè)提供了巨大的發(fā)展機(jī)遇。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)值約為14億美元，預(yù)計(jì)2019年國內(nèi)產(chǎn)值將達(dá)到37億美元，復(fù)合年均增長率為37%。預(yù)計(jì)到2019年中國智能傳感器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到137億美元，意味著本土化率將從2015年的13%提升到2019年的27%。

在北京舉行的全球傳感器與智能化發(fā)展高峰論壇上，工信部電子元器件行業(yè)發(fā)展研究中心總工程師郭源生表示，傳感器未來5年總產(chǎn)量將超萬億只，我國傳感器產(chǎn)業(yè)將逐漸向并購、整合與聚集方向發(fā)展。

近期全球傳感器產(chǎn)業(yè)動(dòng)作頻頻，福特、百度宣布投資汽車激光傳感器生產(chǎn)商Velodyne，幫助自動(dòng)駕駛汽車從周圍環(huán)境采集數(shù)據(jù)。日本大型電子元器件制造商TDK也欲收購法國慣性傳感器廠商Tronics。

工信部發(fā)布的《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)指南（2017—2019年）》指出，經(jīng)過近些年的發(fā)展，我國智能傳感器技術(shù)與產(chǎn)業(yè)具備了加快突破的基礎(chǔ)，但由于起步較晚，目前仍面臨產(chǎn)品有效供給不足、技術(shù)創(chuàng)新能力不強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)生態(tài)不健全、科研生產(chǎn)與應(yīng)用不協(xié)同等問題，由此帶來的產(chǎn)業(yè)安全、信息安全挑戰(zhàn)不容忽視。

智能傳感器獲資本市場(chǎng)青睞

智能傳感器正處于市場(chǎng)需求爆發(fā)增長、技術(shù)創(chuàng)新高度活躍的戰(zhàn)略機(jī)遇期，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，移動(dòng)終端、智能硬件、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、汽車電子等是未來智能傳感器的重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。

傳感器市場(chǎng)未來的主要增長點(diǎn)來自于可穿戴設(shè)備傳感器、MEMS傳感器、生物傳感器、激光雷達(dá)傳感器、紅外傳感器、環(huán)境傳感器等新興智能傳感器。這些智能傳感器也獲得了資本市場(chǎng)的青睞。

2017年12月，知微傳感對(duì)外宣布，公司已完成千萬元級(jí)別的天使輪融資，由盈峰資本領(lǐng)投。本輪融資資金將主要用于設(shè)備投入、產(chǎn)品研發(fā)和市場(chǎng)投放。

西安知微傳感技術(shù)有限公司成立于2016年，團(tuán)隊(duì)成員在MEMS領(lǐng)域、硬件設(shè)計(jì)以及光學(xué)設(shè)計(jì)等方面都有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，成立之初即獲得了微納點(diǎn)石的近百萬元的種子輪投資。

公司基于MEMS微振鏡的3D深度相機(jī)，提供亞毫米級(jí)別精度的微型化深度傳感設(shè)備，產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于三維掃描、工業(yè)檢測(cè)、物流分揀、保險(xiǎn)三維定損、三維人臉識(shí)別、機(jī)器視覺等領(lǐng)域。

此外，憑借MEMS微振鏡技術(shù)，知微傳感開發(fā)了有面向MEMS固態(tài)激光雷達(dá)所需的掃描模組，將傳統(tǒng)的導(dǎo)航激光雷達(dá)中的旋轉(zhuǎn)裝置芯片化。它具有高分辨率，高可靠性、低成本，小尺寸、易集成等優(yōu)勢(shì)。在機(jī)器視覺、主動(dòng)避障以及自動(dòng)駕駛方面有著廣泛應(yīng)用。

在現(xiàn)階段，該公司主要面向工業(yè)用戶，為自動(dòng)駕駛、激光雷達(dá)等企業(yè)的解決方案提供商進(jìn)行定向合作，并專注于打通龍頭企業(yè)的渠道資源。

