11月11日-13日，首屆中國傳感器與應用技術大會在深圳市光明區隆重舉行。會上，工信部電子元器件行業發展研究中心總工程師、中國傳感器與物聯網產業聯盟副理事長郭源生發表了《智能傳感器技術生態體系建設與應用理念創新》的演講。

本文綜合整理自郭源生相關演講內容，文中提出“傳感器企業沒有敏感元器件就沒有核心技術，沒有應用就沒有經濟效益。”、“用傳感器的不知道傳感器制造過程，造傳感器的不知道具體應用，這是中國傳感器行業存在的最大問題。”等道破產業鏈關系和產業發展特征的觀點。

專家檔案

郭源生，九三中央科技委副主任；工信部電子元器件行業發展研究中心總工程師；中國傳感器與物聯網產業聯盟副理事長；中國電子學會敏感技術分會副主任委員；全國3D大賽組委會副主任；北京理工大學傳感智能技術創新中心戰略委員會副主任；山東大學特聘教授；武漢大學、華東理工大學、北京郵電大學兼職教授。國家發改委、工信部、科技部等項目評審專家；參與《中國傳感器產業發展白皮書》 、《中國電子元件行業“十三五”發展規劃》等國家電子信息類規劃的編寫與審定工作。

第三次信息化浪潮要解決數據采集問題

中國的產業發展具有自己獨特的發展脈絡，經歷了三次具有明顯特征的歷史階段。

第一次是改革開放前，是政策推動的短缺經濟，產業規模和產業能力水平都不高。第二次是制造業大發展的規模經濟，在資本推動下很快產能過剩。第三次是從十九大開始，就是我們當前面臨的產業變革，包括制造業如何轉型升級，傳統產業如何與新一代信息技術深度融合，如何讓人有充分的獲得感，是以數字和數據為主線的創新經濟。

信息技術發展也有它固定的脈絡，上世紀80年代個人計算機的誕生，把運算數字化，這是第一次信息化浪潮。第二次信息化浪潮是本世紀初互聯網的到來，通過終端把人與人之間的距離無限拉近。第三次從2009年開始，是萬物互聯的時代。這三次信息化浪潮剛好構成一個完整的物聯網系統，也剛好形成了信息技術的三大支柱——信息采集、信息傳輸和信息處理。

而第三次信息化浪潮，更多的是要解決數據采集的問題，這個問題不解決，萬物互聯無從談起。

同時，這三次信息化浪潮也剛好形成了數字經濟的三大定律，構建了一個完整的數字經濟體系。第一次浪潮遵循的是摩爾定律，第二次遵循的是梅特卡夫法則，第三次遵循達維多定律，先入為主。

傳感器是大數據之母

傳感器的發展速度日新月異，種類繁多，有人提出全球現有三萬多種，常規使用大約26,000種，而我們國家大概有7000多種。我們國家是應用大國，目前并不是傳感器的制造大國和強國，大約67%的普通傳感器需要進口，高端傳感器則90%多需要進口，這是一個很大的問題。

但經過多年的努力，智能傳感器成為科技部重點研發計劃，專項也得到審批。如何實現產業化，實現國產替代，成為行業面臨的問題。

打造一個基礎的共性平臺，在八大敏感（聲音、力敏、光敏、氣敏、磁敏、溫濕敏、RFID、生物敏）里形成8個共性平臺。從產業化的集中、有限的資源和產業鏈構架上來看，八大敏感都可基于MEMS工藝技術實現產業化。

其發展可以分為以下幾個層次，第一是敏感積累的挖掘與發現，需要做理論創新和研究；第二是材料；第三是如何把它器件化；第四是變成完整的模塊化，然后針對不同的應用，盡可能的標準化和規范化，這樣產業化的能力提高起來相對比較容易。

