我國(guó)光學(xué)奠基人、著名學(xué)者王大珩先生有個(gè)著名的論斷：傳感器是工業(yè)的基石、性能的關(guān)鍵和發(fā)展的瓶頸。中國(guó)制造大而不強(qiáng)，主要瓶頸實(shí)際上是傳感器。

本文來自對(duì)中國(guó)工程院院士尤政的專訪，主要闡述了制造業(yè)的重要性及其與傳感器產(chǎn)業(yè)的關(guān)系，文中提到一比較尖銳的問題，譬如重大項(xiàng)目需要用到高溫壓力傳感器，你用國(guó)產(chǎn)的，出了問題，你要擔(dān)當(dāng)責(zé)任，買國(guó)外的出了問題沒事。

文末，尤政院士建議傳感器應(yīng)上升到國(guó)家戰(zhàn)略，認(rèn)為靠市場(chǎng)規(guī)律中國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)很難發(fā)展起來：

1.傳感器需要上升到國(guó)家戰(zhàn)略，因?yàn)閭鞲衅鞑皇强渴袌?chǎng)規(guī)律就可以做的，需要國(guó)家行為和市場(chǎng)行為結(jié)合起來，這是傳感器行業(yè)的特點(diǎn)。2.把重點(diǎn)突破和行業(yè)整體水平提升相結(jié)合，既需要世界知名的百年老店，同時(shí)為提高我國(guó)整體傳感器的水平，也需要有若干專精特小企業(yè)共同支撐。3.進(jìn)行市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和政府引導(dǎo)相結(jié)合。在國(guó)內(nèi)若干地區(qū)建立若干基 地，進(jìn)行人才培養(yǎng)等。傳感器不好做，需要聯(lián)合。

詳細(xì)觀點(diǎn)見下文。

專家檔案

尤政 ，中國(guó)工程院院士，華中科技大學(xué)校長(zhǎng)。機(jī)械電子專家。

來源：《電子產(chǎn)品世界》| 迎九

1 我國(guó)制造業(yè)的特點(diǎn)

1.1 中國(guó)制造的新環(huán)境和新使命

制造業(yè)是立國(guó)之本、興國(guó)之器、強(qiáng)國(guó)之基。我國(guó)非常重視制造業(yè)的發(fā)展，從***總書記到李克強(qiáng)總理的很多論述中，講了工業(yè)化的重要性，推動(dòng)中國(guó)制造向中國(guó)創(chuàng)造轉(zhuǎn)變，中國(guó)速度向中國(guó)質(zhì)量轉(zhuǎn)變，以及中國(guó)產(chǎn)品向中國(guó)品牌轉(zhuǎn)變，李克強(qiáng)總理也講了打造實(shí)體經(jīng)濟(jì)的這一根本基礎(chǔ)。

1.2 我國(guó)制造業(yè)的三個(gè)歷史階段

我國(guó)制造業(yè)曾經(jīng)歷過三個(gè)發(fā)展階段(如圖1)，第一階段是從建國(guó)初期到 1978 年，即改革開放前，我們還是取得了比較好的成績(jī)，形成了較為獨(dú)立完整的科學(xué)體系。

這還是很重要的，因近年來東歐經(jīng)濟(jì)崩潰的主要原因是沒有完整的工業(yè)體系，而我國(guó)有一套獨(dú)立完整的體系， 例如從材料、加工一直到裝備是齊全的，我們什么都不缺，而東歐一些國(guó)家當(dāng)時(shí)受前蘇聯(lián)影響，只能生產(chǎn)某個(gè)中間部分，因此經(jīng)濟(jì)受到制約，所以當(dāng)時(shí)老一輩革命家還是非常英明的，我們才發(fā)展到今天。

1978 年改革開放以后到 1990 年，我們告別了工業(yè)產(chǎn)品短缺時(shí)代， 即買東西再不需要券了，而俄羅斯有些地方至今還是憑券供應(yīng)。

第三是 1990 年以后到 2010 年，此時(shí)產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。