2018年4月，中國高精度智能工業(yè)傳感器領(lǐng)軍企業(yè)、上海洛丁森工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備有限公司（以下簡稱洛丁森）宣布，獲得數(shù)千萬人民幣A輪融資。本輪融資由國際頂級(jí)投資機(jī)構(gòu)GGV紀(jì)源資本獨(dú)家投資，是洛丁森繼2017年獲得英華資本投資后的新一輪融資。

洛丁森憑借深厚的技術(shù)積累和對(duì)工業(yè)傳感器行業(yè)的深刻洞察，短短數(shù)月連續(xù)獲得投資人青睞。公司產(chǎn)品涵蓋測(cè)量傳感器、無線智能和檢測(cè)系統(tǒng)等。其最大的亮點(diǎn)是全球首創(chuàng)600°高溫下的壓力、差壓、液位和流量測(cè)量傳感器系列產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用在石油、化工、冶金等領(lǐng)域。

洛丁森CEO王徐堅(jiān)表示：“助力智能制造，樹立中國民族品牌，打破國外壟斷，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，是洛丁森的創(chuàng)業(yè)初衷與企業(yè)使命，洛丁森將持續(xù)創(chuàng)新，力爭(zhēng)成為中國智能工業(yè)的先驅(qū)者，加速中國工業(yè)傳感器國產(chǎn)化進(jìn)程?！?/p>

隨著本輪融資完成，洛丁森已和國內(nèi)知名高校及研究所達(dá)成了產(chǎn)業(yè)化合作協(xié)議，將在洛丁森產(chǎn)業(yè)園聯(lián)合投入到高端智能工業(yè)MEMS芯片研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作，力爭(zhēng)一年后實(shí)現(xiàn)國外芯片的國產(chǎn)替代，為《中國制造2025》提供真正的“中國芯”。

此外，上海申矽凌微電子科技有限公司2017年已完成A輪近3000萬人民幣融資。申矽凌微是一家以溫度、濕度、壓力、氣體及復(fù)合傳感器等產(chǎn)品為主的環(huán)境傳感器企業(yè)，其多款溫度傳感器產(chǎn)品進(jìn)入量產(chǎn)，研發(fā)的溫濕度二合一傳感器產(chǎn)品是一大亮點(diǎn)，目前產(chǎn)品應(yīng)用于醫(yī)藥倉儲(chǔ)、智能暖通、可穿戴、電腦等領(lǐng)域。

智能柔性穿戴傳感器領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)BeBop宣布已成功完成了1000萬美元A輪融資。BeBop是一家美國企業(yè)，柔性織物傳感器具有穿戴舒適、數(shù)據(jù)處理強(qiáng)等特點(diǎn)。VR技術(shù)尚未普及的一大痛點(diǎn)就是佩戴設(shè)備的不人性化，而BeBop最為亮點(diǎn)的產(chǎn)品就是Forte數(shù)據(jù)手套，它能為用戶提供一種直觀、沉浸式的VR體驗(yàn)。據(jù)悉，數(shù)據(jù)手套中有柔性彎曲傳感器及提供感覺反饋的觸覺傳感器產(chǎn)品。

來自劍橋大學(xué)工程系的傳感器公司Sorex已經(jīng)獲得來自劍橋天使和劍橋資本集的120萬英鎊的種子輪融資。Sorex是一家英國專注于傳感器技術(shù)的解決方案商，目前推出了新型質(zhì)量傳感器等產(chǎn)品，可用于環(huán)境監(jiān)測(cè)，產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)常規(guī)空氣污染檢測(cè)，還能與手機(jī)互通，通過手機(jī)監(jiān)測(cè)空氣數(shù)據(jù)。它的質(zhì)量靈敏度高，低至1飛克（平均病毒顆粒的重量）；非常小，與頭發(fā)絲一樣；而且傳感器的功率非常低，使得它的電源可以是紐扣電池、干電池、手機(jī)，甚至還能通過RFID設(shè)備為其供電。