國際傳感器的發展大致有四個趨勢：

一是MEMS工藝技術(微型化、集成化、低功耗、產業化能力強)，具有共性化，可以給產業化提供支撐；

二是智能化、網絡化技術(無線)，打破產和用之間的瓶頸；

三是能量捕捉技術(微能量獲取技術)；

四是多維度協同下的場景數據描述（同一個物體不同信息；不同物體相同信息；不同物體不同信息）：

也就是說判斷一個場景，不能只靠一個維度的傳感器，需要多維度綜合描述。

理念的創新比產品和技術創新更重要

理念的創新不僅建立在產品和創造出來的市場基礎上，還要根據以人為本的理念來實現。利益催生壟斷，也會驅使人為設置行業壁壘，阻礙技術創新，這就需要打破行業壁壘，加快形成數據共享機制。

理念如何創新？比如家庭智能終端樣機，我們首先要把原型機做出來，再來工程設計優化、功能篩選、系列化，把它模塊化以后，再去變成不同的產品，這就是理念創新所要解決的事情。我們說轉型升級，要轉到真正意義上的以人為本的服務理念上來，所以這個創新是協同、融合、滲透和應用的創新。家居、高鐵、汽車、農業不同的行業在理念創新中，都要從“人”的角度出發。

理念創新的同時還要突破資源、突破技術、突破法規體制，實現產品創新。傳感器技術決定著系統功能和服務的優劣，無論是天上飛的還是地上跑的，性能的好壞和智能化的程度，不僅要看裝了多少微處理器和算法，還要看裝了多少只、多少種類型的傳感器。

傳感器產業化要做好“雙生態”建設

傳感器的產業化在于如何打造產業鏈，如何打造產業生態，如何形成產業集群，如何構建產業生態體系。需要做好雙生態體系建設——生態一:產業鏈完整性、集群化(特色產業鏈）；生態二:現代服務業，平臺化(營商環境)。

產業體系的建設需要有完整的設計方案，做到“政產學研用服”六位一體。很多地方政府并沒有深刻認識到這個產業體系，光是招商引資，之后怎么弄并不清楚。產是針對產業鏈體系的，企業打造產業鏈，行業打造產業集群，區域打造產業生態。同時產業鏈是需要協同解決問題的，其中兩大基本要素必須要解決——物理空間和產業基金。

這就需要政府推動與指導，協會、聯盟機構協同服務，企業群體積極參與，構建產品制造技術創新中心，做好市場推廣與應用開發，建設好檢測、標準等公共服務機構。

從歷史經驗、行業發展以及國際化發展的道路來看，傳感器的產業化是有難度的，但不至于難到不可行的地步，它是一個產業鏈，也是一個產業體系，這是兩個生態體系。

物聯網感知、傳輸、應用三層技術均存在問題

物聯網的層次結構，自下而上依次是感知層、傳輸層、應用層。郭源生認為，從底層來看，物聯網行業面臨的是技術開發和標準化的問題。傳感器行業包括標準和規范在內的頂層設計還沒有正式形成，甚至在很多問題上還沒有形成共識。

吃透復雜環境下的應用場景、形成規范、標準化的場景描述，這是實現物聯網上下游協同必須要做的工作。只有通過多維度參數設置，對特定場景進行標準化的描述，才能產生相對應的數據模型并設計出適合的技術路線。該如何選取維度和參數，結合算法形成模塊化產品，是實現物聯網感知層產業化的關鍵。“找到描述應用場景的維度和運算方法是物聯網能否推廣應用的首要問題。”郭源生表示。

在網絡層，物聯網的搭建需要互聯網、移動通信網及無線傳感器網絡等技術的支撐。當前，5G網絡的搭建很大程度上解決了物聯網網絡層的傳輸速度問題，能夠幫助實現物聯網應用低延遲，但成本仍是阻礙其市場拓展的瓶頸。郭源生表示：“如果5G的流量費用遠遠超過了使用者的承受范圍，那么5G的應用便很難鋪開或將嚴重受阻。”