1.3 目前制造業(yè)大而不強(qiáng)，不可持續(xù)發(fā)展

2010 年以后，我國(guó)在世界制造業(yè)的比重占第一位，成為工業(yè)制造的第一大國(guó)。但我們還要看到，我們的制造業(yè)大而不強(qiáng)、不可持續(xù)發(fā)展這一問題。

原因之一是我們自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)，基礎(chǔ)比較薄弱。尤政院士是搞衛(wèi)星的，曾聽總裝部長(zhǎng)介紹，我們衛(wèi)星 85%實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，但是還有 15%沒有國(guó)產(chǎn)化的部分，花費(fèi)了 80%的錢。

第二，我們處于價(jià)值鏈的低端。去年尤政院士陪院長(zhǎng)去了鄭州富士康，鄭州富士康有 30 萬人，一年生產(chǎn) 1.5 億部手機(jī)，但利潤(rùn)只占到 整個(gè)利潤(rùn)價(jià)值的 5%多一點(diǎn)，可見幾十萬人創(chuàng)造的利潤(rùn)很低。

第三是生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)效率不高。2011 年我國(guó)制造業(yè)增加值率只有 21.5%， 而世界發(fā)達(dá)國(guó)家往往在 35%以上，可見差距比較大。

第四是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理。我們基本上是資源密集型、勞動(dòng)力密集 型企業(yè)，而技術(shù)密集型和服務(wù)密集型的企業(yè)太少了。最近一項(xiàng)調(diào)查顯示，美國(guó)波音公司的產(chǎn)值中，服務(wù)型制造業(yè)的產(chǎn)值占實(shí)體型制造業(yè)的產(chǎn)值比例約為 6：4，可見波音服務(wù)型比例很高，超過實(shí)體制造經(jīng)濟(jì)。

第五是產(chǎn)品質(zhì)量問題突出。中國(guó)制造和低質(zhì)量可能是劃等號(hào)的。所以習(xí)總書記講要從中國(guó)制造向中國(guó)質(zhì)量轉(zhuǎn)變很重要，其他國(guó)家可能不存在這個(gè)問題。

另外，我們國(guó)家制造業(yè)的的戰(zhàn)線拉得比較長(zhǎng)，從 20 世紀(jì)的 50 年 代到 21 世紀(jì)初都有。一位領(lǐng)導(dǎo)人曾說，外國(guó)人到中國(guó)來訪問，去看什么經(jīng)濟(jì)，看你到什么地方，到了好地方，像歐洲；差的地方像非洲。這說明我國(guó)地域差距特別大，很難用“工業(yè) 4.0”還是“工業(yè) 3.0”，就能把中國(guó)的經(jīng)濟(jì)全部能夠拖動(dòng)，這還是要跟中國(guó)的國(guó)情來結(jié)合。

1.4 面臨三個(gè)新的國(guó)際問題

第一是發(fā)達(dá)國(guó)家的高端制造業(yè)回歸本土。去年美國(guó)公布了美國(guó)制造業(yè)振興的計(jì)劃，很多高新技術(shù)的研究機(jī)構(gòu)不再像以前公布規(guī)劃了，實(shí)際上我們很多的研究以前是跟蹤型，現(xiàn)在美國(guó)在前面走著卻把燈關(guān)了， 就等于我們前面看不到美國(guó)在干什么，所以我們要花更多的時(shí)間去摸 索、探索新技術(shù)。

第二，發(fā)展中國(guó)家低端制造業(yè)成本競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)特別明顯。所以近來在東莞的很多企業(yè)，設(shè)備剛到就封上了門，又轉(zhuǎn)移到越南和印度去了。因?yàn)橐郧斑@些高端制造業(yè)對(duì)于勞動(dòng)力的依賴性還是比較強(qiáng)的，我國(guó)是中等水平的制造業(yè)者特別多，因?yàn)槲覀兊拇髮W(xué)畢業(yè)生特別多，而之前的制造業(yè)對(duì)人的素質(zhì)要求比較高，在中國(guó)社會(huì)比較適合，而現(xiàn)在機(jī)器人的自動(dòng)化程度比較高，對(duì)人的依賴性在下降，那么更低一點(diǎn)層次的人也可以從事制造業(yè)。因此有些制造業(yè)往東南亞/越南轉(zhuǎn)移，相當(dāng)于釜底抽薪。

