砥礪奮進 “十四五”|傳感器行業(yè)創(chuàng)新之路
關(guān)鍵詞: 傳感器行業(yè) 十四五發(fā)展 技術(shù)突破 產(chǎn)業(yè)生態(tài) 十五五展望
在全球技術(shù)創(chuàng)新浪潮與產(chǎn)業(yè)變革加速演進的背景下,傳感器作為“信息時代的神經(jīng)末梢”,正成為連接物理世界與數(shù)字世界的核心樞紐。從工業(yè)生產(chǎn)線的精密監(jiān)測到智能手機的環(huán)境感知,從醫(yī)療設(shè)備的生命體征捕捉到自動駕駛的路況識別,傳感器的應(yīng)用已滲透到社會經(jīng)濟的每一個關(guān)鍵領(lǐng)域,其技術(shù)水平與產(chǎn)業(yè)規(guī)模,直接決定著一個國家在數(shù)字經(jīng)濟與智能化發(fā)展進程中的核心競爭力。
“十四五”傳感器行業(yè)發(fā)展全景:規(guī)模、政策與生態(tài)協(xié)同
產(chǎn)業(yè)規(guī)模:從“量的積累”到“質(zhì)的提升”,全球競爭力顯著增強
據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)顯示,2020年我國傳感器市場規(guī)模約為2510億元,2021年突破2951億元,到2025年將突破4500億元,五年間年均復(fù)合增長率達11.3%,遠超全球傳感器市場 6.8% 的平均增速。這一增長背后,既得益于新能源汽車、智能家電、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等下游市場的爆發(fā)式需求。僅新能源汽車領(lǐng)域,單車用量就從傳統(tǒng)燃油車的20-30顆提升至智能電動車的100-200顆;也離不開國內(nèi)企業(yè)在中低端領(lǐng)域的“進口替代”成果,如MEMS(微機電系統(tǒng))傳感器的國產(chǎn)化率從2021年的35%提升至2025年的52%,有效降低了下游產(chǎn)業(yè)的供應(yīng)鏈風(fēng)險。
政策支持:從“頂層設(shè)計”到“地方落地”,構(gòu)建全鏈條保障體系
“十四五”期間,國家與地方層面出臺的一系列政策,為傳感器行業(yè)構(gòu)建了 “全方位、多層次”的支持體系,從頂層設(shè)計到具體落地,形成了“研發(fā)-生產(chǎn)-應(yīng)用-推廣”的全鏈條扶持。
在國家層面,《“十四五”原材料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確將 “傳感器關(guān)鍵材料” 列為重點發(fā)展領(lǐng)域,提出“到 2025年,傳感器用高端陶瓷、特種金屬材料國產(chǎn)化率達到70%以上”;《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》更是將傳感器與5G、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)并列為“數(shù)字經(jīng)濟核心產(chǎn)業(yè)”,提出“建設(shè)10個以上國家級傳感器產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心,培育50家以上具有國際競爭力的傳感器企業(yè)”。此外,國家發(fā)改委、工信部通過“新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)專項資金”“首臺(套)重大技術(shù)裝備保險補償機制”等政策,為企業(yè)研發(fā)與市場推廣提供資金支持——2023年,某企業(yè)研發(fā)的“量子級磁傳感器”入選“首臺套”目錄,獲得政策補貼1200萬元,加速了產(chǎn)品從實驗室到商業(yè)化的落地。在地方層面,各省市結(jié)合自身產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢,形成了“因地制宜”的政策。推動高端傳感器研發(fā)、生產(chǎn)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,形成了“全國布局、區(qū)域特色”的發(fā)展格局。
產(chǎn)業(yè)生態(tài):從“單打獨斗”到“協(xié)同共贏”,聯(lián)盟與集群發(fā)揮核心作用
我國傳感器行業(yè)通過“聯(lián)盟搭橋、集群聚力”,打破了企業(yè)間的“信息壁壘”與“資源孤島”,加速了“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同創(chuàng)新,構(gòu)建了更具韌性的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
