傳感器與通信、計算機并稱為現(xiàn)代信息技術三大支柱,傳感器技術的優(yōu)劣成為衡量一個國家科技水平和是否處在國際戰(zhàn)略競爭制高點的重要標志。歷經多次技術迭代,基于先進半導體技術的智能傳感器因具有小體積、低成本、高精度、高可靠性和高集成度等顯著優(yōu)勢脫穎而出,但我國高端傳感器產品領域對進口依賴度在95%以上,且我國智能傳感器技術與國際先進水平存在至少1代至2代的代差,部分重要技術、產品對我國封鎖禁運。在今年全國兩會召開之際,全國人大代表、重慶四聯(lián)傳感器技術有限公司董事長向曉波就智能傳感器國產化問題接受了《中國企業(yè)報》記者專訪,并具體談及三個方面。
智能傳感器產業(yè)亟須重點關注 因產業(yè)規(guī)模較小、市場起步較晚且集中度較低、與傳統(tǒng)傳感器產業(yè)混淆以及傳感器的部件類產品等特點,智能傳感器產業(yè)未受到充分重視。作為智能制造、物聯(lián)網(wǎng)、國防軍工等眾多領域的根本基礎,智能傳感器產業(yè)發(fā)展成敗直接關乎產業(yè)發(fā)展質量,需高度重視、重點關注。
(一)智能傳感器產業(yè)具有高度戰(zhàn)略性和協(xié)同性。智能傳感器廣泛應用于國家信息通訊、航空航天和國防安全等涉及國防與信息安全等領域,其自主可控直接關系到我國國防、產業(yè)和信息安全。傳感器在民用領域無處不在,且作為制造業(yè)智能化升級以及物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等新興產業(yè)的重要基礎器件,直接影響相關產業(yè)發(fā)展。
(二)智能傳感器技術已經成為國際搶灘的科技制高點。歐美發(fā)達國家均高度重視該領域頂層規(guī)劃設計,從上世紀80年代至今,均將傳感器技術發(fā)展列入中長期發(fā)展規(guī)劃和重點科技計劃,持續(xù)性地投入大量人力、物力、財力支持相關產業(yè)發(fā)展。拜登當選美國總統(tǒng)后擬釆取聯(lián)合歐盟、日本等盟國制衡我國,實施更為“協(xié)同”的技術封鎖策略,而當前我國智能傳感器中約45%由日本和歐洲國家進口,“禁運”風險升高。
(三)戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展初期特征和矛盾明顯,傳統(tǒng)產業(yè)粗放式發(fā)展道路不適合智能傳感器產業(yè)發(fā)展。戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展之初往往都要面臨需求模糊、與傳統(tǒng)技術PK、市場叫好不叫座的窘境,且整體呈現(xiàn)“小散弱”,產業(yè)規(guī)模難以短時間做大,產業(yè)配套更難惠及。
科研成果難以轉化為實際生產 按照“產業(yè)破局,科技先行”的發(fā)展思路,當前我國智能傳感器產業(yè)在科技創(chuàng)新能力建設方面主要存在以下問題:
(一)科技研發(fā)體系化不強,學科、實驗室等基礎配套比較薄弱。科技研發(fā)的“自由探索”多、“統(tǒng)籌布局”少,“點的突破”多、“系統(tǒng)協(xié)同”少,“分散重復”多、“鏈條合力”少,“科技論文”多、“實用產品”少的現(xiàn)象比較明顯,尚未形成完整的技術研發(fā)體系。大學學科建設相對落后,專業(yè)人才供給嚴重不足。且科研與產業(yè)存在明顯脫節(jié),科技工作存在盲目追蹤國際熱點、研究重復性高、脫離產業(yè)需求等問題。此外,產業(yè)集群、基地等科技供給能力有待提升。
(二)核心制造裝備嚴重缺失,在線檢測設備配套能力差。我國傳感器產業(yè)鏈的生態(tài)不完善,核心難點在于核心制造裝備的國產化替代能力不足,高端傳感器生產線的核心裝備國產化率不足10%,,總體技術能力尚落后國際領先水平10年以上。
2020年工信部產業(yè)發(fā)展促進中心對重慶3條半導體工藝線中的在線測試設備測算結果顯示,該生產線核心制造裝備和測試設備要依靠從美國、日本、德國進口,分別占比65%、18%和10%。另外,由美國供應商壟斷供貨,無其他國家可替代的儀器儀表品種多達42種。
