近年來，我國日益重視智能傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展，智能傳感器重要制造技術(shù)——MEMS（微機電系統(tǒng)），被列入“十四五”規(guī)劃重要攻關(guān)技術(shù)里面，各地方省市也紛紛出臺扶持智能傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策。 今年3月份，《經(jīng)濟導(dǎo)刊》刊發(fā)了由米菽（啟元實驗室）、房超（啟元實驗室、清華大學(xué)高技術(shù)實驗室研究員）及許蔓舒（中信改革發(fā)展研究基金會金融實驗室咨詢專家）撰寫的關(guān)于我國傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展宏觀觀察論文《抓住機遇，加快我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展》，再提我國發(fā)展傳感器產(chǎn)業(yè)的重要性和緊迫性，對未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展有什么新的暗示？ 論文中認為，未來6年是國產(chǎn)傳感器發(fā)展機遇期，我國應(yīng)抓緊加快發(fā)展我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)，部分觀點有： 汽車電子領(lǐng)域?qū)⑹俏磥碇悄軅鞲衅靼l(fā)展的主賽道之一；利用好通信電子領(lǐng)域需求端將極大推動我國智能傳感器技術(shù)的發(fā)展；我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)存在的主要問題是產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小、產(chǎn)業(yè)模式單一和產(chǎn)業(yè)鏈有薄弱環(huán)節(jié)；中國傳感器產(chǎn)業(yè)的全球占比很小，產(chǎn)業(yè)規(guī)模占比不足6.2%，這與我國應(yīng)用市場占全球的比例（41%）極不匹配；在國內(nèi)市場中，智能傳感器的國有化率只有30%左右；雖然我國應(yīng)用端企業(yè)創(chuàng)新能力強、資源廣泛，但無法帶動國內(nèi)智能傳感器廠商的技術(shù)提升；我國智能傳感器企業(yè)過分依賴國外代工廠, 國內(nèi)缺乏自主的IDM企業(yè)；我國的智能傳感器產(chǎn)業(yè)鏈存在諸多薄弱環(huán)節(jié)，其中研發(fā)是難點、芯片設(shè)計是盲點、晶圓制造是卡點…… 《經(jīng)濟導(dǎo)刊》是由中國中信集團，面向全國及海內(nèi)外公開發(fā)行的中央級大型中文經(jīng)濟類核心期刊，具備重要參考價值。 啟元實驗室成立于2020年7月，由北京市人民政府設(shè)立，為北京市新型研發(fā)機構(gòu)，獨立事業(yè)法人科研單位，依托清華大學(xué)運行管理。實驗室聚焦智能科技進行基礎(chǔ)理論研究、核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。設(shè)有十余個研究部門，建設(shè)若干大型科研支撐基礎(chǔ)設(shè)施。

論文正文見下文正文。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G技術(shù)的發(fā)展，智能感知互聯(lián)時代已經(jīng)到來。智能傳感器是智能感知的前端設(shè)備，是我國工業(yè)實現(xiàn)“由大變強”的必經(jīng)途徑。目前智能傳感器產(chǎn)業(yè)還處在初期發(fā)展階段，預(yù)計智能傳感器技術(shù)的井噴式發(fā)展期將在未來6年內(nèi)出現(xiàn)，這將是我國智能傳感器發(fā)展的機遇期。我國可抓住這個時間窗口，加快智能傳感器全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，從而推動我國在“卡脖子”的關(guān)鍵技術(shù)方面有所突破。

我國起步晚，智能傳感器的應(yīng)用前景廣闊 智能傳感器是指將傳感器與微處理器相結(jié)合，同時具有信號監(jiān)測和信息處理功能的傳感器，其核心技術(shù)在芯片①。 早在1979年，美國宇航局（NASA）就提出了智能傳感器的概念，但直到進入21世紀后，隨著5G通信的商用化，智能傳感技術(shù)才得到快速發(fā)展，并逐漸形成產(chǎn)業(yè)化。

我國傳感器的發(fā)展起步較晚。1974年，我國研制出首個傳統(tǒng)式壓力傳感器。進入20世紀90年代，我國傳感器行業(yè)進入高速發(fā)展期，傳感器技術(shù)取得了顯著進步。 21世紀初，我國在智能傳感器領(lǐng)域的研究不斷深入，采用混合集成技術(shù)研制出較為實用的智能傳感器。 2010年，我國初步建立起智能傳感器標準框架體系。隨后，我國政府發(fā)布了多項涉及智能傳感器的政策，特別是2013年工信部等四部委頒布的《加快推進傳感器及智能化儀器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃》和2017年工信部推出的《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動指南(2017-2019)》，明確了我國智能傳感器的發(fā)展目標和方向。

