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于国产传感器而言物联网只是契机而非近道

发布日期:2021-04-29 13:03

  弯道超车,这个词近几年在科技界,尤其是在各类企业和媒体的报道中最为常见,当然还有一些专家在很多会议中也时常冒出几句类似的"金句"。

  实际上,弯道超车的概念并非随口说说,也不存在那么多赛道让国内企业加速超车。就目前的科技行业来说,用"追赶"这个词更为贴切。

  虽说中芯国际的N+1工艺已经流片成功,国内芯片产业已经在大步追赶台积电、三星等龙头企业,但是实际差距其实心知肚明。即使摩尔定律的存在限定了现有芯片发展的天花板,可终究要认清的现实是,顶尖工艺确实放慢了脚步,但是后来者依旧是处于追赶状态。比如说,中芯国际N+1工艺虽然不需要用光刻机,但是N+2等工艺仍然避不开高端光刻机的使用。

  同为半导体产业传感器亦是如此,有观点认为,在智能传感器领域,国内有弯道超车的机会,而实际上真的存在或者能创造出一条全新赛道吗?

  国内在上世纪60年代开始研发传感器,一直到90年代初,国内传感器一直都处于一个快速追赶的状态,虽然与国外有所差距,但是也取得了一定的成果。

  不过,在上世纪80年代,36选7,国家科委主持的"信息技术发展政策"课题的研究与起草相关政策中,在对信息技术的分类中,将传感器技术抛在了计算机集成电路、通信技术和软件之外。原因也很简单,直到今天,传感器在半导体市场份额也没能大幅提升,仅为5%,这也是当时为什么传感器技术被关在了信息技术重点名单之外的原因。

  然后事情并没有那么简单,在90年代初,也就是国内传感器获得长足进步的30年后,国家仪器仪表部门被撤销,这也基本国内传感器产业的发展进入一个工业附庸的阶段。

  从90年代初至今天,在传感器长达后30年的发展时间,国内传感器大部分市场份额一直被外资所占据着。下面的现象和数字在传感器行业出现的最为频繁,也是行业所公认的现状:国内传感器厂家所生产的大部分都是低端传感器,中高端传感器进口比例在80%以上。

  甚至,根据传感器国家工程研究中心《中国传感器发展蓝皮书》数据显示,汽车传感器、高端化学类气体传感器光纤传感器等产品进口比例为95%,而海洋传感器全部依赖进口。

  从政策的角度来看,本有信息技术一席之地的传感器成为了"弃子",这条赛道被否认了。

  中国工业发展的起步较晚,自动化程度不高。前不久,笔者在参观深圳本土传感器企业时发现,整个压力传感器80%的装配流程依旧是采取手工装配的方式,产量根本上不去,导致规模无法跟上。而且产能上不去,成本控制不下来,低利润率让观望者却步。另外,传感器本身技术含量虽然高,但单只传感器的价格一般不高,很难单纯依赖传感器而形成可观的产值。

  按照清华大学精密仪器系教授董永贵的说法能很好诠释这一点,一款传感器的研发,至少需要6-8年才能成熟,中国企业承受不了这么长的周期,并且研究失败的风险也不低。所以,苦活累活这样的工作想必不是市场愿意去做的,市场所追求的永远都是高收益、低风险、高回报的行业。

  基于高收益、低风险、高回报的特点,衍生出了"造不如买,羊毛出在羊身上"的风向,国内的传感器企业,尤其是在芯片方面,自我研发的很少,几乎都是进口,国外品牌的质量和口碑就这样逐渐形成。

  在国外品牌影响力逐步扩大的情况下,国内品牌要想崛起那就更难了,风险更大了。最经典的例子就是,2010年欧姆龙一个开关要接近400元,而现在随着中国品牌的逐渐崛起,现在只需要60元,面对价格战,国内品牌的压力可想而知,这种情况下如何苟全于行业中或许是他们想的最多的问题。

  当然,国产传感器发展落后的原因还有甚多。单凭这几点可以看出,市场化驱动这条路并行不通。

  首先是工业设计软件,MEMS传感器设计十分依赖软件IntelliSuite,或者是占据国内市场份额的ConventorWare,包括863计划MEMS研究计划的30个研究小组都在用这个软件,几乎相当于此前工业软件Matlab在科学计算的地位。

  还有一个例子就是PM2.5的测量,此前都是美国热电公司的产品,因其精密程度,售价几十万到上百万不等。最近才被天津大学所攻克。

  这种落后十几年甚至几十年的技术,并不是口嗨一句就能弯道超车的。当别人已经做到1的时候,无论是从什么方向入手,你还是需要从0-1,所消耗的可能不会少,甚至会更多。所以,弯道超车本身就是伪命题。

  美国在80年代就声称世界已进入传感器时代,美国早在80年代初就成立了国家技术小组(BGT),帮助政府组织和领导各大公司与国家企事业部门的传感器技术开发工作。美国空军2000年举出15项有助于提高21世纪空军能力关键技术,传感器技术名列第二。

  而日本早在上个世纪就把传感器技术列为十大技术之首,它的半导体材料在全球来说举足轻重,日本企业供应了全球一半以上的半导体原材料。

  可见,美、日、德对于传感器最重要的材料和工艺是非常重视的,也给国内指明了在传感器领域,材料和工艺才是发展的大方向。

  不可否认,传感器是物联网感知层中的重要组成部分,承担着数据采集和传输的重任,是物联网实现的基础和前提。无论物联网传感器的市场有多大,增长率如何,能够吃下这块蛋糕的必将是满足物联网需求的传感器企业。

  IoT确实给传感器企业带来了新一轮的市场应用,这也是笔者认为IoT给传感器企业带来的利好,从市场维度来说,企业能挖掘的市场更多了,从抵御风险来说,企业的赛道更宽了。

  在物联网所需的大量传感器芯片中,芯片必须低功耗、低价格的特性。据了解,国内现有的材料、封装技术,这些性能在45nm芯片上即可完美呈现。而我国在45nm左右制程和8英寸晶圆上有成熟的产业布局,随着物联网的发展,这些产能将得到最大程度的释放。

  所以,物联网的大市场容量能够很好地容纳暂时落后的发展状态,同时已经成熟的传感器工艺也能够帮助这些传感器企业获得继续运转、持续研发的能力。

  从目前的MEMS传感器来看,国内在MEMS麦克风传感器上可以说是走在了世界前列,这就是一个很好的征兆。这说明,在物联网传感器领域,新材料的研发、工艺迭代上,国内外的差距并没有那么大,并非不能跨越。

  对于瘸腿几十年的国内传感器产业来说,弯道超车始终都是伪命题。但是如果换个思维,把大家都放到另一个赛道中,差距就没有那么大。

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