不仅要有中国芯,也不能落下传感器!中国尖端科技如何多面破局?

近几年,华为、中兴的崛起把5G和芯片推到了前所未有的热度,国人对它们的关注只增不减,可见我们是多么希望把尖端科技掌握在自己手中,以摆脱外国的技术打压。
还有一个和芯片地位相同的领域,在国内提的人却不太多,它就是传感器。作为未来“物联网”的基石,传感器被《福布斯》评为未来影响人类的10大科技之首,而且预计在未来的几十年内都将持续占据最重要的地位。
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为什么那么重要的科技,在国内提起的人却那么少?传感器在我国的发展状况如何?
传感器是什么?它有多重要?
传感器,可以从字面上来拆分为“传输”和“感受”。
传感器需要做的工作就是感受“信息”,并将信息转换为电信号传输至芯片,让中枢的芯片做出相符的应对。这个信息可以是任何的初始形态,温度、光线、压力、超声波……
比如我们手机上的指纹解锁,就是传感器将压力“触感”转化为电信号,手机内部的集成电路——也就是芯片,接受到相应的电信号,下达指令让手机解锁;
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我们用手机拍照的时候,光敏传感器会捕捉落进摄像头的光线,将它转换为电信号传输至中枢,经过一系列的图像处理之后呈现出我们看到的照片。
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这个过程和人体处理信息的方式如出一辙,因此,在这里可以做个通俗易懂的比喻:芯片是大脑,传感器就是神经系统,二者互为核心,不可分割。
芯片的存在,让物体有了“智慧”,能够做出用户想要的反馈;而传感器的存在,让物体有了“触觉”、“味觉”,让物体慢慢变得活了起来。
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传感器还可以替代人体有限的感觉器官,前往深海、地下、宇宙完成一些只有它能完成的工作,现代人类的探测和建设,可以说已经完全离不开传感器。
它在我们生活中无处不在,如果有一天世界上的传感器全部失灵,家电、智能手机、大型工程机械、飞机之类的现代科技用品几乎都会瘫痪,人类科技文明直接倒退几十年。
不仅是“现在”,传感器还掌握着“未来”的意义。这里就要说到“物联网”了,未来构想的万物互联,正是需要依靠几百亿个传感器组成的“海洋”。
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试想一下,在高度数字化的世界,一切物品都用网络相连,人出门在外也随时可以观测家里的情况,传感器能将室温、亮度反馈给用户,提醒水电天然气的开关状况,出门在外也可以用客户端远程操控;如果家里有老人,子女也可以通过装有传感器的手表密切观测老人的心跳、血压,以防出现意外事故。
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亦或者是在交通方面,一个喝了酒的司机拿出车钥匙,车内的嗅觉传感器通过识别酒味,令汽车暂时闭锁,同时打电话给司机的亲朋好友发送坐标,极大减少了酒后驾车伤人的概率……
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传感器在汽车电子的运用
除了列举的这两项,未来传感器的运用程度必将远超我们想象,现在人类之所以还停留在“互联网”,而没有跨入“物联网”,就是因为传感器和嵌入型计算机的技术还不够发达,积攒的量变不足以引起质变。
不夸张地说,哪个国家最先掌握了尖端传感器,就等于掌握了未来。
我国的传感器发展状况如何?是否乐观?
目前,我国的物联网连接已经具备了相当大的规模,互联网数据中心(IDC)预计,中国的物联网总连接量将在2025年达到102.7亿,占到除日本以外亚太地区总连接量的84%。
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但与这个发展规模相对的,却是我国传感器的依赖国外进口度,达到了80%左右。尤其是汽车传感器、光线传感器、化学类气体传感器等等,涵盖了日常、航天、科学多个领域,这意味着我国物联网虽然比较发达,但是也很容易陷入“受制于人”的窘境。
不过,这也不能怪中国,主要是美、日、德三国抢占“高地”时间较早,目前占据了全球传感器约70%市场的份额,已经呈现出三足鼎立的垄断格局,我们想破局还需要时间的积累。
去年4月,美国商务部宣布对中国实施新的出口限制政策,中国用于发展武器、军用飞机或侦查技术的特殊传感器几乎被全面禁运。面对这样的恶意竞争,中国的传感器发展得非常坎坷,如果长久下去,连带着整个中国制造业都会被严重拖慢脚步。
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不仅有“外患”,国内传感器的发展还存在“内忧”,国内的传感器生产还是以代工或研究国外为主,产品也比较集中于中、低端传感器,以目前的工程工艺水平,要介入高端市场还比较困难。
而且,根据2020年9月的《中国传感器(技术和产业)发展蓝皮书》,可以发现国内的传感器研究院所仅有17家,高等院校仅有35家;除了研发院,国内主传感器的上市公司利润率也普遍偏低,甚至偶尔出现负增长。
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显然,相比人人重视的芯片产业,传感器在国内的关注度还有待提高。
中国传感器产业,能否实现“乘风破浪”?
面对重重围堵和“内忧外患”,中国的传感器真的就无路可走吗?也不是这样,未来中国传感器的道路,需要从政策、市场和技术三大因素开始抓起。
从政策方面来说,国家从2011年开始,就不断在国家的科技创新规划中不断加强传感器的地位。
在11月30日的《“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划》中,工信部更是提出要加快工业芯片、智能传感器工业控制系统、工业软件等融合支撑产业培育和发展壮大,增强工业基础支撑能力。
在国家政策的鼓励和支持之下,我国的传感器企业在“长三角”、“珠三角”和京津地区集群分布发展起来。截至2020年9月,长三角地区的传感器产业达到了9862家,且主要以热敏、磁敏、气敏等传感器领域为主;而珠三角地区以热敏、磁敏、超声波为主;京津地区则更偏向于学术研发,产学相结合,共同推进智能传感器的开发。
从市场上来说,传感器和物联网的紧密相关,既是危机,又是一种机遇。
我国物联网市场可观,且5G发展的速度很快,因此,传感器最重要的就是做好本土化、定制化服务,只要做到国产化率高,质量差距不大,还比国外便宜,国内市场就有与国外竞争的充分优势。
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从技术的角度来说,很难造出高端传感器的理由之一是产业体系不完整,人才也较为稀缺。
对此,我们不能羞于承认国外的优势,而是应该抱着积极的态度,参考国外经验,摆脱“造船不如买船,买船不如租船”的思维模式,凭借我国的人口优势和特有的业绩责任,紧抓底端质量,大力进行人才的引进和培养,对国际技术水平发起紧追。
毕竟,未来是物联网的时代,只靠“中国芯”来支撑是远远不够的,中国作为一个有雄心掌握未来的国家,必定会以开垦的诚意,和至臻的质量,实现国产传感器的真正突破。