另外我們國(guó)家的發(fā)展最后還要受到資源和環(huán)境的雙重約束。以前發(fā) 達(dá)國(guó)家的重要發(fā)展期里，也是以資源和環(huán)境作為代價(jià)的，但是在現(xiàn)在 的條件下，中國(guó)要發(fā)展是不可能去走這樣的路的，這也是面臨的新問題。所以我國(guó)制造面臨著內(nèi)憂外患。

1.5 中國(guó)經(jīng)濟(jì)的利好因素

但是我們也非常有信心中國(guó)的經(jīng)濟(jì)能夠發(fā)展好，主要也有三條理由。

第一，第三次工業(yè)革命給中國(guó)制造業(yè)帶來了“機(jī)會(huì)窗口期”。第一次工業(yè)革命是動(dòng)力革命，第二次革命是電子革命，這兩次革命中國(guó)都處在很貧困的時(shí)期，是一個(gè)看客，我們?cè)诼?/p>

那么第三次工業(yè)革命，中國(guó)是一個(gè)重要的參與者，而且盡管中國(guó)的機(jī)械制造業(yè)還是比較落后的，但是我們的信息業(yè)比較發(fā)達(dá)，所以信息化和工業(yè)化進(jìn)行融合的過程中，中國(guó)客觀上還是完全有成為強(qiáng)國(guó)的機(jī)遇。

第二，我們的城鎮(zhèn)化為消費(fèi)升級(jí)提供了巨大的市場(chǎng)空間。我們現(xiàn)在有 2 億城市人口與 2 億城鎮(zhèn)之間的人口，其他就是農(nóng)民了，城鎮(zhèn)人/城市人和農(nóng)民最大的區(qū)別在于消費(fèi)結(jié)構(gòu)，農(nóng)民主要是消費(fèi)自留地，稍微有一點(diǎn)點(diǎn)消費(fèi)就夠了；而城鎮(zhèn)/城市人要消費(fèi)工業(yè)品。

預(yù)計(jì)到 2020 年， 我們的城鎮(zhèn)人口可能會(huì)翻一倍，將來達(dá)到 8 億，因此比現(xiàn)在的市場(chǎng)要 翻一倍。這么巨大的市場(chǎng)為我們工業(yè)的發(fā)展會(huì)帶來重要機(jī)遇。

例如，在上一次經(jīng)濟(jì)危機(jī)時(shí)，德國(guó)之所以能挺過去，主要是通過汽車工業(yè)救了德國(guó)經(jīng)濟(jì)，所以很多國(guó)家和中國(guó)形成戰(zhàn)略合作，看中的是中國(guó)巨大 的市場(chǎng)，如果我國(guó)巨大的市場(chǎng)對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)沒有推動(dòng)，我們就失敗了。

所以內(nèi)在發(fā)展是我們把握機(jī)會(huì)的一個(gè)重要砝碼，馬凱副總理聽取尤政院士的“中國(guó)制造 2025”匯報(bào)時(shí)指出，你們有那么多指標(biāo)，我最關(guān)心的一個(gè)指標(biāo)是到 2025 年時(shí)，中國(guó)的汽車制造業(yè)能不能用上中國(guó) 60%的機(jī)床?因我們現(xiàn)在的機(jī)床對(duì)我國(guó)的最大制造業(yè)——汽車業(yè)貢獻(xiàn)率不到 5%。

為什么?就是我們的車床無故障工作時(shí)間是 700~800 小時(shí)，國(guó)外是 9000 小時(shí)，所以別人的車床一年修一次，我們的每個(gè)月都得修。假設(shè)一分鐘一輛車的過程是不太可能的，從經(jīng)濟(jì)角度不可能用你的。

