國產傳感器差距世界水平太大,工程師該怎麼發力
發布時間:2014-12-27 責任編輯:sherryyu
【導讀】身為21世紀的新新工程師們,麵對國產傳感器落luo後hou世shi界jie一yi大da截jie的de情qing況kuang該gai如ru何he發fa力li呢ne?雖sui然ran中zhong國guo的de傳chuan感gan器qi市shi場chang發fa展zhan很hen快kuai,但dan本ben土tu傳chuan感gan器qi技ji術shu與yu世shi界jie水shui平ping相xiang比bi仍reng存cun在zai很hen大da差cha距ju。這zhe種zhong差cha距ju,一yi方fang麵mian表biao現xian為wei傳chuan感gan器qi在zai感gan知zhi信xin息xi方fang麵mian的de落luo後hou,另ling一yi方fang麵mian,則ze表biao現xian為wei傳chuan感gan器qi自zi身shen在zai智zhi能neng化hua和he網wang絡luo化hua方fang麵mian的de技ji術shu落luo後hou。
當(dang)下(xia),隨(sui)著(zhe)物(wu)聯(lian)網(wang)時(shi)代(dai)的(de)開(kai)啟(qi),各(ge)式(shi)各(ge)樣(yang)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)正(zheng)成(cheng)為(wei)無(wu)處(chu)不(bu)在(zai)的(de)神(shen)經(jing)元(yuan),全(quan)球(qiu)對(dui)於(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)需(xu)求(qiu)也(ye)開(kai)始(shi)呈(cheng)現(xian)爆(bao)發(fa)性(xing)的(de)增(zeng)長(chang)。但(dan)是(shi),在(zai)這(zhe)一(yi)次(ci)盛(sheng)宴(yan)開(kai)啟(qi)的(de)前(qian)夜(ye),業(ye)界(jie)又(you)遺(yi)憾(han)地(di)發(fa)現(xian),中(zhong)國(guo)似(si)乎(hu)又(you)落(luo)伍(wu)了(le)。
在傳感器這一概念“出現”之前,早期的測量儀器中其實就有傳感器,隻不過是以整套儀器中一個部件的形式出現。所以,中國在1980年以前,介紹傳感器的教科書叫做“非電量的電測量”。
傳感器概念的出現其實是測量儀器逐步走向模塊化的結果。此後,傳感器從整套儀器係統中獨立出來,單獨作為一個功能器件進行研究、生產、銷售。
根(gen)據(ju)傳(chuan)感(gan)器(qi)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li),可(ke)分(fen)為(wei)物(wu)理(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)化(hua)學(xue)傳(chuan)感(gan)器(qi)兩(liang)大(da)類(lei)。物(wu)理(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)應(ying)用(yong)的(de)是(shi)物(wu)理(li)效(xiao)應(ying),將(jiang)被(bei)測(ce)信(xin)號(hao)量(liang)的(de)微(wei)小(xiao)變(bian)化(hua)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)電(dian)信(xin)號(hao),諸(zhu)如(ru)壓(ya)電(dian)效(xiao)應(ying),磁(ci)致(zhi)伸(shen)縮(suo)現(xian)象(xiang),離(li)化(hua)、極化、熱電、光電、磁電等效應。
化學傳感器則是以化學吸附、電化學反應等現象為因果關係的傳感器。近年來,出現了利用各種生物特性做成的生物型傳感器,用以檢測與識別生物體內化學成分。
嚴格來說傳感器不算是一個單純的學科方向,因為各個學科都有研究傳感器的。依據新發現的物理現象、huaxuexiaoyingzhizaodexindechuanganqi,shijishangshiduibiedezhuanyejichuyanjiuchengguodeercikaifa。bansuidianzidianlujishudefeisufazhan,yuelaiyueduodeceliangwentijizhongdaolechuanganqizheyihuanjieshang。zuizhong,chuanganqidexingnengjuedinglezhengtaoceliangyiqidexingneng。zheshichuanganqifazhanzuizhongyaodetuidongli。
傳感器的市場,其實是由應用推動的。比如,化學工業中,壓力、流量傳感器市場相當大;汽車工業中,轉速、加速度等傳感器市場非常大。基於微電子機械係統(MEMS)的加速度傳感器現在技術較為成熟,對汽車工業的需求拉動功不可沒。
MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)是指可批量製作的,集微型機械結構、微型傳感器、微型執行器、通信等於一體的微型器件或係統。它體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高,適於批量化生產,易於集成和實現智能化,同時也能實現某些傳統機械傳感器所不能實現的功能。
