傳感器與通信、計算機并稱為現代信息技術三大支柱,傳感器技術的優劣成為衡量一個國家科技水平和是否處在國際戰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《中國企業報》記者專訪,并具體談及三個方面。
智能傳感器產業亟須重點關注 因產業規模較小、市場起步較晚且集中度較低、與傳統傳感器產業混淆以及傳感器的部件類產品等特點,智能傳感器產業未受到充分重視。作為智能制造、物聯網、國防軍工等眾多領域的根本基礎,智能傳感器產業發展成敗直接關乎產業發展質量,需高度重視、重點關注。
(一)智能傳感器產業具有高度戰略性和協同性。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、產業和信息安全。傳感器在民用領域無處不在,且作為制造業智能化升級以及物聯網、車聯網等新興產業的重要基礎器件,直接影響相關產業發展。
(二)智能傳感器技術已經成為國際搶灘的科技制高點。歐美發達國家均高度重視該領域頂層規劃設計,從上世紀80年代至今,均將傳感器技術發展列入中長期發展規劃和重點科技計劃,持續性地投入大量人力、物力、財力支持相關產業發展。拜登當選美國總統后擬釆取聯合歐盟、日本等盟國制衡我國,實施更為“協同”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)戰略性新興產業發展初期特征和矛盾明顯,傳統產業粗放式發展道路不適合智能傳感器產業發展。戰略性新興產業發展之初往往都要面臨需求模糊、與傳統技術PK、市場叫好不叫座的窘境,且整體呈現“小散弱”,產業規模難以短時間做大,產業配套更難惠及。
科研成果難以轉化為實際生產 按照“產業破局,科技先行”的發展思路,當前我國智能傳感器產業在科技創新能力建設方面主要存在以下問題:
(一)科技研發體系化不強,學科、實驗室等基礎配套比較薄弱。科技研發的“自由探索”多、“統籌布局”少,“點的突破”多、“系統協同”少,“分散重復”多、“鏈條合力”少,“科技論文”多、“實用產品”少的現象比較明顯,尚未形成完整的技術研發體系。大學學科建設相對落后,專業人才供給嚴重不足。且科研與產業存在明顯脫節,科技工作存在盲目追蹤國際熱點、研究重復性高、脫離產業需求等問題。此外,產業集群、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。我國傳感器產業鏈的生態不完善,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年工信部產業發展促進中心對重慶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破局發展的重要方向,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化正向設計能力和系統配套能力的不足,導致專用芯片研發難度很大。
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發展“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脫節。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中卻鮮有應用,新型材料科研與產業鏈實際需求脫節嚴重,科研成果難以轉化為實際生產。
需堅持以產業需求為牽引,以科技創新為驅動 未來5年,產業發展需堅持以產業需求為牽引,以科技創新為驅動,推動產業全面創新,完成我國智能傳感器產業的初期建設。
(一)強化產業規劃布局,制定產業科技發展路線圖。明確智能傳感器戰略性新興產業定位,堅持圍繞產業鏈部署創新鏈,圍繞創新鏈布局產業鏈,找準政策著力點,持續發力,形成系統優勢。抓緊開展產業科技發展路線圖研究,堅持問題導向,系統規劃未來5年至10年發展重點,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”。產業部門牽頭組織實施智能傳感器科技研發計劃,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研發能力。民口領域聚焦飛機船舶、軌道交通、新能源及網聯汽車、芯片制造、醫療裝備、環境實時檢測、化工冶金等大型生產線在線監測,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、政產學研用深度協同的創新組織方法,形成比較穩定、可持續、可迭代的自主創新能力。
(四)開展產業學院建設,構建科技研發公共服務體系。率先在部屬院校中探索開展智能傳感器現代產業學院建設,鼓勵與科技型企業合作和國際合作,拓寬海外優質師資、生源引進渠道,優化學科設置。以“強基工程”為抓手,支持有關地方、企業、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,規范開展創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)培育優質龍頭企業,打造現代產業集群。根據傳感器分類,依托江蘇、安徽、河南、重慶等現有集群基礎,打造各有專業側重的現代化產業集群。實施科技創新引領戰路,支持產業集群建設國家或省部級實驗室及聯合研發機構;央地合作,著力培育“一流專業企業”、聚力突破“一流型號產品”,打造具有國際競爭力的IDM企業;創新區域內產業投融資機制,強化產業國際合作。逐步形成國內大循環為主體,國內國際雙循環的良性格局。