智慧交通、智慧家居、智慧零售、智慧農業……物聯網的應用場景非常豐富，但由于行業業務流程和產業各個環節受管理條塊和利益牽制，那么這些數據就變成了壟斷資源，行業應用孤島化、產品技術碎片化問題就會越演越烈。郭源生以高速公路收費口為例，他認為收費場景完全可拆除收費設施，實現無人值守和無障礙通過。

郭源生認為，ETC收費卡、攔車橫桿都是收費場景復雜化的表現，既增加了收費成本，也給順利通行設置了障礙，既不環保也不經濟。“既然采用了ETC，要攔截桿有什么用呢?”他表示，如果能夠實現地、空、天一體化，車輛在駛入高速路段后自動計費，每月或單次自動生成高速公路扣費賬單，則高速公路路口擁堵的現象則可得到徹底解決，收費場景描述更加科學、合理，更加人性化。

無感知治理提升智慧城市體驗

“城市中98%的人并非城市‘治理’對象，他們是更需要的是服務。”郭源生認為，使用傳感器、大數據計算等智能化手段搭建智慧治理，使人們感受不到被治理，則居民對智慧城市的體驗感將會提升。

目前的“智能化程度越高，生活越不便利”的現象說明，智能化的手段和理念不同程度地存在問題。各種所謂的“智能系統”使老年人出行處處受阻;患者要花大把的時間研究掛號繳費設備如何使用;一個人要為金融、社保等事務管理多張銀行卡;老年人面對形形色色的技術產品不知所措……本應為人民生活帶來便利的技術手段，卻使給居民生活平添了許多障礙。郭源生認為，這都是為了管理而管理設計的產品和技術，缺乏真正意義上的智能化、人性化。

關于如何打破數據孤島化問題，郭源生提出可以組建城市數據運營商的建議，將5G、北斗采集的大數據匯聚起來，形成物流、人流、信息流的空天地一體化網絡框架，再按照行業分類，將數據分發到不同的部門。實現從設計、運營、管理、服務、安全等明確的責任者和收益者，形成了責權利的完全統一。

進一步打造產業集群

對于當前的中國傳感器行業，郭源生以“高、小、散、多、缺、難”六個字總結了當前產業面臨的問題。高技術含量、高技術指標與緊缺的自主技術、緊缺的領軍人才、松散的產業分布、較小的企業規模、有限的產品產量之間的矛盾十分突出。

傳感器產品類型多、適用領域多、跨界融合豐富、使用要求紛繁復雜。面對這一情況，郭源生給企業提出了這樣的建議：企業要了解產業鏈，了解產業鏈上下游的供需狀況。

“用傳感器的不知道傳感器制造過程，造傳感器的不知道具體應用，這是中國傳感器行業存在的最大問題。”郭源生認為，傳感器產業化最大障礙是產品設計生產制造與使用脫節。傳感器生產商，要深入應用端，全方位了解產品需要實現的參數、性能。

傳感器行業所需的技術含量高、性能指標高、市場門檻高、所需投入高，但同時也面臨著供應商能夠提供的產品品種少、企業規模小、產品產量小，產業分布、科研力量都相對松散的問題。

在這樣的情況下，郭源生提出：企業要建立產業鏈，行業要打造集群，區域要打造生態，構建政、產、學、研、用、服六位一體的產業生態體系，加強產業集聚，幫助解決單一客戶訂單量無法支撐供應商盈利量產需求等問題。產業集群的打造需要幫助企業形成產業鏈條，實現上下游產業對接。

當前，傳感器行業自主創新技術缺乏，領軍人才更是行業稀缺資源。面對傳感器行業人才資源緊俏的情況，郭源生認為，要提升全行業的自主創新技術水平，就要杜絕同類企業之間的惡性競爭。如果企業之間專注于互相挖人，而人才互挖之后僅僅簡單復制在原單位的工作，就會導致產業技術升級滯緩，這是必須要避免的。

