當前數字經濟的發展速度是令人驚喜的。2017年美國數字經濟總額為10.83萬億美元,GDP占比超過58.3%。2018年達到了12.34萬億美元,GDP占比超過62%。中國緊隨其后,2017年數字經濟規模是3.4萬多億美元,占GDP總量的30.3%,2018年是4.73萬多億美元,占GDP總量的34.8%。中美兩國已經占據全球數字經濟總量的50%以上。這充分說明,未來經濟已經從傳統資源推動型轉向以數據為核心的數字經濟。數據已經取代石油成為當今世界最有價值的資源,引發國際爭相搶奪的由石油變成了數據,數據將成為推動產業變革的主流與核心,堪稱數字時代的石油。

一、數字經濟的核心技術

眾所周知,信息技術是由感知術、傳輸和處理三大技術構成,即:計算機技術、通訊技術、傳感器技術。信息系統的硬件是由三大技術加上信息存儲、反饋與執行等構成,而在整個系統中傳遞的信息正是“數據”。如果把一個人看做成一個完整的信息系統,那么五官和皮膚與外界交互的信息就是“數據信息”,感知器官就是數據采集裝置,是數據獲取的核心。現實中與其相對應的實物器件就是傳感器產品,傳感器也被稱為“電子五官”;5G等通信技術就相當于數據傳輸的人的神經系統;計算機就相當于人體的大腦,負責并承擔數據處理功能。

美國認為,上世紀80年代個人電腦把運算手指化;90年代互聯網技術把信息需求通過網絡全球化;時下的這場變革就是通過物聯網,把物質世界連接起來,并賦予物體一個電子神經系統,使其智能化。稱其為“Sensor Revolution”(傳感器革命),“之所以稱為傳感器革命,是因為通過新材料運用,會涌現出不計其數的敏感元器件,來監控我們周圍的各種環境等。使得傳感器技術成為各種應用能力的積聚點”。由此可見,在傳感器領域的競爭一定會到來。我們必須未雨綢繆,戰略布局,提早準備。

二、產業發展問題與突出矛盾

據行業統計顯示,目前全球傳感器共有聲、力、光、磁、氣、溫濕、RFID、生物等八大敏感門類,約3.1萬種元器件類型,其中,中國約有2.2萬種(多為科研實驗使用)。產業分布方面,全球從事敏感元器件與傳感器研制生產廠家、公司約有6500多家,其中我國約有1200余家(非專業生產廠家)。 2012年銷售額為1024億美元,2015年為1376億美元;2018年約為1770億美元。其中:家電、汽車、工業自動化系統與設備、能源、醫療器械、農業、飛機和船舶、機器人、環境保護、市政等十大領域占據整個市場的75%。

1、明確技術創新趨勢

可以清楚地看出,美國傳感器技術產業化發展呈現出三大趨勢:MEMS工藝技術、智能化和網絡化、微能量獲取技術。八大敏感元件采用共性MEMS工藝技術,不僅僅只是為了提高產業化水平。同時,還可以把多個敏感元件復合于一體,結合軟件處理與算法,構成多維度指標測試和多參數融合的微系統模塊,來拓展產品適用范圍。從而彌補片面追求高精度給規模生產帶來的難度,以便減少產成品測試成本,提高規模經濟效益。再結合微能量獲取技術給傳感器供電,就可以實現完全智能化的數據采集節點,實現遠程數據采集能力,實現低成本、網絡化應用,為大數據、5G、人工智能、區塊鏈,乃至新基建基礎數據采集,提供可靠和基本保障。因此三大技術融合與協同創新成為未來八大敏感技術發展的主流趨勢。

2、新基建下的市場前景

傳感器可適用于所有的行業領域。據2019年統計,全球傳感器市場總規模已突破1870億美元,并以大于10%的平均速度增長,在前十大重點行業領域增長大于15%,有些領域的市場呈現出爆發式增長態勢。在本次疫情防控中,同樣大量使用了傳感器產品。除了我們熟知的無接觸測溫儀,還有血壓、血脂、血氧、脈象以及二氧化碳氣體等等130多種產品類型,在疫情中都發揮著無可替代的作用。眼花繚亂的可穿戴設備其實也是智能傳感器,是多功能、多參數復合的智能節點,既可以測血壓,心跳,還可以測脈搏等等。

在新基建的智能化裝置與設備中更離不開各種傳感器,比如5G基站會使用近百只環境數據與運行監控類傳感器;手術機器人要用到400多只傳感器;智能手機里現在已經有20多種傳感器。當數量達到100多種的時候,手機就會變成移動智能節點,與家庭智能終端融合,通話變成手機中的一個功能模塊。電子圍欄中就用近2萬只傳感器,完全實現隱形和無接觸管控,場地與道路無人值守與收費,定期結算就可。數字車間中的自動化流水線中無人值守,所用傳感器更是數不勝數。

總之,傳感器技術決定著系統的功能。判斷一個設備或系統性能優劣,不僅僅要看裝了多少微處理器,更重要的是,要看有多少只、多少類型傳感器。沒有傳感器技術,就沒有數據采集,萬物互聯與智能無從談起!

3、打破行業壁壘 消除市場偏見

隨著系統信息化程度和設備設施的智能化要求不斷提高,各個行業領域對傳感器需求會持續增加。然而,在生產企業與用戶之間存在著難以跨越的障礙,各自對技術的理解和對方的需求也不盡相同,難以找不到有效方法和途徑來貫通和突破。

此外,在對待國內企業和產品上存在較大認識偏見和分歧。在同等情況下,往往選用的是價格遠遠高于國內企業的國外產品。尤其是資源壟斷性行業,為了減輕責任和避免麻煩,就形成了能買國外的就一定不用國內產品的普遍現象。除對國內企業偏見外,有時苛刻的額外條件、繁雜的程序和流程讓企業望而卻步。國內企業在拉關系和交易成本上苦不堪言,即使長期追蹤卻也是無功而返,這樣也逐步推高了準入門檻和行業壁壘。

由此可見,產、用之間的障礙與瓶頸成為產業化發展的一大障礙。因此,傳感器產品既要向參數指標的歸一化、標化化、智能化、網絡化方向發展,同時,也要建立產用之間的協同創新關系,組建產業與應用之間的相互信任,相互交流與溝通的信息通道和技術研發平臺,為傳感器產業化發展掃除道路上的障礙。

三、產業化發展途徑

應該清醒地認識到,中美博弈表面上看是在貿易和科技的爭端,而實質上是高技術產品的產業化競爭。尤其是數字經濟全球化的今天,更應該清醒地認識到我國產業化中的突出矛盾和問題。對于傳感器產業化,應結合我國結構調整與轉型升級與“十四五規劃”要求,充分認清疫情、國際摩擦升級與環境變化產生的具體影響。做好戰略定位和頂層設計,相應的資源配置,有良好的機制,形成規范和標準,實現產業化并非難事,前面紅外熱電堆傳感器就是一個很好的例子。

根據以上建議,結合區域產業文化特征,可在條件具備地區建立中國“傳感谷”,培育我國產業鏈完整、具備“政、產、學、研、用、服”六位一體協同化、專業化和精準化的“雙生態”體系。實現傳感器基礎產品500億產值,系統集成與應用產品千億級以上的目標,形成具有明顯產業化特色的國際傳感器產業集群。

(作者系九三中央科技委副主任 中國傳感器與物聯網產業聯盟副理事長)