安徽驅(qū)石光電公司通過產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合開發(fā)了光電行業(yè)應(yīng)用級(jí)產(chǎn)品與解決方案，其產(chǎn)品的核心技術(shù)開發(fā)團(tuán)隊(duì)天盈光電已拿到3000萬的企業(yè)投資，目前數(shù)家保險(xiǎn)公司欲與其聯(lián)合設(shè)立合作平臺(tái)，借助其累積的大數(shù)據(jù)開發(fā)金融產(chǎn)品。公司基于領(lǐng)先的短波紅外技術(shù)，充分利用其對(duì)不同物質(zhì)的光譜特性的識(shí)別能力，獲取溫度、濕度、霉變、發(fā)酵等信息，對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性定量檢測(cè)的分析，同時(shí)結(jié)合激光誘導(dǎo)熒光、太赫茲等技術(shù)研發(fā)了一系列快速檢測(cè)設(shè)備和區(qū)域監(jiān)控設(shè)備，可以整合傳感器獲取的數(shù)據(jù)以及衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、低空遙感數(shù)據(jù)，形成空天地三位一體的數(shù)據(jù)鏈路，經(jīng)由人工智能大數(shù)據(jù)算法挖掘，數(shù)據(jù)間相互校驗(yàn)，實(shí)時(shí)生成數(shù)字土壤地圖。目前已應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、糧食、煙草、食品、茶葉、釀酒等方向以及公安、消防、森林防火、反恐、環(huán)保等行業(yè)，有著廣闊的市場(chǎng)前景，贏得多方資本的青睞。

我國如何搶占產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)

數(shù)字經(jīng)濟(jì)是繼農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、工業(yè)經(jīng)濟(jì)之后的一種新的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展形態(tài)，已成為轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要驅(qū)動(dòng)力，也是全球新一輪產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)?！皵?shù)字”是數(shù)字經(jīng)濟(jì)載體，“數(shù)字”的源頭是由各種智能傳感器所產(chǎn)生，智能傳感器的效率與優(yōu)越直接關(guān)系到數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的效率與優(yōu)越。在這種新的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展形態(tài)下，一定會(huì)產(chǎn)生新業(yè)態(tài)、新商業(yè)模式以及智能傳感器巨頭。智能傳感器作為產(chǎn)生數(shù)字經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的“能量源”起著關(guān)鍵核心作用。

《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)指南（2017—2019年）》提出，到2019年，我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)取得明顯突破，產(chǎn)業(yè)生態(tài)較為完善，涌現(xiàn)出一批創(chuàng)新能力較強(qiáng)、競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯的國際先進(jìn)企業(yè)，技術(shù)水平穩(wěn)步提升，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，供給能力有效提高。

具體是：產(chǎn)業(yè)規(guī)模快速壯大。智能傳感器產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到260億元；主營業(yè)務(wù)收入超10億元的企業(yè)5家，超億元的企業(yè)20家。微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）工藝生產(chǎn)線產(chǎn)能穩(wěn)步增長。

創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)。建成智能傳感器創(chuàng)新中心；模擬仿真、設(shè)計(jì)、MEMS工藝、晶圓級(jí)封裝和個(gè)性化測(cè)試技術(shù)達(dá)到國際水平；涵蓋智能傳感器模擬與數(shù)字/數(shù)字與模擬轉(zhuǎn)換（AD/DA）、專用集成電路（ASIC）、軟件算法等的軟硬件集成能力大幅攀升；智能傳感器專利申請(qǐng)量穩(wěn)步提升，在新型敏感材料、低功耗設(shè)計(jì)、反饋控制和安全機(jī)制等重點(diǎn)領(lǐng)域形成初步布局；金屬、陶瓷、光纖等非半導(dǎo)體類傳感器智能化水平快速提升。