聯(lián)盟聯(lián)合高校、企業(yè)、科研機構(gòu)制定《MEMS 傳感器可靠性測試方法》《工業(yè)傳感器數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)》等20余項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),此前某汽車零部件企業(yè)因供應(yīng)商傳感器接口不統(tǒng)一導(dǎo)致調(diào)試成本增加 30%,標(biāo)準(zhǔn)出臺后采購成本降低15%,生產(chǎn)效率顯著提升。在技術(shù)交流與成果轉(zhuǎn)化上,聯(lián)盟每年舉辦“中國傳感器大會”“國際傳感器技術(shù)與應(yīng)用博覽會”,吸引全球超500家企業(yè)參展,促成技術(shù)合作項目超300個;形成以長三角、珠三角、京津冀、蚌埠傳感谷、成渝為核心的五大傳感器產(chǎn)業(yè)集群,成為行業(yè)發(fā)展的“重要引擎”。這些集群通過完善基礎(chǔ)設(shè)施、公共配套、技術(shù)平臺共享機制等產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè),有效降低了企業(yè)生產(chǎn)成本,提升了產(chǎn)業(yè)整體競爭力。
技術(shù)突破與創(chuàng)新:從 “單點突破” 到 “多點開花”,關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跨越
“十四五”期間,我國在聲、光、力、磁、氣體、溫濕度、RFID、生物八大敏感技術(shù)與產(chǎn)品實現(xiàn)整體性躍升,呈現(xiàn) “基礎(chǔ)夯實、性能升級、場景滲透” 的顯著特征。在敏感機理與材料、芯片與工藝、多參數(shù)復(fù)合等方面實現(xiàn)從“跟蹤模仿”向自主可控”加速轉(zhuǎn)變,部分領(lǐng)域達到國際先進水平,基本滿足了航空航天、汽車電子等高端場景需求。構(gòu)建起“全品類覆蓋、多場景適配”的技術(shù)體系,扭轉(zhuǎn)了長期依賴進口、品質(zhì)參差不齊的被動局面。
量子傳感器通過原理創(chuàng)新、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與應(yīng)用場景拓展,實現(xiàn)從“理論探索”到“場景落地”,成為傳感器行業(yè)“高精尖”領(lǐng)域的核心增長點;紅外氣體、柔性、光纖等傳感器實現(xiàn)了多個敏感機理“從基礎(chǔ)前沿技術(shù)突破到規(guī)模化應(yīng)用”的跨越,成為行業(yè)多元化發(fā)展的重要支撐;柔性傳感器在“柔性、輕薄、可拉伸”的特性的突破,使其在可穿戴設(shè)備、智能醫(yī)療領(lǐng)域快速落地;光纖傳感器以其“抗電磁干擾、耐高溫、耐腐蝕”的優(yōu)勢,成為工業(yè)安全與基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測的“生力軍”。
此外,傳感器行業(yè)不僅實現(xiàn) “單點技術(shù)突破”,更構(gòu)建了 “從基礎(chǔ)研究、核心器件、封裝測試到應(yīng)用推廣”的創(chuàng)新生態(tài)鏈,為行業(yè)持續(xù)發(fā)展提供 “系統(tǒng)性支撐”,“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同機制加速落地,形成“研發(fā)-應(yīng)用-迭代”的良性循環(huán)。
賦能多領(lǐng)域轉(zhuǎn)型:傳感器成為信息化發(fā)展的“核心底座”
工業(yè)是傳感器應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域,“十四五”期間,作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的“感知層核心”,推動傳統(tǒng)工廠向“智能工廠”轉(zhuǎn)型,成為制造業(yè)升級的“關(guān)鍵抓手”; 激光雷達、毫米波雷達、攝像頭等環(huán)境數(shù)據(jù),在智能駕駛、交通管理領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用,推動交通領(lǐng)域“智能化、高效化”轉(zhuǎn)型;監(jiān)護設(shè)備中感知心電、血壓、血氧等實時動態(tài)數(shù)據(jù),可監(jiān)測患者生理參數(shù),及時發(fā)現(xiàn)病情變化,為醫(yī)生診斷提供依據(jù),在醫(yī)療設(shè)備、遠程醫(yī)療、健康管理領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