(三)專用芯片全面依賴進口,基礎軟件與設計能力缺位。國內高端MEMS傳感器芯片95%依賴進口。盡管專用芯片是我國芯片產業(yè)破局發(fā)展的重要方向,但是由于傳感器門類繁多、批量小、差異化大的特點和國內廠商系統(tǒng)化正向設計能力和系統(tǒng)配套能力的不足,導致專用芯片研發(fā)難度很大。
全球排名前五的芯片設計軟件公司都是美國公司,約占全球市場95%。在傳感器工藝和材料設計cad軟件上,僅美國的ConventorWare和IntelliSuite兩個軟件就占據(jù)了國內市場90%以上的份額,底層設計上對國外軟件的依賴,更是進一步加劇了國產智能傳感器產業(yè)發(fā)展“步步卡、處處卡”的局面。
(四)工藝材料嚴重依賴進口,敏感材料研究與產業(yè)脫節(jié)。經測算,半導體傳感器生產材料大多需要從美國、日本等國進口,約35種材料完全依賴美國進口,僅約70種原材料可能國產替代,而先進的光學材料、高分子材料等核心材料則完全無法替代。
“十三五”期間,我國在新型二維敏感材料、復合感知材料、結構功能一體化材料方面基礎研發(fā)加速,石墨烯等新型材料研究取得舉世矚目的成績,但在需求迫切的傳感器產業(yè)中卻鮮有應用,新型材料科研與產業(yè)鏈實際需求脫節(jié)嚴重,科研成果難以轉化為實際生產。
需堅持以產業(yè)需求為牽引,以科技創(chuàng)新為驅動 未來5年,產業(yè)發(fā)展需堅持以產業(yè)需求為牽引,以科技創(chuàng)新為驅動,推動產業(yè)全面創(chuàng)新,完成我國智能傳感器產業(yè)的初期建設。
(一)強化產業(yè)規(guī)劃布局,制定產業(yè)科技發(fā)展路線圖。明確智能傳感器戰(zhàn)略性新興產業(yè)定位,堅持圍繞產業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈,圍繞創(chuàng)新鏈布局產業(yè)鏈,找準政策著力點,持續(xù)發(fā)力,形成系統(tǒng)優(yōu)勢。抓緊開展產業(yè)科技發(fā)展路線圖研究,堅持問題導向,系統(tǒng)規(guī)劃未來5年至10年發(fā)展重點,明確未來3年至5年重點攻關方向、實施路線及配套措施。
(二)聚焦核心關鍵領域,實施國產替代“備胎計劃”。產業(yè)部門牽頭組織實施智能傳感器科技研發(fā)計劃,加大國有資金的前瞻性投入力度,梳理我國傳感器短板缺項。以揭榜掛帥等方式,針對性地布局組織科研攻關,用3年到5年時間實現(xiàn)核心“卡脖子”技術、產品基本具備國產化的替代能力。高度重視科研與產業(yè)銜接,推動科技成果轉移轉化,避免重復建設。
(三)堅持有所為有所不為,圍繞重點領域構建可持續(xù)研發(fā)能力。民口領域聚焦飛機船舶、軌道交通、新能源及網(wǎng)聯(lián)汽車、芯片制造、醫(yī)療裝備、環(huán)境實時檢測、化工冶金等大型生產線在線監(jiān)測,以及農用機械等重要性大、緊迫度高、技術擴散力強的重點領域,建立用戶牽頭、政產學研用深度協(xié)同的創(chuàng)新組織方法,形成比較穩(wěn)定、可持續(xù)、可迭代的自主創(chuàng)新能力。
(四)開展產業(yè)學院建設,構建科技研發(fā)公共服務體系。率先在部屬院校中探索開展智能傳感器現(xiàn)代產業(yè)學院建設,鼓勵與科技型企業(yè)合作和國際合作,拓寬海外優(yōu)質師資、生源引進渠道,優(yōu)化學科設置。以“強基工程”為抓手,支持有關地方、企業(yè)、機構建設開放共享的實驗平臺,盡快補齊科技基礎配套設施短板。建立健全標準體系,規(guī)范開展創(chuàng)新技術和產品的驗證認證,推動國產品在實際應用中不斷迭代。
(五)培育優(yōu)質龍頭企業(yè),打造現(xiàn)代產業(yè)集群。根據(jù)傳感器分類,依托江蘇、安徽、河南、重慶等現(xiàn)有集群基礎,打造各有專業(yè)側重的現(xiàn)代化產業(yè)集群。實施科技創(chuàng)新引領戰(zhàn)路,支持產業(yè)集群建設國家或省部級實驗室及聯(lián)合研發(fā)機構;央地合作,著力培育“一流專業(yè)企業(yè)”、聚力突破“一流型號產品”,打造具有國際競爭力的IDM企業(yè);創(chuàng)新區(qū)域內產業(yè)投融資機制,強化產業(yè)國際合作。逐步形成國內大循環(huán)為主體,國內國際雙循環(huán)的良性格局。