當然,傳感器行業本身也具有不容低估的市場規模。根據德國Statista數據分析公司數據,2022年全球傳感器市場規模為2512.9億美元(約1.79萬億人民幣)。其中我國傳感器市場規模為3096.9億元人民幣,2019—2022年均復合增長率為12.26%。盡管我國傳感器市場增速相對穩定,但全球龍頭企業如愛默生、西門子、博世、意法半導體、霍尼韋爾等跨國公司占據約60%的國內傳感器市場份額,尤其在高端傳感器市場,我國約80%的傳感器依賴進口。特別需要說明的是,傳感器除了自身的萬億級市場之外,有研究表明,傳感器帶動的上下游產業鏈所創造的產值大約是傳感器行業產值的6倍左右。
傳感器在國家戰略工程中是“勝負手”
傳感器的性能、質量,直接決定重大裝備和戰略產品的性能、質量。高鐵現在已經成為我國的一張名片,傳感器就發揮了不可或缺的作用,高端傳感器在高鐵上有六大應用場景:一是列車監測與維護,二是軌道健康監測,三是列車安全防護,四是乘客信息交互,五是能源管理,六是環境綜合監測。以和諧號380AL高鐵列車為例,一輛列車里的傳感器數量超過1000個,平均每40個零部件里就有一個傳感器,它們承擔著狀態監視、故障報警、車載設備控制等功能,被認為是軌道交通運營安全的保障性技術和裝備持續升級的關鍵性技術。未來,傳感器與人工智能等新興技術將實現深度融合,中國高鐵將更智能、更安全。
在醫療健康中,傳感器是“金剛鉆”。現代醫療離不開各種檢測,各類醫療儀器就是通過各類傳感器獲取與病人病理相關的各種醫療數據,來為醫生診療提供依據。例如用于測量血管內外徑、血流速度、血壓、心內壓、體溫等多種生理參數各類位移、速度、振動(加速度)、力、流量、壓強和溫度傳感器;用于檢測血液中的離子(如K+、Na+、Ca2+ 等)和氣體(如O2、CO2)的濃度的化學傳感器;利用選擇性識別來測定生化物質的酶傳感器、微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器和DNA傳感器等;通過測量細胞或組織的微弱電信號的變化來監測生理狀態的心電(EKG)、腦電(EEG)、肌電(EMG)等生物電傳感器,這些傳感器在診斷心臟疾病和肌肉功能狀態中非常重要。傳感器是醫療領域中不可或缺的技術,它們對疾病的預防、診斷和治療起著至關重要的作用。
在國防安全中,傳感器是“戰斗力”。現代戰爭從某種程度上來講,打的就是傳感器。在最近的烏克蘭危機中,有統計表明80%的毀傷效果是由占全部彈藥總量20%的精確制導彈藥,也就是導彈、制導炸彈等造成的。這些高精度的慣性、無線電、激光、光電、紅外、衛星等精確制導技術中,慣性測量單元(IMU)、激光傳感器、紅外傳感器、毫米波傳感器、光電傳感器、雷達等各類高端傳感器發揮了決定性的關鍵作用。除此之外,隱身戰機、航母艦隊、衛星星座等武器裝備,更加需要由各類高端傳感器組成的信息感知網絡提供數據,進行態勢感知、目標打擊、體系作戰等各項行動。裝備有各類高端傳感器的無人系統已經開始在現代戰場嶄露頭角,未來戰場的無人機、無人車、機器人系統等武器裝備將更加趨于常態化,這些“機器戰士”的千里眼、順風耳則完全要依靠高端傳感器。而且,隨著傳感器等先進技術的快速發展和進一步賦能,各種新概念武器裝備也將涌現出來,傳感器技術在國防安全事業中將發揮更大作用。
我國距離傳感器強國還有多遠
傳感器這么重要,市場規模也很大,我國一定要發展高端傳感器。但是,我國高端傳感器的發展現狀不容樂觀。我國的高端傳感器,尤其是中高端傳感器的MEMS芯片還大量依賴進口,被“卡脖子”之外,我國高端傳感器行業創新生態、設計工具與研發平臺、先進材料與核心器件、高端芯片與工藝設備、系統集成與轉化應用等方面,還存在差距。
我國要成為傳感器強國,需要在如下幾個方面持續發力。第一是要關注“產教融合”,也就是人才培養與產業發展深度關聯融合。前面講過傳感器是一個多學科交叉、技術密集,且與應用緊密關聯的領域,高端人才與技術創新的重要性不言而喻。創新人才培養和原創技術開發相結合的產教融合,是發展傳感器,成為傳感器強國的首要條件。第二是要強化協同創新,前面還講了傳感器行業是投資密集,產品應用廣但產業分散的行業,因此,政府、企業、高校、科研院所、用戶、金融機構等各個創新要素必須統籌規劃、合理布局、協同創新。通過公共研發平臺建設與共性技術開發與共享機制,來實現傳感器全行業的高效運行,持續、健康、快速發展。第三是加大示范應用,可以圍繞國家的重大工程任務、國家亟須的重要戰略裝備以及有代表性的社會經濟生活需求,有組織地開展創新,體現新型舉國體制的優勢,通過傳感器賦能,形成新質生產力,推動產業集聚,形成傳感器產業的生態鏈。