穀歌已經花費了五年的時間來研發無人駕駛汽車。這些汽車上已經沒有了加速踏板、刹sha車che踏ta板ban和he後hou視shi鏡jing,而er是shi通tong過guo內nei部bu的de傳chuan感gan器qi和he車che載zai電dian腦nao來lai控kong製zhi汽qi車che的de運yun行xing。在zai各ge類lei傳chuan感gan器qi的de幫bang助zhu下xia,過guo去qu屬shu於yu人ren與yu人ren之zhi間jian的de互hu聯lian網wang,延yan伸shen和he擴kuo展zhan到dao了le任ren何he物wu品pin與yu物wu品pin之zhi間jian。
1999年,在美國召開的移動計算和網絡國際會議就提出,“傳感網是下一個世紀人類麵臨的又一個發展機遇”;2003年,美國《技術評論》提出傳感網絡技術將是未來改變人們生活的十大技術之首。
2005年國際電信聯盟(ITU)發布了《ITU互聯網報告2005:物聯網》。該報告指出,無所不在的“物聯網”通信時代即將來臨,世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過因特網主動進行交換。射頻識別技術(RFID)、傳感器技術、納米技術、智能嵌入技術將得到更加廣泛的應用。
美國權威谘詢機構FORRESTER預測,到2020年,世界上物物互聯的業務,跟人與人通信的業務相比,將達到30比1,因此,“物聯網”被稱為是下一個萬億級的通信業務。
M2M就是把物與物聯係起來,以達到人與物、物與物的實時交流,是物聯網的最直接實現方式。
M2Mjishu,keyizaiyunshuguochengzhongquebaoangguihuowudeanquan,keyiweiyunshuzhongdelengzanghuoguijianceweizhihewendu,keyiyuanchengzhenduanfadongjidezhuangtai,chezhuhaikeyishishijieshoudaohanghejiaotongxinxi。
根據AT&T的評估,到2020年,全球M2M的連接數量將達到500億。實際上,隨著M2M解決方案的日漸成熟,通信、傳感設備成本的下降,物聯網將逐步滲入各個行業。
汽車、機械、大da型xing設she備bei等deng機ji器qi的de全quan球qiu互hu聯lian,利li用yong新xin的de分fen析xi技ji術shu和he商shang業ye智zhi能neng解jie決jue方fang案an,可ke以yi從cong海hai量liang數shu據ju中zhong抽chou取qu出chu更geng多duo有you價jia值zhi的de信xin息xi,也ye可ke以yi為wei客ke戶hu提ti供gong更geng多duo的de增zeng值zhi服fu務wu。
“物聯網最核心、最基礎的就是傳感器。”中zhong國guo物wu聯lian網wang研yan究jiu發fa展zhan中zhong心xin主zhu任ren葉ye甜tian春chun對dui財cai新xin記ji者zhe說shuo,沒mei有you傳chuan感gan器qi就jiu沒mei有you辦ban法fa讓rang機ji器qi自zi動dong感gan知zhi信xin息xi。正zheng是shi因yin為wei有you了le傳chuan感gan器qi加jia入ru網wang絡luo,物wu聯lian網wang的de概gai念nian才cai被bei提ti出chu來lai。
看中國傳感器產業那些差距
傳chuan感gan器qi作zuo為wei現xian代dai科ke技ji的de前qian沿yan技ji術shu,被bei認ren為wei是shi現xian代dai信xin息xi技ji術shu的de三san大da支zhi柱zhu之zhi一yi,也ye是shi國guo內nei外wai公gong認ren的de最zui具ju有you發fa展zhan前qian途tu的de高gao技ji術shu產chan業ye。然ran而er,在zai傳chuan感gan器qi迎ying來lai春chun天tian的de時shi候hou,中zhong國guo公gong眾zhong看kan到dao的de似si乎hu仍reng然ran是shi國guo外wai半ban導dao體ti巨ju頭tou的de盛sheng宴yan。業ye內nei人ren士shi認ren為wei,雖sui然ran中zhong國guo的de傳chuan感gan器qi市shi場chang發fa展zhan很hen快kuai,但dan本ben土tu傳chuan感gan器qi技ji術shu與yu世shi界jie水shui平ping相xiang比bi仍reng存cun在zai很hen大da差cha距ju。這zhe種zhong差cha距ju,一yi方fang麵mian表biao現xian為wei傳chuan感gan器qi在zai感gan知zhi信xin息xi方fang麵mian的de落luo後hou,另ling一yi方fang麵mian,則ze表biao現xian為wei傳chuan感gan器qi自zi身shen在zai智zhi能neng化hua和he網wang絡luo化hua方fang麵mian的de技ji術shu落luo後hou。由you於yu沒mei有you形xing成cheng足zu夠gou的de規gui模mo化hua應ying用yong,導dao致zhi國guo內nei的de傳chuan感gan器qi不bu僅jin技ji術shu低di,而er且qie價jia格ge高gao,在zai市shi場chang上shang很hen難nan有you競jing爭zheng力li。