生態(tài)體系基本完善。智能傳感器公共服務(wù)平臺(tái)的承載能力和技術(shù)水平穩(wěn)步攀升；氮化鋁（AlN）、鋯鈦酸鉛（PZT）等MEMS用薄膜敏感材料供給能力不斷增強(qiáng)；鍍膜機(jī)、光刻機(jī)、深硅刻蝕機(jī)、晶圓鍵合機(jī)、大規(guī)模高精度測(cè)試機(jī)等重大裝備性能快速提升。產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同持續(xù)加強(qiáng)，在重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域形成較強(qiáng)系統(tǒng)方案能力。

未來三年主要任務(wù)是：補(bǔ)齊設(shè)計(jì)、制造關(guān)鍵環(huán)節(jié)短板，推進(jìn)智能傳感器向中高端升級(jí)；面向消費(fèi)電子、汽車電子、工業(yè)控制、健康醫(yī)療等重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域，開展智能傳感器應(yīng)用示范；建設(shè)智能傳感器創(chuàng)新中心，進(jìn)一步完善技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、檢測(cè)等公共服務(wù)能力，助力產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展；合理規(guī)劃布局，進(jìn)一步完善產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展。

7月3日，國家集成電路創(chuàng)新中心和國家智能傳感器創(chuàng)新中心在上海啟動(dòng)建設(shè)。工業(yè)和信息化部副部長羅文指出，集成電路和智能傳感器這兩個(gè)產(chǎn)業(yè)都是關(guān)系制造業(yè)發(fā)展全局和國家經(jīng)濟(jì)安全的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，也是各國搶占科技制高點(diǎn)、提升綜合國力的關(guān)鍵領(lǐng)域。建設(shè)制造業(yè)創(chuàng)新中心，不僅是集成電路和智能傳感器兩個(gè)領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展的一個(gè)新平臺(tái)，也是應(yīng)對(duì)新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命的新舉措，更是搶占產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)的新手段。

國家集成電路創(chuàng)新中心是由復(fù)旦大學(xué)、中芯國際和華虹集團(tuán)等單位共同發(fā)起，以上海集成電路制造創(chuàng)新中心有限公司為依托，圍繞集成電路關(guān)鍵工藝節(jié)點(diǎn)和系統(tǒng)集成開展共性技術(shù)研發(fā)。國家智能傳感器創(chuàng)新中心是由上海新微、中電?？怠⒏窨莆㈦娮拥?4家單位共同發(fā)起籌建，以上海芯物科技有限公司為依托，通過關(guān)鍵共性工藝技術(shù)的研發(fā)，建設(shè)研發(fā)平臺(tái)、檢測(cè)技術(shù)平臺(tái)、設(shè)計(jì)服務(wù)平臺(tái)、工程服務(wù)平臺(tái)等，促進(jìn)傳感器產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展。

羅文要求，按照“一個(gè)明確、四個(gè)突出”抓好制造業(yè)創(chuàng)新中心建設(shè)。一要著力解決集成電路工藝、功能器件結(jié)構(gòu)、材料、系統(tǒng)集成等方面關(guān)鍵共性技術(shù)的供給不足問題；二要通過產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟組織協(xié)同開展行業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范應(yīng)用；三要加強(qiáng)股東成員之間的緊密合作，建立起聯(lián)合開發(fā)、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、成果共享、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)的協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制；四要通過技術(shù)成果轉(zhuǎn)化、企業(yè)孵化、企業(yè)委托研發(fā)和為行業(yè)提供公共服務(wù)等方式，推動(dòng)集成電路、智能傳感器領(lǐng)域關(guān)鍵共性技術(shù)向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化；五要在實(shí)踐中不斷創(chuàng)新商業(yè)模式，逐步實(shí)現(xiàn)自主經(jīng)營、自負(fù)盈虧、自我造血和自我發(fā)展。

智能傳感器與制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)息息相關(guān)，其發(fā)展水平已成為衡量一個(gè)國家是否具有國際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要標(biāo)志。然而，智能傳感器的發(fā)展面臨技術(shù)門檻高、資金投入大、人才資源分散等瓶頸，需要通過政府引導(dǎo)，形成行業(yè)共識(shí)，匯聚全球資源，依托資本市場(chǎng)，合力推動(dòng)智能傳感器產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。