作為“大數據”來源及控制系統的“窗口”，傳感器的優劣決定著一切裝備與裝置的智能化程度和水平，也已成為國際競爭的新焦點和衡量一個國家基礎實力的重要標志之一。

在數字經濟全面提升和產業變革的今天，如何實現傳感器的產業化和規模化應用，是實現萬物互聯和智能時代的關鍵所在。在各行業智能化進程中，應用場景描述和理念創新又成為引領、推動傳感器技術和應用創新的前提和保障，因此，在各個行業技術創新中，重視理念創新至關重要。

數字時代 傳感器無處不在

眾所周知，在現代控制系統中，傳感器處于連接被測對象和測試系統的接口位置，成為系統信息輸入的主要“窗口”，為系統提供控制、處理、決策、執行的原始信息。可以說，傳感器直接影響和決定系統的性能。

隨著電子、材料、物理、化學等多領域技術的發展，特別是MEMS工藝技術的成熟和應用，滿足市場需求的多功能、微型化、數字化、系統化、網絡化、智能化的傳感器不斷涌現，成為傳感器產業發展新熱點。這同時也為集成電路從通用型向專業化發展提供了有力支撐和技術創新依據。

目前我國已有的1700余家傳感器企事業單位中，產品達到10大類、42小類、7000多個品種。其中，聲敏、力敏、光敏、氣敏、磁敏、溫濕度、RFID、生物等八大類別的主流產品，已經具備產業化技術基礎，并擁有廣闊的市場需求空間，可形成產業化規模生產。而且，在物聯網應用的帶動下，不同系統技術協同和智能化標準要求所迫、不同場景下的多維度數據描述與智能化節點、復雜環境探測與邊緣計算微系統產品將成為今后技術與產業發展的趨勢。

在應用方面，無論是航空航天飛行器、火車、高鐵、汽車，還是移動終端，包括機器人，都是一個多技術融合與多維度數據聚集的平臺，是一個實實在在的安裝傳感器的平臺，其性能優劣與先進與否的標志，就是取決于裝了多少個傳感器和安裝了什么類型的傳感器，沒有傳感器就沒有大數據，更沒有控制模型。

例如，新的高鐵每節車廂安裝了2400余個傳感器，伴隨著道路與環境監測，還將有更多的傳感器隨運行車輛使用；汽車將成為可移動辦公、舒適休閑娛樂空間和智能化節點，也會大量使用智能傳感器；智能家電與可穿戴設備等也都安裝了大量傳感器，可檢測人體生理參數指標和實現慢病監測與管理功能。因此，可以確切地說，自動化設備與智能化裝置，以及復雜環境與場景監測等數字化描述，必將為傳感器產業化提供市場需求和應用保障。

現階段，國內外各種物聯網示范工程，如智能電網、智能交通、環境監測、公共安全、智能家居、智慧醫院等400多個示范項目，都是應用各類傳感器技術與產品的主要市場，這無疑為傳感器技術創新和產業化發展提供了充分的想象空間。

傳感器技術創新呈四大趨勢

由此可見，傳感器技術創新和產業化，不僅是國際戰略競爭的焦點，同樣也是關乎國計民生和全社會安全穩定的基礎保障，這既是傳感器自身發展所需，也是集成電路創新與發展的需要。

傳感器技術創新與發展趨勢歸結為以下四個方面：

一是敏感機理和材料創新，因為一個敏感機理的誕生就會產生新的器件，這個新的器件很快能突破和創造新的應用，這是敏感材料敏感機理所形成的。

二是MEMS工藝技術，它與半導體工藝相互滲透、相互依存、緊密關聯。

三是器件的創新，圍繞著MEMS工藝而形成不同器件、不同封裝結構的創新。在同一個MEMS芯片上，根據應用不同，封裝不同結構和類型的敏感元件和傳感器，并能與集成電路進行同步設計和一體化生產，實現協同創新。

四是網絡化和智能化，一個或多個敏感元器件，外加數字電路和網絡接口，加上算法軟件，進行組合形成智能模塊。

從應用角度來看，可穿戴設備是一個復合型、多功能、通過算法實現的智能傳感器。工業領域的“可穿戴設備”，能夠實現工業應用的智能化和節點化，與半導體產業的融合更為具體。