清華大學精密儀器係教授董永貴介紹,中國大致從1980年nian以yi後hou開kai始shi重zhong視shi傳chuan感gan器qi技ji術shu的de研yan究jiu。經jing過guo多duo年nian的de努nu力li,在zai傳chuan感gan器qi研yan究jiu方fang麵mian的de發fa展zhan水shui平ping還hai算suan是shi比bi較jiao好hao的de。但dan是shi,在zai產chan品pin化hua方fang麵mian的de技ji術shu進jin步bu還hai不bu是shi很hen理li想xiang,很hen多duo傳chuan感gan器qi技ji術shu,其qi實shi國guo內nei的de實shi驗yan室shi研yan究jiu水shui平ping並bing不bu是shi很hen差cha,可ke惜xi未wei能neng充chong分fen利li用yong,沒mei有you轉zhuan化hua為wei進jin入ru市shi場chang的de成cheng熟shu產chan品pin。
他說,傳感器技術的研究需要比較長時間的投入,一款傳感器的研發,要6年-8年才能成熟,一般中國企業都承受不了這麼長的周期。中國企業更難以承受失敗,而傳感器的研究失敗的風險很高。
根據董永貴在日本訪問時了解到的情況,日本企業支持的研發中,很多形不成產品,但是企業能夠承受,10項中隻要2項-3項能夠變成產品就行。
“相比之下,我們很多企業都是準備去拿別人現有的東西。”董永貴說,這種思路是有問題的,包括我們總是希望引進國外現成的、有自己項目的人才。“都不準備養魚,而是撈一條魚來。”
相xiang比bi於yu比bi較jiao大da型xing的de儀yi器qi設she備bei,傳chuan感gan器qi在zai產chan品pin化hua過guo程cheng中zhong需xu要yao的de投tou資zi一yi般ban不bu是shi很hen大da,所suo以yi比bi較jiao適shi合he小xiao型xing企qi業ye投tou資zi。在zai這zhe方fang麵mian,中zhong國guo應ying該gai是shi有you優you勢shi的de。然ran而er,如ru果guo從cong另ling外wai一yi個ge方fang麵mian考kao慮lv,這zhe也ye是shi一yi個ge短duan處chu。
傳(chuan)感(gan)器(qi)行(xing)業(ye)的(de)一(yi)個(ge)特(te)點(dian)是(shi),傳(chuan)感(gan)器(qi)本(ben)身(shen)技(ji)術(shu)含(han)量(liang)高(gao),但(dan)單(dan)隻(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)價(jia)格(ge)一(yi)般(ban)不(bu)高(gao)。此(ci)特(te)點(dian)導(dao)致(zhi)的(de)一(yi)個(ge)結(jie)果(guo)是(shi),盡(jin)管(guan)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)技(ji)術(shu)附(fu)加(jia)值(zhi)高(gao),但(dan)單(dan)純(chun)依(yi)賴(lai)傳(chuan)感(gan)器(qi)很(hen)難(nan)形(xing)成(cheng)可(ke)觀(guan)的(de)產(chan)值(zhi)。
按照董永貴教授的比喻,傳感器有點像中藥裏的“藥引”,benshengongnenghenzhongyao,danzhenzhengxingchengguimohaixuyaoyilaizhengfuyaojicaixing。guowaihenduochuanganqigongsiyidanzaimouzhongchuanganqishangyoutupo,henkuaihuiyouxiangguandeceliangyiqikaifachulai。
而且,在中國的專利保護機製下,傳感器中辛辛苦苦研發出來的關鍵技術,往往呈現一種“訣竅”性質,被抄襲後,很難說清楚,企業也打不起官司。國內雖然也有MEMS傳感器企業,但都是委托加工,搞不好就被加工企業自己拿去做了,目前的企業創新體係有很大的問題。
2012niandeshihou,yiweiguoneichuanganqilingyudeqianbeizaiyicihuiyishangshuo,weishenmezhongguochuanganqishiyefazhanbuhao,jiushiquefanenggoudaoguowuyuanjiangkedelingxiurenwu,zhegelingyuyanfadeshijianchang,xianzhudubugou,benshenshihenxiaodedongxi,suoyijudewulixianxiangshijishinian、上百年前就發現的。
這zhe位wei學xue者zhe指zhi出chu,這zhe種zhong研yan究jiu實shi際ji上shang非fei常chang辛xin苦ku,比bi如ru說shuo有you一yi種zhong加jia速su度du傳chuan感gan器qi,在zai石shi油you行xing業ye中zhong用yong於yu地di震zhen波bo測ce量liang,所suo依yi據ju的de是shi蘇su聯lian幾ji十shi年nian前qian提ti出chu的de原yuan理li,但dan是shi直zhi到dao這zhe位wei專zhuan家jia在zai蘇su聯lian解jie體ti後hou,到dao了le美mei國guo才cai形xing成cheng產chan品pin得de到dao應ying用yong。
“越是需要厚積薄發、廣種薄收的領域,我們差距越大。”董永貴認為,現在差距有進一步拉大的趨勢。
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