那么， 為什么中國(guó)的機(jī)床只有 800 小時(shí)？因?yàn)殛P(guān)鍵的核心基礎(chǔ)件——電機(jī)、軸 承等是別人的，別人的技術(shù)數(shù)據(jù)我們沒有，你怎么有信任呢？所以這是我們的問題，我們必須從市場(chǎng)的角度來帶動(dòng)我們的實(shí)體經(jīng)濟(jì)，包括物聯(lián)網(wǎng)等。

所以在傳感器行業(yè)，傳感器的同仁要團(tuán)結(jié)起來，把中國(guó)制造的傳感器搞上去，才能真正借助于物聯(lián)網(wǎng)的成功，使我們的市場(chǎng)走到世界的前列。

第三，我們經(jīng)濟(jì)體制的改革也加速了我們制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。例如清華在一些政策出臺(tái)后的 2016 年 1 月到 8 月間，技術(shù)轉(zhuǎn)移的收入大有 6 億元，而以前高校的技術(shù)和工業(yè)界沒法合作，因?yàn)椴荒苜u，不能有產(chǎn)權(quán)，因此互相都是提防著，現(xiàn)在已經(jīng)可以技術(shù)出售和競(jìng)價(jià)了，老師可以拿 70%(筆者注：最近一些政策是高校科研成果轉(zhuǎn)化收益的 70% 可劃歸個(gè)人)，所以大家的積極性也提高了，以前偷偷出去辦公司的老師發(fā)現(xiàn)自己的公司上不了市，現(xiàn)在又回來拿錢把專利買回來了。

因此有序的機(jī)制轉(zhuǎn)移促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。諸多國(guó)家的改革政策都會(huì)為我們的經(jīng)濟(jì)護(hù)駕保航，所以現(xiàn)在中國(guó)制造業(yè)擔(dān)負(fù)著最新的使命，也是我們偉大中華復(fù)興夢(mèng)一個(gè)具體的體現(xiàn)，我們要成為制造業(yè)大國(guó)，要成為世界制造業(yè)的中心，我們的強(qiáng)國(guó)夢(mèng)才能真正得到實(shí)現(xiàn)。

1.6 各國(guó)制造業(yè)的發(fā)展動(dòng)態(tài)

當(dāng)然不光是中國(guó)，美國(guó)也在強(qiáng)調(diào)制造業(yè)回歸，德國(guó)、日本也有計(jì) 劃(如表 1)。美國(guó)人已經(jīng)明確表態(tài)，2017 年要奪回制造大國(guó)和強(qiáng)國(guó)的 地位。所以我們面臨的環(huán)境還是很惡劣的。

2015 年 3 月 25 日，我們頒 布了《中國(guó)制造 2025》行動(dòng)綱領(lǐng)，實(shí)際上中國(guó)的整個(gè)工業(yè)從“工業(yè) 2.0” 補(bǔ)課，“工業(yè) 3.0”普及，到“工業(yè) 4.0”的示范已經(jīng)全面地鋪開(如 表 2)。

2 傳感器內(nèi)涵及特點(diǎn)

中國(guó)制造是和傳感器緊密相關(guān)。例如智能制造里有傳感器九條龍， 諸如軌道交通傳感器一條龍，新能源汽車傳感器一條龍等。傳感器屬于基礎(chǔ)零部件的一部分，傳感器非常重要，王大珩先生有個(gè)著名的論斷：傳感器是工業(yè)的基石、性能的關(guān)鍵和發(fā)展的瓶頸。

我們由大變強(qiáng)的主要瓶頸實(shí)際上是傳感器，它本身也有些特點(diǎn)，例如量大面廣，我們產(chǎn)值很高，但是面很寬，具體到每家企業(yè)來說并不是特別大。

第二起到了承上啟下的作用，對(duì)下游產(chǎn)業(yè)起著重要的推動(dòng)作用。第三是三化程度高，適于專業(yè)化大批量生產(chǎn)，這給通用化、標(biāo)準(zhǔn) 化、系列化生產(chǎn)提供了前提。

