传感器与通信、计算机并称为现代信息技术三大支柱,传感器技术的优劣成为衡量一个国家科技水平和是否处在国际战略竞争制高点的重要标志。历经多次技术迭代,基于先进半导体技术的智能传感器因具有小体积、低成本、高精度、高可靠性和高集成度等显著优势脱颖而出,但我国高端传感器产品领域对进口依赖度在95%以上,且我国智能传感器技术与国际先进水平存在至少1代至2代的代差,部分重要技术、产品对我国封锁禁运。在今年全国两会召开之际,全国人大代表、重庆四联传感器技术有限公司董事长向晓波就智能传感器国产化问题接受了《中国企业报》记者专访,并具体谈及三个方面。
智能传感器产业亟须重点关注 因产业规模较小、市场起步较晚且集中度较低、与传统传感器产业混淆以及传感器的部件类产品等特点,智能传感器产业未受到充分重视。作为智能制造、物联网、国防军工等众多领域的根本基础,智能传感器产业发展成败直接关乎产业发展质量,需高度重视、重点关注。
(一)智能传感器产业具有高度战略性和协同性。智能传感器广泛应用于国家信息通讯、航空航天和国防安全等涉及国防与信息安全等领域,其自主可控直接关系到我国国防、产业和信息安全。传感器在民用领域无处不在,且作为制造业智能化升级以及物联网、车联网等新兴产业的重要基础器件,直接影响相关产业发展。
(二)智能传感器技术已经成为国际抢滩的科技制高点。欧美发达国家均高度重视该领域顶层规划设计,从上世纪80年代至今,均将传感器技术发展列入中长期发展规划和重点科技计划,持续性地投入大量人力、物力、财力支持相关产业发展。拜登当选美国总统后拟釆取联合欧盟、日本等盟国制衡我国,实施更为“协同”的技术封锁策略,而当前我国智能传感器中约45%由日本和欧洲国家进口,“禁运”风险升高。
(三)战略性新兴产业发展初期特征和矛盾明显,传统产业粗放式发展道路不适合智能传感器产业发展。战略性新兴产业发展之初往往都要面临需求模糊、与传统技术PK、市场叫好不叫座的窘境,且整体呈现“小散弱”,产业规模难以短时间做大,产业配套更难惠及。
科研成果难以转化为实际生产 按照“产业破局,科技先行”的发展思路,当前我国智能传感器产业在科技创新能力建设方面主要存在以下问题:
(一)科技研发体系化不强,学科、实验室等基础配套比较薄弱。科技研发的“自由探索”多、“统筹布局”少,“点的突破”多、“系统协同”少,“分散重复”多、“链条合力”少,“科技论文”多、“实用产品”少的现象比较明显,尚未形成完整的技术研发体系。大学学科建设相对落后,专业人才供给严重不足。且科研与产业存在明显脱节,科技工作存在盲目追踪国际热点、研究重复性高、脱离产业需求等问题。此外,产业集群、基地等科技供给能力有待提升。
(二)核心制造装备严重缺失,在线检测设备配套能力差。我国传感器产业链的生态不完善,核心难点在于核心制造装备的国产化替代能力不足,高端传感器生产线的核心装备国产化率不足10%,,总体技术能力尚落后国际领先水平10年以上。
2020年工信部产业发展促进中心对重庆3条半导体工艺线中的在线测试设备测算结果显示,该生产线核心制造装备和测试设备要依靠从美国、日本、德国进口,分别占比65%、18%和10%。另外,由美国供应商垄断供货,无其他国家可替代的仪器仪表品种多达42种。
(三)专用芯片全面依赖进口,基础软件与设计能力缺位。国内高端MEMS传感器芯片95%依赖进口。尽管专用芯片是我国芯片产业破局发展的重要方向,但是由于传感器门类繁多、批量小、差异化大的特点和国内厂商系统化正向设计能力和系统配套能力的不足,导致专用芯片研发难度很大。
全球排名前五的芯片设计软件公司都是美国公司,约占全球市场95%。在传感器工艺和材料设计cad软件上,仅美国的ConventorWare和IntelliSuite两个软件就占据了国内市场90%以上的份额,底层设计上对国外软件的依赖,更是进一步加剧了国产智能传感器产业发展“步步卡、处处卡”的局面。
(四)工艺材料严重依赖进口,敏感材料研究与产业脱节。经测算,半导体传感器生产材料大多需要从美国、日本等国进口,约35种材料完全依赖美国进口,仅约70种原材料可能国产替代,而先进的光学材料、高分子材料等核心材料则完全无法替代。
“十三五”期间,我国在新型二维敏感材料、复合感知材料、结构功能一体化材料方面基础研发加速,石墨烯等新型材料研究取得举世瞩目的成绩,但在需求迫切的传感器产业中却鲜有应用,新型材料科研与产业链实际需求脱节严重,科研成果难以转化为实际生产。
需坚持以产业需求为牵引,以科技创新为驱动 未来5年,产业发展需坚持以产业需求为牵引,以科技创新为驱动,推动产业全面创新,完成我国智能传感器产业的初期建设。
(一)强化产业规划布局,制定产业科技发展路线图。明确智能传感器战略性新兴产业定位,坚持围绕产业链部署创新链,围绕创新链布局产业链,找准政策着力点,持续发力,形成系统优势。抓紧开展产业科技发展路线图研究,坚持问题导向,系统规划未来5年至10年发展重点,明确未来3年至5年重点攻关方向、实施路线及配套措施。
(二)聚焦核心关键领域,实施国产替代“备胎计划”。产业部门牵头组织实施智能传感器科技研发计划,加大国有资金的前瞻性投入力度,梳理我国传感器短板缺项。以揭榜挂帅等方式,针对性地布局组织科研攻关,用3年到5年时间实现核心“卡脖子”技术、产品基本具备国产化的替代能力。高度重视科研与产业衔接,推动科技成果转移转化,避免重复建设。
(三)坚持有所为有所不为,围绕重点领域构建可持续研发能力。民口领域聚焦飞机船舶、轨道交通、新能源及网联汽车、芯片制造、医疗装备、环境实时检测、化工冶金等大型生产线在线监測,以及农用机械等重要性大、紧迫度高、技术扩散力强的重点领域,建立用户牵头、政产学研用深度协同的创新组织方法,形成比较稳定、可持续、可迭代的自主创新能力。
(四)开展产业学院建设,构建科技研发公共服务体系。率先在部属院校中探索开展智能传感器现代产业学院建设,鼓励与科技型企业合作和国际合作,拓宽海外优质师资、生源引进渠道,优化学科设置。以“强基工程”为抓手,支持有关地方、企业、机构建设开放共享的实验平台,尽快补齐科技基础配套设施短板。建立健全标准体系,规范开展创新技术和产品的验证认证,推动国产品在实际应用中不断迭代。
(五)培育优质龙头企业,打造现代产业集群。根据传感器分类,依托江苏、安徽、河南、重庆等现有集群基础,打造各有专业侧重的现代化产业集群。实施科技创新引领战路,支持产业集群建设国家或省部级实验室及联合研发机构;央地合作,着力培育“一流专业企业”、聚力突破“一流型号产品”,打造具有国际竞争力的IDM企业;创新区域内产业投融资机制,强化产业国际合作。逐步形成国内大循环为主体,国内国际双循环的良性格局。