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近日，在北京召開的“2016全球傳感器與智能化發(fā)展高峰論壇”上，中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)副校長(zhǎng)尤政在主旨報(bào)告中指出，中國(guó)傳感產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要將市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)與政府引導(dǎo)相結(jié)合，對(duì)于一些共性的關(guān)鍵技術(shù)和公共平臺(tái)，政府應(yīng)該制定統(tǒng)一的發(fā)展規(guī)劃、明確的發(fā)展目標(biāo)，加大支持力度。他以歐盟的MEMS協(xié)同技術(shù)聯(lián)盟為例，說明通過平臺(tái)的方式，使不同微納技術(shù)的靈活集成和融合成為可能，能夠?yàn)椋ㄆ髽I(yè)）用戶提供“量身定做”的解決方案，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

他分析了近年來中國(guó)傳感產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題，并提出了應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的可能舉措。

抓住機(jī)遇期

記者：傳感器作為信息產(chǎn)業(yè)的重要神經(jīng)觸角，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看，中國(guó)傳感器處于什么樣的階段？

尤政：傳感器尤其是核心傳感元器件是工業(yè)賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，直接決定著重大裝備和主機(jī)產(chǎn)品的性能及質(zhì)量。“十一五”以來，在高速增長(zhǎng)的需求拉動(dòng)下，一方面，我國(guó)傳感器行業(yè)發(fā)展取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，部分傳感器產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)取得了突破，技術(shù)改造投入步伐加大，創(chuàng)新能力有較大提高，技術(shù)水平明顯提高，對(duì)外依賴逐年減少；但另一方面，我國(guó)傳感器研發(fā)和自主創(chuàng)新能力還比較薄弱，核心技術(shù)受制于人，行業(yè)共性技術(shù)研究缺位，產(chǎn)業(yè)集中度低，中低檔產(chǎn)品產(chǎn)能過剩，高端產(chǎn)品對(duì)外依存度較高，在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中仍然處于弱勢(shì)地位。

記者：近幾年，隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能駕駛等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，業(yè)界對(duì)于傳感器的關(guān)注度再次提升。您認(rèn)為這對(duì)傳感器技術(shù)的發(fā)展提出了什么樣要求？

尤政：我們知道，物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)是通過感知與識(shí)別技術(shù)，讓物品“開口說話、發(fā)布信息”，是融合物理世界與信息世界的重要一環(huán)，也是物聯(lián)網(wǎng)區(qū)別于其他網(wǎng)絡(luò)的最獨(dú)特的部分。

作為物聯(lián)網(wǎng)最基礎(chǔ)應(yīng)用層——感知識(shí)別層的重要元器件，傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的地位舉足輕重，是物聯(lián)網(wǎng)建立的重要前提。隨著物聯(lián)網(wǎng)、智慧產(chǎn)業(yè)的興起，傳感器技術(shù)正在朝著智能化、無線化、微型化、集成化、多樣化的方向發(fā)展，同時(shí)對(duì)于節(jié)能和環(huán)保的要求也日益提高。

從國(guó)內(nèi)的發(fā)展情況來看，近些年互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的創(chuàng)新發(fā)展很快，比如支付寶、微信等，但以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展還不如預(yù)期，主要原因就是底層的傳感技術(shù)支撐水平還不夠。我國(guó)高分辨的攝像頭都是國(guó)外進(jìn)口的，機(jī)器人的關(guān)鍵傳感部件也基本不能國(guó)產(chǎn)化。此外，一些傳感器的智能、集成綜合應(yīng)用還不夠，比如說，對(duì)于交通信息的獲取和處理，我們主要是靠攝像頭，常開的攝像頭耗電量大且會(huì)產(chǎn)生海量的圖像數(shù)據(jù)，要處理這些數(shù)據(jù)也耗電且吃力復(fù)雜。如果換一種思路，比如智能交通對(duì)于車輛的監(jiān)測(cè)，可以利用埋在地下的磁傳感器，帶有紅外或振動(dòng)傳感器的攝像頭等，只有在汽車通過的時(shí)候記錄信息，一來避免過多的噪音信息，二來數(shù)據(jù)的質(zhì)量也很高。換句話說，我們要從源頭上設(shè)計(jì)合理的傳感系統(tǒng)，而不是“眉毛胡子一把抓”，導(dǎo)致后端耗能大且處理的復(fù)雜性太高。