隨著政策的引導(dǎo)作用不斷加強，我國在智能傳感器技術(shù)研發(fā)方面實現(xiàn)了一定的突破，已形成了完整產(chǎn)業(yè)鏈，并在封裝測試等部分環(huán)節(jié)達到了國際水平，但在芯片研發(fā)設(shè)計和晶圓制造環(huán)節(jié)，與歐美日等智能傳感器強國還存在明顯差距。

智能傳感器是聯(lián)接物理世界與數(shù)字世界的橋梁，在民用和軍事上有重要的應(yīng)用前景。民用方面，智能傳感器作為萬物互聯(lián)的核心基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療、智慧城市、智能制造、智能汽車、人工智能等多個領(lǐng)域。 軍事應(yīng)用方面，智能傳感器在裝備測量與控制等系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，包括各型導(dǎo)彈或彈藥、飛機、艦船、坦克等武器裝備系統(tǒng)，以及后勤保障系統(tǒng)、作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)等，在未來的高技術(shù)戰(zhàn)爭中將深刻影響或改變作戰(zhàn)方式，大幅度提高精確打擊能力、指揮控制能力和戰(zhàn)場管理能力。 隨著信息技術(shù)的持續(xù)進步，智能傳感器的效能將不斷提高，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展?？傊?，智能傳感器已經(jīng)成為國防建設(shè)、工業(yè)轉(zhuǎn)型升級以及保障和提高人民生活質(zhì)量等必不可少的基礎(chǔ)核心技術(shù)和裝備。

我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨重要機遇：未來6年是重要機遇期 根據(jù)賽迪顧問的數(shù)據(jù)資料①，目前全球智能傳感器市場規(guī)模在整體傳感器（傳統(tǒng)傳感器和智能傳感器）的占比和市場規(guī)模并不大，還處在初期發(fā)展階段(圖1)。 2018年，傳感器全球市場規(guī)模為1393.2億美元，而智能傳感器僅為283.3億美元，占比20.3%。雖然智能傳感器的占比逐年增加，但增長率并不高；預(yù)計到2023年，智能傳感器的占比將增加到24%，復(fù)合年增長率在3%左右。

這說明智能傳感器技術(shù)尚處于初期發(fā)展階段，在智能傳感器這條賽道上，各國都面臨有待突破的技術(shù)瓶頸，還沒形成技術(shù)壟斷或取得技術(shù)龍頭地位的實力。 綜合考慮全球?qū)χ悄軅鞲衅餮邪l(fā)的高投入以及社會對物聯(lián)網(wǎng)的高需求，可以判斷，未來6年將出現(xiàn)智能傳感器技術(shù)的井噴發(fā)展。由此而言，未來6年也將是我國智能傳感器發(fā)展的機遇期。

圖1全球傳感器及智能傳感器市場規(guī)模①

我國是全球智能傳感器的最大應(yīng)用市場 我國智能傳感器的應(yīng)用市場規(guī)模巨大，是全球最大的應(yīng)用市場。 根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院2022年的數(shù)據(jù)②（圖2），2020年中國智能傳感器應(yīng)用市場規(guī)模為148億美元，占全球市場的41%左右。雖然中國的應(yīng)用市場在全球占比正在逐年下降，但我國智能傳感器應(yīng)用市場較為成熟，相比其他新興市場較為穩(wěn)定。 鑒于近年來有大量新興市場快速崛起，特別是第三世界國家對智能傳感器的需求增長迅速，我國企業(yè)如果能結(jié)合“一帶一路”倡議拓展更多海外市場，將更好地促進我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

圖2中國智能傳感器市場規(guī)模①

我國智能傳感器的應(yīng)用市場結(jié)構(gòu)均衡 智能傳感器最終應(yīng)用領(lǐng)域主要分為消費電子、汽車電子、工業(yè)電子和醫(yī)療電子。與全球智能傳感器應(yīng)用領(lǐng)域市場結(jié)構(gòu)有所不同，我國智能傳感器應(yīng)用領(lǐng)域的市場結(jié)構(gòu)較為均衡。