正視差距:明確“十五五”突破方向,補齊發(fā)展短板
在高端傳感器領(lǐng)域,我國仍未擺脫對國外技術(shù)的依賴。從研發(fā)投入看,企業(yè)平均研發(fā)投入強度約5%-8%,而美國、德國等維持在15%-20%。
傳感器行業(yè)屬于多學(xué)科交叉領(lǐng)域,需融合物理、材料、微電子、人工智能等專業(yè)知識,高端復(fù)合型人才缺口顯著。據(jù)聯(lián)盟統(tǒng)計,“十四五”末我國傳感器領(lǐng)域高端研發(fā)人才(如MEMS工藝專家、量子傳感研究員)缺口達12萬人,而國內(nèi)高校相關(guān)專業(yè)(如傳感科學(xué)與技術(shù))年畢業(yè)生僅1.5萬人,且30%以上流向國外企業(yè)或科研機構(gòu)。
我國已在長三角、珠三角、京津冀布局20余個傳感器產(chǎn)業(yè)集群,但多數(shù)集群仍處于“企業(yè)集聚”而非“產(chǎn)業(yè)協(xié)同”階段,集群內(nèi)企業(yè)為生產(chǎn)型企業(yè),上游材料、中游設(shè)備、下游測試服務(wù)企業(yè)占比不足20%,導(dǎo)致生產(chǎn)效率與物流成本增加,生產(chǎn)周期延長。
“十五五”展望:聚焦八大領(lǐng)域與場景,邁向全球傳感器產(chǎn)業(yè)強國
八大重點領(lǐng)域發(fā)展目標(biāo)與路徑
1.電力行業(yè)。電力傳感器國產(chǎn)化率達85%,其中特高壓輸電線路用傳感器國產(chǎn)化率達90%,故障預(yù)警準(zhǔn)確率提升至 99%。
發(fā)展路徑:突破光纖傳感、量子磁傳感核心技術(shù),開發(fā)適應(yīng)特高壓、高電磁干擾環(huán)境的傳感器。
2.重大裝備。重大裝備(如航空發(fā)動機、盾構(gòu)機、高鐵、新能源汽車)用傳感器國產(chǎn)化率達75%,其中航空發(fā)動機用高溫壓力傳感器、盾構(gòu)機用振動傳感器實現(xiàn) 100% 國產(chǎn)化。
發(fā)展路徑:聯(lián)合航空航天、工程機械企業(yè)開展“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同攻關(guān),突破耐高溫、抗振動、長壽命技術(shù);建立重大裝備可靠性測試平臺,提升產(chǎn)品穩(wěn)定性。
3.智能制造。國產(chǎn)化率達70%,其中工業(yè)機器人用視覺傳感器、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)用低功耗芯片市場占有率超 60%。
發(fā)展路徑:優(yōu)化MEMS工藝,提升傳感器精度與集成度;開發(fā)“傳感器+邊緣計算”模組,實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時處理與分析,有力支撐智能制造場景落地應(yīng)用。
4.智慧農(nóng)業(yè)。土壤墑情、作物長勢傳感器成本降低30%,國產(chǎn)化率達95%。
發(fā)展路徑:開發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)的低成本農(nóng)業(yè)傳感器,簡化安裝與操作流程;構(gòu)建農(nóng)業(yè)傳感器數(shù)據(jù)共享平臺,為精準(zhǔn)種植、病蟲害預(yù)警等提供數(shù)據(jù)支撐,推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。
5.智慧醫(yī)療與大健康。醫(yī)療傳感器國產(chǎn)化率達65%,其中醫(yī)療影像、可穿戴市場占有率超50%。
發(fā)展路徑:突破生物相容性材料、高靈敏度檢測技術(shù),開發(fā)適用于醫(yī)療場景的傳感器;建立醫(yī)療傳感器臨床驗證平臺,加速產(chǎn)品上市進程,提高醫(yī)療服務(wù)的質(zhì)量和效率。
6.智能家電及消費電子。消費電子傳感器國產(chǎn)化率達80%,其中智能家電用傳感器、可穿戴設(shè)備用傳感器市場占有率超 75%。
發(fā)展路徑:優(yōu)化傳感器小型化、低功耗設(shè)計,滿足消費電子產(chǎn)品輕薄化需求;推動傳感器與 AI 算法融合,實現(xiàn)智能交互,提升用戶體驗。