記者：2015年5月，中國(guó)政府頒布了建國(guó)以來制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)十年行動(dòng)綱領(lǐng)《中國(guó)制造2025》。您認(rèn)為該戰(zhàn)略的提出和實(shí)施，對(duì)于國(guó)內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將帶來什么樣的影響？

尤政：制造業(yè)是實(shí)體經(jīng)濟(jì)的主體，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的脊梁，是國(guó)家安全和人民幸福安康的物質(zhì)基礎(chǔ)，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)型升級(jí)的主戰(zhàn)場(chǎng)。

當(dāng)前，我國(guó)制造業(yè)的生產(chǎn)力水平跨度覆蓋20世紀(jì)50年代到21世紀(jì)初，制造企業(yè)生產(chǎn)力水平參差不齊、差異極大，大量中小企業(yè)處于機(jī)械化階段。因此要實(shí)現(xiàn)2025目標(biāo)，中國(guó)制造業(yè)需要“并聯(lián)式”的發(fā)展，既要補(bǔ)工業(yè)2.0的課，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)的組織管理，由機(jī)械化走向自動(dòng)化；還要普及工業(yè)3.0，普遍深入應(yīng)用電子信息技術(shù)，普遍實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)；又要形成工業(yè)4.0示范，以數(shù)字化車間、數(shù)字化工廠為廣大制造企業(yè)示范引路，掌握智能制造核心技術(shù)。

可以看到，《中國(guó)制造2025》與“兩化融合”是一脈相承的，其中的重點(diǎn)在于制造的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與智能化，不管工廠還是整個(gè)產(chǎn)品的生命周期管理，對(duì)于智能化傳感的需求都非常大。

MEMS的春天

記者：近些年，微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于傳感器及其相關(guān)系統(tǒng)，它有什么特別的優(yōu)勢(shì)？

尤政：MEMS技術(shù)是特征尺度跨越微米和納米兩個(gè)鄰接微小領(lǐng)域的高新技術(shù)，也是信息化智能化的關(guān)鍵核心技術(shù)。MEMS和集成電路的最大區(qū)別在于，MEMS具有可動(dòng)結(jié)構(gòu)，利用微納技工技術(shù)可以同時(shí)加工出機(jī)械結(jié)構(gòu)和電路系統(tǒng)。MEMS傳感器技術(shù)具有微型化、低成本、低功耗、高可靠、高性能等諸多優(yōu)勢(shì)，同時(shí)它能夠在惡劣環(huán)境下工作，是傳統(tǒng)傳感器難以企及的。

MEMS的這些優(yōu)勢(shì)使得它在眾多領(lǐng)域“大顯身手”。在軍事領(lǐng)域，MEMS傳感器被用于數(shù)字單兵信息化裝備、智能引信等。借助MEMS技術(shù)，美國(guó)制造出世界上最小的導(dǎo)彈——“長(zhǎng)矛”導(dǎo)彈，這種導(dǎo)彈只有771克，能夠精準(zhǔn)打擊目標(biāo)，可以安裝在無人機(jī)、無人地面車、無人水面艇上，成為無人戰(zhàn)爭(zhēng)中的打擊利器。2015年的數(shù)據(jù)顯示，MEMS器件覆蓋美軍未來90％的制導(dǎo)武器信息化改造；在消費(fèi)電子領(lǐng)域，汽車傳感器中已經(jīng)有80%采用MEMS傳感器，在包括手機(jī)在內(nèi)的移動(dòng)終端，可穿戴設(shè)備等方面，MEMS傳感器的應(yīng)用也非常普遍。

記者：國(guó)內(nèi)在MEMS方面的研發(fā)整體情況如何？

尤政：在研發(fā)方面，國(guó)內(nèi)的研發(fā)力量大部分集中在高校，占到58%。目前，國(guó)內(nèi)成立了數(shù)十個(gè)微納米或微系統(tǒng)研究院、所或中心，或者組建了省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；東北地區(qū)、西南地區(qū)和西北地區(qū)建立了MEMS研發(fā)聯(lián)合體，研究?jī)?nèi)容也不斷擴(kuò)展，涵蓋了從設(shè)計(jì)到制造、從器件到系統(tǒng)的全鏈條，同時(shí)研發(fā)也正在走向應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化初期。

