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传感器研发成果亟待产业化 走整体解决方案之路

未知 2019-07-19 10:53

  手机里的光线感应器、汽车里的里程表传感器、医疗领域用于检测患者各项生理指标的传感器,以及航空航天领域用于监测飞行器运行状态的传感器可以说,传感器已广泛应用于人们的生活、工业和国防等领域。

  与此同时,我国在传感器发展方面的问题也日益突出。记者从3月30日~31日召开的首届全国传感技术应用大会上了解到,目前我国虽然传感器企业众多,但大都面向中低端领域,在高端领域几乎没有市场份额。此外,科研院所在传感器技术的研究方面已与国际接轨,但产业化瓶颈迟迟未能突破。

  针对这些问题,此次会议上有专家建议,中国应该把握传感器发展的重要机遇期,加速传感器技术的产业化,并通过整体解决方案模式,让传感器企业得到良性的发展。

  政策助力

  传感器与通信、计算机被称为现代信息系统的三大支柱。因其技术含量高、渗透能力强,以及市场前景广阔等特点,引起了世界各国的广泛重视。

  据北京理工大学首席教授李科杰介绍,目前已有多个发达国家把传感器特别是军用传感器列为国家重点大力发展计划。比如,美国提出了对国家长期安全和经济繁荣至关重要的22项技术,其中第六项即为传感器与信号处理技术。

  目前,传感器已经在诸多关键领域扮演着不可或缺的角色。

  比如,美国已为自己的F-22战机装备了新型的多谱传感器,实现了全被动式搜索与跟踪,可在诸如有雾、烟或雨等各种恶劣天气情况下使用,不仅可以全天候作战,还提高了隐身能力。

  英国航天飞机上使用的传感器约有100多种,总数达到4000多个,用于监测航天器的信息,验证设计的正确性,并可以在遇到问题时作出诊断。日本则在雷达4号卫星上安装了传感器,可全天候对地面目标进行拍摄。

  传感器是高端装备获得信息的重要环节,影响和决定了装备的功能。唯有计算机和传感器协调发展,才能决定技术的未来。李科杰说。

  近年来,我国也不断提高对传感器产业的重视,并出台了一系列政策推进其发展。2011年7月出台的《中国电子元件十二五规划》指出,十二五期间将投资5000亿元,主要集中在新型电子元件的研发和产业化领域。而在今年2月由工信部等四部委联合印发的《加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划》中,还制定了具体的产业发展目标,并给出了2013年~2025年的发展路线图。

  新的趋势

  新技术的层出不穷,也让传感器的发展呈现出新的特点。在此次会议上记者了解到,传感器与MEMS(微机电系统)的结合,已成为当前传感器领域关注的新趋势。

  据清华大学精密仪器与机械学系主任尤政介绍,目前美国相关机构已经开发出了名为智能灰尘的MEMS传感器。这种传感器的大小只有1.5立方毫米,重量只有5毫克,但是却装有激光通信、CPU、电池等组件,以及速度、加速度、温度等多个传感器。

  以往做这样一个系统,尺寸会非常大,智能灰尘尺寸如此之小,却可以自带电源、通信,并可以进行信号处理,可见传感器技术进步速度之快。尤政说。

  据尤政介绍,MEMS传感器目前已在多个领域有所应用。比如,很多人使用的iPhone手机中就装有陀螺仪、麦克风、电子快门等多个MEMS传感器;耐克公司推出的一款智能鞋垫也内置了MEMS传感器,可以记录用户运动的数据,并与手机连接将数据上传。

  此外,MEMS传感器在医疗领域也发挥着重要的作用。比如患者在测量眼压时可能因过于紧张,导致眼压很难测准的情况出现。而利用MEMS传感器技术,将眼压计内嵌到隐形眼镜中,这样就可以更方便地对患者进行监测,测量出来的数据也更为准确。

  除了与微机电系统结合,传感器还与仿生信息学结合,并产生了诸多新的应用。据李科杰介绍,法国已研制出了模仿人类眼睛的视觉晶片,可以模仿人类眼睛的能力,分辨不同颜色,并观测动作。

  奔腾处理器每秒能处理数百万项指令,这种视觉晶片每秒能处理大约两百亿项指令。这种仿生视觉晶片将会引起感测与成像的革命,并在国防领域得到广泛的应用。李科杰说。

  走整体解决方案之路

  不过,与许多高新技术一样,我国在传感器方面也面临着偏重技术研发、产业化薄弱的问题。

  据尤政介绍,目前我国从事传感器技术研发的主要是高校、中科院和相关部委的研究机构,企业的技术实力较弱,很多是与国外合作,或是进行二次封装。而在发达国家,传感器的研发和产业化更多由企业来主导。

  那么,我国的传感器产业该如何突破当前的发展瓶颈?

  河南汉威电子股份有限公司董事长任红军是此次会议上来自企业界的代表,他以自己的切身体会,对我国传感器产业的发展提出了建议。

  根据国家规划,未来将在传感器领域建立超百亿元的创新产业集群,以及产值超过10亿元的行业龙头和产值超过5000万元的小而精的企业。

  对于上述目标的实现,任红军认为,应该从两方面入手,一是要走产业化的道路,二是要采取整体解决方案的模式。

  在传感器技术的产业化方面,任红军认为,除了需要成熟的市场和产品,以及充足的资本和人才,志在长远的经营理念,也是传感器产业化成功的基础。

  传感器研发和推广的周期比较长,想短期见到效果往往比较难。比如汉威,从创业到上市,一共走过了10年的历程。任红军说。

  而整体解决方案的模式,也是经汉威实践后的一条行之有效的路径。

  任红军表示,传感器虽然是关键器件,技术含量很高,但需要依存于其他的系统和具体的应用,本身很难形成很大的产值和规模。因此,他建议从核心元器件入手,向下游产业链进行延伸,并为客户提供整体的解决方案。

  通过这种整体解决方案的模式,我们能够得到第一手的用户体验信息,并根据这些信息对传感器进行完善和改进。同时,由于末端应用的利润比较高,企业可以把在末端应用赚来的钱,投入到前端的核心技术研发上,这样研发也有了后续的力量。任红军说。

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