從全球應(yīng)用市場來看，消費電子是智能傳感器市場規(guī)模最大的應(yīng)用領(lǐng)域。2019年，全球消費電子領(lǐng)域的市場占比為79%左右，占據(jù)最主要地位。

由于我國的工業(yè)結(jié)構(gòu)較為完整，在各類市場領(lǐng)域有較為成熟的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。目前我國擁有41個工業(yè)大類、207個工業(yè)中類和666個工業(yè)小類，是全世界唯一擁有聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類中全部工業(yè)門類的國家。這使得我國智能傳感器在消費、汽車、工業(yè)、醫(yī)療電子四大領(lǐng)域占比均衡。即使對某些特殊需求的智能傳感器，如生物型傳感器、特殊氣體傳感器等，我國也有相當?shù)氖袌隹芍纹洚a(chǎn)業(yè)發(fā)展。汽車電子、通信電子是我國智能傳感器最具發(fā)展?jié)摿Φ募毞质袌銎囯娮宇I(lǐng)域是我國最大的智能傳感器市場規(guī)模貢獻者。我國汽車工業(yè)發(fā)展迅猛，2021年中國機動車保有量為4.0億輛，年復(fù)合增長率為6.3%左右。這使得智能傳感器在汽車領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，預(yù)計未來市場規(guī)模占比將進一步增加。 目前，一輛普通家用型轎車內(nèi)大約安裝幾十到近百只傳感器，其中相當一部分是智能傳感器，對溫度、壓力、位置、距離、加速度、流量、濕度、電磁、電光、氣體及振動等各種信息進行實時準確的測量和控制。隨著汽車自動駕駛技術(shù)的進一步發(fā)展，智能傳感器的數(shù)量也將進一步增加。汽車電子領(lǐng)域?qū)⑹俏磥碇悄軅鞲衅靼l(fā)展的主賽道之一。

通信電子領(lǐng)域，隨著我國5G技術(shù)的高度發(fā)展，市場占比尤為可觀，這是我國市場結(jié)構(gòu)最為獨特的一點。通信技術(shù)是當代發(fā)展最為迅猛的高新技術(shù)，根據(jù)Dell'Oro Group的數(shù)據(jù)①，2020年，全球通信設(shè)備市場規(guī)模達到925億美元，年均復(fù)合增速預(yù)計為4%左右。 中國通信行業(yè)處于世界領(lǐng)先水平，在全球通信市場競爭中，華為一家獨大。智能傳感器作為通信技術(shù)中不可缺少的元器件，未來將與通信技術(shù)同步發(fā)展。利用好通信電子領(lǐng)域需求端將極大推動我國智能傳感器技術(shù)的發(fā)展。

我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)存在的主要問題 我國是智能傳感器領(lǐng)域的后起之秀，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上形成了包括芯片設(shè)計、制造、封裝測試、軟件、應(yīng)用等環(huán)節(jié)的完整產(chǎn)業(yè)鏈。但相比歐美，我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)存在的主要問題是產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小、產(chǎn)業(yè)模式單一和產(chǎn)業(yè)鏈有薄弱環(huán)節(jié)。

我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)規(guī)模小，應(yīng)用端市場國產(chǎn)化率低 賽迪顧問2020年全球智能傳感器產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表明①（圖4），智能傳感器產(chǎn)業(yè)主要由美、日、歐主導(dǎo)，北美地區(qū)智能傳感器產(chǎn)業(yè)規(guī)模占全球產(chǎn)業(yè)的43.3%左右，處于絕對主導(dǎo)地位。 對比而言，中國傳感器產(chǎn)業(yè)的全球占比很小，產(chǎn)業(yè)規(guī)模占比不足6.2%。這與我國應(yīng)用市場占全球的比例（41%）極不匹配。說明我國智能傳感器制造水平與世界強國相比還存在較大差距，還有很大的發(fā)展空間。