傳感器也兼有材料密集型、勞動(dòng)密集型 和技術(shù)密集型的特點(diǎn)，但低端基礎(chǔ)件耗材、耗能、技術(shù)含量較低，競(jìng)爭(zhēng)激烈;而高端基礎(chǔ)件則是技術(shù)密集型。例如普通的水表電表可能更多的時(shí)候是勞動(dòng)密集型產(chǎn)品。

另外，在世界上也有個(gè)趨勢(shì)，發(fā)達(dá)國(guó)家的 低附加值零部件產(chǎn)業(yè)逐漸往外轉(zhuǎn)移，實(shí)行全球采購，例如我國(guó)的水表電表是世界第一大國(guó)，約占世界產(chǎn)量 70%~80%以上。

我國(guó)的傳感器產(chǎn)業(yè)和我國(guó)制造業(yè)的狀況幾乎是一樣的特點(diǎn)：

1.產(chǎn)業(yè)規(guī)模進(jìn)入了世界前列。我們有很多是世界排在第一的，但大都是中低端產(chǎn)品。

2.我們的產(chǎn)業(yè)布局基本形成，什么傳感器都有。

3.中低檔 產(chǎn)品基本滿足市場(chǎng)需求，通過合資和自己研制，基本能滿足國(guó)內(nèi)需求， 嚴(yán)格地說還存在供給過剩的問題。

4.通過多年的研發(fā)，我們的研發(fā)能 力顯著進(jìn)步，有一些高端傳感器已經(jīng)做到了樣機(jī)階段。

當(dāng)然我們面臨的問題也一樣。

首先，產(chǎn)業(yè)集中度低，中低檔產(chǎn)能過剩，原因是我們沒有形成產(chǎn)業(yè)集群，沒有在產(chǎn)品聚集、地區(qū)聚集上 做好，產(chǎn)品很分散，提到一個(gè)產(chǎn)品不知道在什么地方，但是在國(guó)外， 很可能一類傳感器相對(duì)集中在一座城市或者一家大公司里，就比較容 易形成規(guī)模效應(yīng)。

其次，研發(fā)和自主創(chuàng)新能力比較薄弱，核心技術(shù)受制于人，我們的很多傳感器是買國(guó)外的傳感器元件，拿來組成一個(gè)系統(tǒng)，并沒有自己去研發(fā)傳感部分。

第三是行業(yè)共性技術(shù)研究缺位。在國(guó)外甚至現(xiàn)在的美國(guó)也有一些高端戰(zhàn)略技術(shù)是國(guó)家出錢研究的，有國(guó)家研究院和一些公共的實(shí)驗(yàn)條件是國(guó)家承擔(dān)的，我們國(guó)家以前也有，不過在 1995 年以后基本上由于體制改革，這些企業(yè)都不承擔(dān)國(guó)家的責(zé)任，跑到市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的前沿去了， 這對(duì)我國(guó)傳感器行業(yè)的進(jìn)步還是影響很大的，特別是高端傳感器，比如高溫壓力傳感器，你用國(guó)產(chǎn)的，出了問題，你要擔(dān)當(dāng)責(zé)任，買國(guó)外的出了問題沒事。

如果我們有國(guó)家的機(jī)構(gòu)，能夠去按照客觀的測(cè)試辦法來進(jìn)行測(cè)試，由測(cè)試機(jī)構(gòu)來擔(dān)當(dāng)使用的責(zé)任，那么我們的大企業(yè)就會(huì)愿意去用，這樣才能促進(jìn)國(guó)有企業(yè)的發(fā)展。

最后是政策缺位。我們國(guó)家的建設(shè)重點(diǎn)主要是在整機(jī)上面，補(bǔ)貼整機(jī)較多，對(duì)元器件的補(bǔ)貼很少。因?yàn)橛惺着_(tái)戰(zhàn)略，但沒有首個(gè)傳感器戰(zhàn)略。建議傳感器方面，如果你要去購買國(guó)外的，你要拿出 1/3 的價(jià)格建立傳感器基金，如果你的產(chǎn)品能夠替代國(guó)外產(chǎn)品，那么用戶買一件國(guó)貨國(guó)家可補(bǔ)貼 1/3，所以兩個(gè) 1/3 可從經(jīng)濟(jì)和市場(chǎng)角度能起很大的作用。