7.城市安防。城市安防傳感器覆蓋率達95%,其中視頻監(jiān)控傳感器、周界防范傳感器國產(chǎn)化率達90%。
發(fā)展路徑:開發(fā)多傳感器融合的安防解決方案,實現(xiàn)人員、車輛的精準(zhǔn)識別與軌跡追蹤;推動安防傳感器與城市治理平臺對接,提升應(yīng)急響應(yīng)效率,保障城市安全穩(wěn)定運行。
8.低空經(jīng)濟:無人機用避障傳感器、低空交通管理用傳感器市場占有率超 60%。
發(fā)展路徑:突破低空環(huán)境感知技術(shù),開發(fā)適應(yīng)復(fù)雜天氣(如霧、雨)的傳感器;建立低空傳感器數(shù)據(jù)傳輸與共享機制,支撐低空交通有序運行,促進低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展。
政策支持建議:精準(zhǔn)施策,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)生態(tài)
1.加大核心技術(shù)攻關(guān)支持力度
設(shè)立 “傳感器核心技術(shù)專項基金”,重點支持量子傳感、MEMS 工藝、高端材料等“卡脖子”技術(shù)研發(fā);推行“揭榜掛帥”機制,針對高端傳感器芯片、設(shè)備等關(guān)鍵環(huán)節(jié),公開征集攻關(guān)團隊,對突破國外技術(shù)壟斷的項目政策扶持,充分激發(fā)科研機構(gòu)和企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新活力。
2.完善產(chǎn)業(yè)配套體系
運用網(wǎng)絡(luò)和AI技術(shù)建立“傳感器產(chǎn)業(yè)配套平臺”,整合國內(nèi)材料、設(shè)備、測試企業(yè)資源,推動上下游企業(yè)協(xié)同研發(fā);建設(shè)國家級傳感器校準(zhǔn)中心,提升國內(nèi)傳感器測試校準(zhǔn)能力,降低企業(yè)認證成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量和市場競爭力。
3.推動產(chǎn)業(yè)集群高質(zhì)量發(fā)展
優(yōu)化傳感器產(chǎn)業(yè)集群布局,重點打造長三角、珠三角、京津冀等多個萬億級產(chǎn)業(yè)集群;建立產(chǎn)業(yè)集群評價體系,對協(xié)同效應(yīng)突出、技術(shù)創(chuàng)新能力強的集群給予政策和資金支持。
4.加強人才隊伍建設(shè)
制定行業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)劃,鼓勵高校和職業(yè)院校開設(shè)傳感器相關(guān)專業(yè),優(yōu)化課程設(shè)置,加強與企業(yè)的合作,開展產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合培養(yǎng)項目,建立實習(xí)實訓(xùn)基地,培養(yǎng)適應(yīng)市場需求的應(yīng)用型、復(fù)合型人才。出臺人才引進優(yōu)惠政策,對高端傳感器人才給予住房補貼、科研啟動資金、子女入學(xué)等方面的支持,吸引海外高端人才回國發(fā)展。
5.強化市場引導(dǎo)與規(guī)范
加大對國產(chǎn)傳感器的宣傳推廣力度,通過舉辦產(chǎn)品推介會、技術(shù)研討會等活動,提高國產(chǎn)傳感器的知名度和市場認可度。鼓勵國內(nèi)采購中優(yōu)先選用國產(chǎn)傳感器,通過示范應(yīng)用帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
結(jié)束語
站在 “十五五” 的新起點上,我國傳感器行業(yè)面臨著巨大的機遇與挑戰(zhàn)。過去 “十四五” 期間積累的成果是我們前行的基石,而當(dāng)前存在的差距則是我們奮進的方向。只要我們聚焦八大重點領(lǐng)域,落實各項政策支持,持續(xù)提升技術(shù)創(chuàng)新能力、完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系,就一定能夠?qū)崿F(xiàn)從“并跑”到“領(lǐng)跑”的跨越,借助智能化時代的東風(fēng),將我國打造成為全球傳感器產(chǎn)業(yè)強國,為國家的科技進步、產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展注入源源不斷的動力。讓我們攜手共進,在傳感器這片充滿機遇的廣闊天地里,書寫更加輝煌的篇章!