記者：作為國(guó)內(nèi)MEMS研究的先行者，您對(duì)于MEMS技術(shù)研發(fā)轉(zhuǎn)化有什么樣的體會(huì)？

尤政：我從1995年開始MEMS的研究工作，到現(xiàn)在已經(jīng)20多年了，感受比較深刻的一點(diǎn)是，領(lǐng)域的基礎(chǔ)積累很重要。當(dāng)初我們進(jìn)入這一領(lǐng)域時(shí)，工業(yè)界并不看好，認(rèn)為MEMS是玩具類的東西，將來不會(huì)有大的用途，但隨著時(shí)間推移，MEMS技術(shù)及傳感器逐漸顯示出其優(yōu)異的性能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，工業(yè)界開始大舉投資，推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有400余家MEMS的初創(chuàng)公司。

在MEMS的產(chǎn)業(yè)化過程中，國(guó)內(nèi)工業(yè)界是看到曙光以后才開始行動(dòng)的，而且現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)還比較分散，大部分都還是中小企業(yè)，行業(yè)的共性技術(shù)支撐平臺(tái)還比較欠缺。

和美國(guó)等相比，我國(guó)民間的風(fēng)險(xiǎn)投資基金對(duì)于創(chuàng)新性的技術(shù)研發(fā)也不夠敏感，大部分投資人更熱衷于投資已經(jīng)發(fā)展不錯(cuò)的公司，以期包裝上市后能夠快速獲利，在MEMS領(lǐng)域也存在這樣的問題。

記者：如何解決這些問題？

尤政：當(dāng)前我國(guó)正處在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵期，要切實(shí)依賴科技創(chuàng)新來解決產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低端、高能耗、污染大等方面的問題。我們政府在這方面也做了很多努力，像我剛才提到我們實(shí)驗(yàn)室的MEMS技術(shù)就是山東省淄博市政府在清華大學(xué)考察時(shí)發(fā)現(xiàn)并促成產(chǎn)品化、產(chǎn)業(yè)化的。現(xiàn)在，淄博高新區(qū)出資3億元，建設(shè)了MEMS/NEMS代工線及國(guó)家高新區(qū)MEMS研究院，計(jì)劃建成能夠制造多種MEMS傳感器的生產(chǎn)線，這樣就能夠?yàn)镸EMS的中小企業(yè)提供公共服務(wù)。反之，如果一條生產(chǎn)線是封閉的，只有一個(gè)產(chǎn)品或者一個(gè)公司使用，別的公司可能因?yàn)閾?dān)心技術(shù)被偷走而不會(huì)使用現(xiàn)有資源，造成重復(fù)建設(shè)。而公共的技術(shù)平臺(tái)只提供代工服務(wù)，不會(huì)竊取技術(shù)，所以是行得通的。

不過MEMS和微電子不同之處在于，集成電路的共性比較多，MEMS的異質(zhì)性比較突出，所以在建生產(chǎn)線的時(shí)候，MEMS的工藝線是樹狀的，主干是標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)工藝，枝條是每一個(gè)產(chǎn)品線自身特殊的工藝。由于中國(guó)地域遼闊，不同區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平有差異，可以建多條MEMS公共服務(wù)生產(chǎn)線。

此外，對(duì)于技術(shù)早期的孵化投資，我國(guó)政府也在積極設(shè)立引導(dǎo)基金，通過政府資金和風(fēng)險(xiǎn)基金合作的形式來對(duì)實(shí)驗(yàn)室的潛力技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化支持。

人才是關(guān)鍵

記者：對(duì)傳感器發(fā)展來說，不管是技術(shù)的源頭創(chuàng)新還是成果轉(zhuǎn)化，人都是最關(guān)鍵的因素。

尤政：對(duì)。從近些年傳感器的發(fā)展情況來看，每一種MEMS傳感器經(jīng)過發(fā)現(xiàn)到社會(huì)應(yīng)用時(shí)間都很長(zhǎng)，基本上是15~35年，主要的原因是以前技術(shù)比較單一，現(xiàn)在技術(shù)越來越復(fù)雜，要涉及到不同學(xué)科、專業(yè)科研人員的合作，需要長(zhǎng)期的磨合。

研究性的工作是允許失敗的，作為高校的研究者，我們做錯(cuò)了無非是探索的一個(gè)過程，調(diào)頭也快，一個(gè)老師的團(tuán)隊(duì)無非就是十幾個(gè)人，但一個(gè)企業(yè)方向錯(cuò)了就是好幾千人的問題，對(duì)于失敗的風(fēng)險(xiǎn)是要謹(jǐn)慎考慮的，所以源頭創(chuàng)新的工作理應(yīng)高校和科研院所來做。

來源：高科技與產(chǎn)業(yè)化雜志