2.1 傳感器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

傳感器技術(shù)的發(fā)展也有幾條。

第一，產(chǎn)品技術(shù)與智能化技術(shù)相互融合的水平相結(jié)合，數(shù)據(jù)的處理、無線信號(hào)的傳輸、自校準(zhǔn)技術(shù)已經(jīng)很普遍了。

另外，傳感器變成模塊化、組合化、集成化得到高度重視。以前一個(gè)傳感器不能解決的問題，通過多個(gè)傳感器的模塊化組合可以來解決了。過去我們看一個(gè)物體的特性是靠單一化的指標(biāo)，現(xiàn)在通過多指標(biāo)來確認(rèn)你的環(huán)境特征。

第三，高性能和環(huán)保成為行業(yè)的主題，因?yàn)槲覀兪呛髞碚撸豢赡馨凑找郧暗睦下吩僮咭槐椋晕覀円匾曅阅芎铜h(huán)保問題。

最后，新材料、新工藝的使用是傳感器革命性的進(jìn)步。比較典型的是 MEMS 傳感器，如果用硅來做，通常做到 400~600℃就到極限了， 但是碳化硅把性能可提高到 1200~1800℃，因此隨著材料技術(shù)的進(jìn)步， 對(duì)我們行業(yè)技術(shù)的發(fā)展可能是顛覆性的。

傳感器的智能化、無線化等體現(xiàn)在哪幾個(gè)方面?微型化 MEMS 技術(shù)集成化怎么去做產(chǎn)量的融合？最后還有多樣化等等，需要各種各樣的先進(jìn)技術(shù)的使用。

所以從傳感器的發(fā)展技術(shù)路線圖看，從分立式的傳感器到機(jī)械式的集成傳感器、MEMS 傳感器，將來可以做到單片集成傳感器、無線傳感器，一直到最后的 iSensor(智能傳感器)。

如果我們從另外一個(gè)維度——信息技術(shù)的維度看(圖 3)，摩爾定律預(yù)言集成電路(IC)上可容納的晶體管數(shù)目 每 18 個(gè)月就翻番，到目前為止，我們已接近特征尺寸的極限，在進(jìn)行 “超越摩爾定律”的探索，即從系統(tǒng)的角度走，把傳感器、電源、信 號(hào)傳輸?shù)鹊纫黄鸺桑覀兊陌l(fā)展空間還很大，增長(zhǎng)的速度會(huì)很高， 這可能是行業(yè)很重要的一個(gè)發(fā)展方向。

所以從需求和信息獲取的技術(shù) 進(jìn)步來看，傳感器和微系統(tǒng)技術(shù)都是革命性的和顛覆性的技術(shù)。

2.2 MEMS 傳感器

MEMS 傳感器和 IC 芯片最大的區(qū)別，MEMS 是可動(dòng)結(jié)構(gòu)，利用微納加工技術(shù)同時(shí)加工出機(jī)械結(jié)構(gòu)和電路系統(tǒng)。

我們最早做 MEMS 時(shí)，總以 為 MEMS 結(jié)構(gòu)像制造業(yè)是由零件組成的，實(shí)際上不是，它是通過工藝很復(fù)雜的轉(zhuǎn)動(dòng)和平動(dòng)，都是用一個(gè)零件，所以與以往是根本不同的。

當(dāng)然我們還有自校準(zhǔn)等工藝和設(shè)計(jì)是不一樣的，所以從 MEMS 技術(shù)出現(xiàn) 了以后，整個(gè)世界都在小型化，從微能源到生物、射頻等領(lǐng)域都在 MEMS 化、小型化的改造。

例如 1995 年時(shí)聽說智能灰塵，大家覺得這個(gè)不太可以，但是到了前年(2014 年)，美國(guó)已經(jīng)應(yīng)用了智能灰塵，只有 5 毫克重，1.2 立方毫米，上面有厚膜電池、超級(jí)電容器、太陽能電池、陀螺儀、紅外傳感器、振動(dòng)傳感器，還有激光通訊等，這么小小一個(gè)東 西，有這么多功能，反映了微系統(tǒng)或傳感器發(fā)展的未來前景很大。