在國內(nèi)市場中，智能傳感器的國有化率只有30%左右。近年來我國市場智能傳感器的國產(chǎn)化率穩(wěn)步提升，2016年，國內(nèi)廠商智能傳感器總產(chǎn)值約占13%，2020年提升到31%，年復(fù)合增長率約為24%，遠高于行業(yè)增速。 但國內(nèi)應(yīng)用端企業(yè)傾向選擇購買外國產(chǎn)智能傳感器產(chǎn)品的態(tài)勢沒有根本改變。這就導(dǎo)致：雖然我國應(yīng)用端企業(yè)創(chuàng)新能力強、資源廣泛，但無法帶動國內(nèi)智能傳感器廠商的技術(shù)提升。未來隨著國內(nèi)廠商技術(shù)持續(xù)迭代、產(chǎn)品線進一步豐富、市場認知度持續(xù)提升，智能傳感器市場國產(chǎn)化率也有望進一步提高。

圖4全球智能傳感器產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)①

我國智能傳感器企業(yè)過分依賴國外代工廠,國內(nèi)缺乏自主的IDM企業(yè) 智能傳感器行業(yè)的特點，是技術(shù)壁壘較高，細分環(huán)節(jié)多而分散。 從全球范圍看，歐美是智能傳感器的制造霸主，占據(jù)全球近一半的市場份額，例如著名的霍尼韋爾公司、樓氏電子等。而歐美在傳感器產(chǎn)業(yè)中的優(yōu)勢主要集中在垂直整合制造（IDM）型公司上，其最大的優(yōu)點在于可以使得設(shè)計、制造等環(huán)節(jié)協(xié)同優(yōu)化，充分發(fā)掘技術(shù)潛力，更有條件率先實驗并推行新的智能傳感器技術(shù)。歐美的IDM型公司在芯片設(shè)計、軟件開發(fā)等環(huán)節(jié)中占壟斷地位，中國公司很難與其競爭。

而我國智能傳感器的設(shè)計與生產(chǎn)，是以無工廠芯片供應(yīng)商（Fabless）模式的公司為主，幾乎沒有IDM型公司。Fabless模式只負責(zé)芯片的電路設(shè)計與銷售，將制造、測試、封裝等環(huán)節(jié)外包，這種模式雖然可以使芯片設(shè)計企業(yè)以輕資產(chǎn)模式快速成長，但外協(xié)加工帶來了供應(yīng)鏈管理的不確定性，使我國智能傳感器企業(yè)過分依賴于代工廠（Foundry）供應(yīng)商。 而上游供應(yīng)商絕大部分都在國外，包括芯片制造、半導(dǎo)體材料、晶圓生產(chǎn)設(shè)備、電子設(shè)計自動化（EDA）和知識產(chǎn)權(quán)（IP）等，這將嚴重影響我國傳感器產(chǎn)業(yè)鏈的安全性。

我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)鏈存在薄弱環(huán)節(jié) 智能傳感器產(chǎn)業(yè)鏈包括研發(fā)、芯片設(shè)計、晶圓制造、封裝測試、軟件與芯片解決方案、應(yīng)用這六個環(huán)節(jié)。我國的智能傳感器產(chǎn)業(yè)鏈存在諸多薄弱環(huán)節(jié)，其中研發(fā)是難點、芯片設(shè)計是盲點、晶圓制造是卡點。

研發(fā)環(huán)節(jié)是整條產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)難度最大的環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)上，全球都是由高校和大型研究機構(gòu)給予技術(shù)支持。在我國，科研支持機構(gòu)包括北京大學(xué)、清華大學(xué)、東南大學(xué)等高校，以及上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、蘇州微納中心等科研機構(gòu)，這些科研機構(gòu)建立了智能傳感器中試服務(wù)平臺。不過，如何轉(zhuǎn)化高校和研究所的成果是該環(huán)節(jié)最主要的問題。

芯片設(shè)計環(huán)節(jié)主要指以集成電路、超大規(guī)模集成電路為目標的設(shè)計流程，涉及多種學(xué)科、多種理論、多種材料、多種工藝及現(xiàn)場使用條件，技術(shù)壁壘極高。全球芯片設(shè)計行業(yè)目前被歐美牢牢掌控，國內(nèi)專注于此環(huán)節(jié)的公司很少，而且國內(nèi)尚無一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的真正好用的傳感器芯片設(shè)計EDA軟件。

晶圓制造環(huán)節(jié)是目前我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)的卡脖子環(huán)節(jié)。晶圓制造環(huán)節(jié)分為晶圓材料的制備和芯片加工兩個步驟，對工藝及設(shè)備要求非常高，投入資金巨大。晶圓生產(chǎn)成本投資額中，晶圓設(shè)備及技術(shù)專利等占據(jù)主要成本。 中國內(nèi)地僅有7家具有晶圓生產(chǎn)線的公司，且產(chǎn)能有限。華潤上華科技有限公司、中芯國際集成電路制造有限公司、上海先進半導(dǎo)體制造股份有限公司等國內(nèi)企業(yè)，盡管硬件條件與國際水平相近，但是工藝技術(shù)和經(jīng)驗無法達到國外工廠規(guī)模生產(chǎn)的標準。