傳感器與集成電路協同發展

無論哪個行業、哪個領域，也無論是哪一類智能裝備、設施與系統裝置，其自動化水平和智能化程度，都需要微處理器和傳感器的協同與融合，形成功能高度集中、控制精準、算法規范的微系統，實現模塊化、個性化、精準化、標準化、規范化、產業化生產及應用。

從目前的產業現狀及實際情況來看，基礎材料的產業化配套與市場化等瓶頸很難突破，沒有形成共性基礎工藝技術支撐，沒有形成資本追逐的氛圍，導致產業化進程較慢，需要在市場準入、政策扶持、標準制定、產業融合、技術創新、戰略定位上進一步達成共識，加快推動行業發展，提高產業化能力和國際競爭水平。

因此，在對傳感器的戰略定位上需要進一步明確，提高其戰略地位和行業影響力。

首先，需要把傳感器發展提升到戰略高度進行再認識。同時還要進行產業化發展的頂層設計，需要有相應的產業扶持政策和相應的人力、物力資源配置，打造傳感器產業生態體系，形成國家層面的傳感器產業集群，集中并加大資金投入；

其次，要發揮區域化的政策優勢，利用地方經濟發展對高技術產業的需求動力和資源優勢，集中發展特色產業集群，培育和營造區域化的產業生態體系；

最后，加大對產品技術創新的財政補貼。

另外，人才政策也要統籌考慮，對高科技中小企業，特別是對研發數據采集感知技術的傳感器企業，應該有特殊的人才培育政策進行扶持。

“傳感器企業沒有敏感元器件就沒有核心技術，沒有應用就沒有經濟效益。”這一語道破產業鏈關系和產業發展特征。因此，打造我國傳感器產業生態體系，形成傳感器規模化產業優勢勢在必行，也是當務之急。與集成電路協同發展更是建立雙生態產業鏈和“傳感谷”的必由之路和產業化希望所在。

傳感器產業化需要與集成電路協同發展，需要打造從數據獲取到數據傳輸，再到數據處理的產業生態體系。實現從原材料、裝備工藝一直到最后節點化的完整產業鏈，構建以“政、產、學、研、用、服”六位一體的現代服務業平臺。

比如在區域建立力敏、氣敏、磁敏、光敏、生物敏等傳感器產業園，從設計、材料、工藝，甚至MEMS工藝，搭建公共的平臺。以集群化方式發展傳感器產業，形成有效的合力，并形成規模效應，迎接傳感器國際化競爭面臨的機遇和挑戰。

同時，通過國家、地方政策配套與聯動，產業基金與物理空間同步，形成具有國際競爭能力的生態體系和產業園區，聚集國內外傳感器領域優勢企業，按照產業鏈上下游關系，實現真正意義上的產業集群，這必將成為國內外具有競爭實力數字產業化高地，也必將成為國家和地區數字產業化的一張閃亮名片。

我們必須清楚地看到，在數字經濟發展過程中，數字產業化是必由之路，刻不容緩，是競爭的核心與焦點。必須直面應對和迎難而上，形成具有自己特色的高技術產業能力，來應對技術封鎖和高技術產業競爭的影響和沖擊。為產業數字化和高質量發展提供堅實的保障，為數字產業化探索出創新發展的新路子。

總之，感知技術是信息技術基礎，是智能化系統中信息獲取的“電子五官”，芯片是半導體產業的核心，是數據處理的“大腦”，5G等通信技術承擔著系統的“神經”傳輸功能。三者相互依存，構成了信息化、智能化的支柱，三者相互依托和賦能推動了我國產業結構調整和轉型升級快速邁向新的未來。

我們期待著智能時代的到來，更期待著傳感器產業化為智能時代及高質量發展創造新的輝煌。

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審核編輯 黃昊宇