當(dāng)然 MEMS 傳感器技術(shù)的特點(diǎn)也有幾條。

首先是微型化、低成本、 功耗低、高可靠。像我們現(xiàn)在做的 MEMS 陀螺儀，最高可以做到每小時(shí) 1°，稍微差一點(diǎn)的，每小時(shí) 10°，成本大概不到一千元。

但是我們現(xiàn)在有的國(guó)內(nèi)廠子在做，每小時(shí) 30°的陀螺儀現(xiàn)在還賣到五萬元一支， 一年也就生產(chǎn)兩三百只，所以一個(gè)硅圓片上的 MEMS 產(chǎn)品數(shù)量就接近該企業(yè)一年的產(chǎn)量。這是顛覆性技術(shù)的特點(diǎn)。

第二點(diǎn)是高精度。陀螺儀現(xiàn)在國(guó)外可以做到每小時(shí) 0.01°，如果它能夠?qū)崿F(xiàn)的話，基本上光纖陀螺也沒了，如果現(xiàn)在的加速器可以做 到 3×10-8g，這不僅僅是高精度。

另外還有芯片級(jí)原子鐘，現(xiàn)在歐洲已經(jīng)可以買了，一千歐元就可以買到 1 小時(shí)內(nèi)阿倫方差 10-13 的芯片 原子鐘，使 GPS 的導(dǎo)航精度大大提高。我們現(xiàn)在的時(shí)鐘大概是 10-6、 10-9 到 10-13，半年校準(zhǔn)一次，也有每周校準(zhǔn)一次的。

另外是高集成。國(guó)外有 2 公斤的衛(wèi)星就可以把姿態(tài)回歸軌道全部解決，還有相控陣?yán)走_(dá)的陣列可以做到導(dǎo)彈里。所以 MEMS 技術(shù)精準(zhǔn)度可以很高。

MEMS 還有一個(gè)技術(shù)特點(diǎn)——高性能，例如微硅慣性器件(陀螺/加 速度計(jì))可以承受 20 萬 g 的過載，而我們有些武器系統(tǒng)能打得很遠(yuǎn)， 但是過載很大，10 萬 g 時(shí)傳感器不能用了，但 MEMS 傳感器可以用，

為什么?從物理上，根據(jù)牛頓第二定律：F=ma，m(物體質(zhì)量)變小了，所以它的破壞力變小了。

另外，硅的機(jī)械常數(shù)等特性要比鐵、鋼高得多， 也會(huì)提升性能。最近一家美國(guó)公司介紹其智能片，使所有的發(fā)動(dòng)機(jī)片廠都有傳感 和無線信號(hào)的布局，所以發(fā)動(dòng)機(jī)一開，所有發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)都可以傳出來，它可以抗惡劣環(huán)境，溫度最高耐 1800℃，壓力超過 300 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大 氣壓，沖擊接近 5 萬 g 都能工作，反映了現(xiàn)在傳感器和智能化的水平之高超。

在武器裝備方面，美國(guó)稱 90%的 MEMS 器件可對(duì)武器制造改進(jìn)，最新資料顯示火箭彈已經(jīng)可以改造了，每小時(shí) 5°的陀螺儀可以做進(jìn)去了; 世界上最小的導(dǎo)彈——長(zhǎng)矛已經(jīng)出現(xiàn)，只有 771 克，長(zhǎng) 42.7 厘米，直 徑 40 毫米，射程 2 公里，殺傷半徑 10 米，放在槍上就可以射擊，把復(fù)雜的導(dǎo)彈已經(jīng)微縮到變成槍流彈的水平。