促進我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的努力方向未來6年是智能傳感器技術(shù)突破的關(guān)鍵期。我國應(yīng)抓住這個時間窗口，加強政策引導(dǎo)，利用好市場需求，轉(zhuǎn)變智能傳感器的生產(chǎn)模式，加緊補足產(chǎn)業(yè)鏈薄弱環(huán)節(jié)，通過智能傳感器全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展推動我國在“卡脖子”的關(guān)鍵技術(shù)方面有所突破。

第一，將智能傳感器列為國家優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，制定智能傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。出臺相應(yīng)的針對性鼓勵政策，指導(dǎo)科技研發(fā)在電子設(shè)計自動化（EDA）軟件、硅晶材料制備、芯片加工設(shè)備等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)實現(xiàn)突破，補足晶圓制造和軟件開發(fā)等產(chǎn)業(yè)鏈薄弱環(huán)節(jié)。

第二，以汽車和通信領(lǐng)域的應(yīng)用需求為牽引，帶動智能傳感器全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。充分利用好世界第一大的市場需求，特別是汽車和通信兩大細分領(lǐng)域，鼓勵應(yīng)用端企業(yè)采用國產(chǎn)智能傳感器，提升國產(chǎn)化率。刺激國內(nèi)上游企業(yè)在研發(fā)設(shè)計和生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)持續(xù)投入研發(fā)，實現(xiàn)快速發(fā)展。 政府可以通過專項基金和稅收優(yōu)惠等方式扶持部分試點智能傳感器供應(yīng)商，引導(dǎo)應(yīng)用端企業(yè)優(yōu)先與試點公司合作。另外，地方政府也可牽頭建設(shè)智能傳感器供應(yīng)商信息平臺，為應(yīng)用端企業(yè)選擇國產(chǎn)供應(yīng)商提供便利。

第三，轉(zhuǎn)變我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)模式，推動建設(shè)IDM模式的產(chǎn)業(yè)集群。缺少IDM模式公司，這是我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)的明顯短板。由于我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)起步晚，短時間內(nèi)形成IDM模式公司過于困難。 以歐美日的經(jīng)驗來看，可依托目前現(xiàn)有的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)或科技園區(qū)，由政府引導(dǎo)智能傳感器龍頭企業(yè)入駐，進行產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，進而吸引更多初創(chuàng)企業(yè)加入園區(qū)，最終形成從產(chǎn)業(yè)鏈上游研發(fā)機構(gòu)到下游應(yīng)用端企業(yè)都包含在內(nèi)，具有IDM模式生產(chǎn)能力的智能傳感器產(chǎn)業(yè)園區(qū)。

（編輯季節(jié)）

作者：米菽，啟元實驗室博士；房超，啟元實驗室、清華大學(xué)高技術(shù)實驗室研究員；許蔓舒，中信改革發(fā)展研究基金會金融實驗室咨詢專家。

①吳盤龍：《智能傳感器技術(shù)》，北京：中國電力出版社2015年版，第6頁

①賽迪顧問，《工業(yè)智能傳感器白皮書》，2021年6月

①作者根據(jù)2021年賽迪顧問《工業(yè)智能傳感器白皮書》數(shù)據(jù)整理

②前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，《2022-2027中國傳感器制造行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》，2022年

①作者根據(jù)2021年賽迪顧問《工業(yè)智能傳感器白皮書》和2022年前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《2022-2027中國傳感器制造行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》數(shù)據(jù)分析整理

①作者根據(jù)2019年中國電子技術(shù)標準化研究院《智能傳感器型譜體系與發(fā)展戰(zhàn)略白皮書》和2022年前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《2022-2027中國傳感器制造行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》數(shù)據(jù)分析整理

①Dell'Oro Group，《Total Enterprise Network Equipment Market 2020》，2021年

①賽迪顧問，《工業(yè)智能傳感器白皮書》，2021年6月

①賽迪顧問，《工業(yè)智能傳感器白皮書》，2021年6月

審核編輯 黃宇