當(dāng)然更多打法還是在制導(dǎo)子彈，子彈可以轉(zhuǎn)彎了。這些都源于傳感器，特別是 MEMS 技術(shù)帶來的進(jìn)步。

在汽車行業(yè)，需要約三百多個(gè)傳感器，高檔車約有 80%可以用 MEMS 技 術(shù)來做。物聯(lián)網(wǎng)更是依賴于傳感器，物聯(lián)網(wǎng)最底層的技術(shù)就是信息傳感采集技術(shù)，比如智能停車場(chǎng)，生產(chǎn)的智能管理，還有環(huán)境的監(jiān)測(cè)，醫(yī)療資源的調(diào)配等，這些都是和 MEMS 相關(guān)。

MEMS 傳感器應(yīng)用非常廣泛，醫(yī)療方面，從拍攝、便攜式、可穿戴 式到植入式大概有 45 億美元的市場(chǎng)，治療糖尿病需要測(cè)眼壓，可以做在博士倫等隱形眼鏡上，像美國(guó)的智能鞋可以掃雷，走過之后地雷就出來了，還有很多編織物，例如衣服可以傳感人的信息，還有各種各樣的可穿戴電池、能發(fā)電的鞋子、腦信號(hào)/腦控服務(wù)機(jī)械設(shè)備，還有芯 片上的器官/肺/腎等會(huì)出現(xiàn)。

最新穎的是通過電腦陣列可以讀人—— 把這個(gè)人的存儲(chǔ)器讀了。另外是消費(fèi)電子，消費(fèi)電子大概有 30 億美元 的市場(chǎng)規(guī)模，各種各樣。

2.3 我國(guó)傳感器發(fā)展

傳感器的發(fā)展還是從兩個(gè)維度解決：技術(shù)的推動(dòng)和市場(chǎng)的需求。國(guó)內(nèi)的 MEMS 主要集中在科研院所和大學(xué)(表 3)，真正完全的單片層的 MEMS 傳感器技術(shù)中國(guó)還沒有。原因是這涉及到一系列的研究突破。

好在最近我們還是有所進(jìn)步，我們已有一批中試線、生產(chǎn)線、代工線和 產(chǎn)業(yè)公司(表 4)。

經(jīng)過 20 年的奮斗，我們的 MEMS 傳感器已處于曙光階段。尤政院士也是淄博高新區(qū) MEMS 研究院院長(zhǎng)，介紹了在淄博投資 3 億元建立的 6 英寸與 8 英寸兼容的生產(chǎn)線，加速度計(jì)和陀螺儀產(chǎn)品已下線。

微納制造、器件與系統(tǒng)協(xié)同創(chuàng)新中心是由教育部的清華、北大、上交大、東南大學(xué)等六所高校，以及航空、航天、兵器等部委的 研究所共同在淄博開展項(xiàng)目的研發(fā)。

3 對(duì)“核心傳感器技術(shù)”上升為國(guó)家“制造強(qiáng)國(guó)”、“工業(yè)強(qiáng)基”戰(zhàn) 略的建議

1.傳感器需要上升到國(guó)家戰(zhàn)略，因?yàn)閭鞲衅鞑皇强渴袌?chǎng)規(guī)律就可以做的，需要國(guó)家行為和市場(chǎng)行為結(jié)合起來，這是傳感器行業(yè)的特點(diǎn)。

2.把重點(diǎn)突破和行業(yè)整體水平提升相結(jié)合，既需要世界知名的百年老店，同時(shí)為提高我國(guó)整體傳感器的水平，也需要有若干專精特小企業(yè) 共同支撐。

3.進(jìn)行市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和政府引導(dǎo)相結(jié)合。在國(guó)內(nèi)若干地區(qū)建立若干基 地，進(jìn)行人才培養(yǎng)等。傳感器不好做，需要聯(lián)合。

歐洲有歐盟 MEMS 系統(tǒng)聯(lián)盟，提供微系 統(tǒng)加工一站式服務(wù)，設(shè)計(jì)、加工、工藝、測(cè)試、應(yīng)用是一體的。歐洲是分布式的，不是一家獨(dú)干的。

歐盟有很多小國(guó)可以做好，咱們社會(huì) 主義制度，也一定能做好。

審核編輯 黃宇