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物联网为传感器发展提供想象空间
据了解,2017 年以来,全球物联网设备规模、普及率和企业级应用项目呈爆发式增长,物联网解决方案渐趋成熟.全球物联网市场有望在10 年内实现大规模普及,到2025年,市场规模或将成长至3.9~11.1 万亿美元.如此看来,物联网的飞速发展,为传感器技术发展与应用拓展了充分的想象空间.
物联网是以“物”为主体,以信息传输和控制为目的“信息系统”.在物联网系统构架（感知层、网络层、应用层）中,感知层是数据源头,为计算与处理提供有效的数据信息.物体在实现信息交换功能中,首先是能够主动发出身份、形态、行为和所处环境的信息,以便于系统识别和应用处理.因此,物联网是以物体数据信息为中心,围绕着对物体固有和赋予其信息的有效获取（或读取）,来实现对被测物体各种数据信息的控制与管理,使物体实现并具有智能化的功能.“物体发布的信息取决于安装的传感器.从传感器的角度来看,无论哪种装备,只不过是传感器的安装平台,智能化程度和功能的优劣,往往是看其安装了什么样的传感器和安装了多少传感器而已.”郭源生说.
在我国物联网产业链中,传感器技术水平与国外发达国家相比还有很大差距,特别是在高端产品市场.郭源生表示,原材料、元器件、装备是工业体系中的基础产业,相互制约、互为瓶颈,长期制约和影响产业转型升级和技术创新水平的提升,也是我国基础工业长期积累形成和难以摆脱的一个循环怪圈.与工业发展整体相仿,物联网技术及相关产业发展同样受到以上三大因素的制约和影响.他指出,目前国内物联网产业存在理论系统体系不够完整,缺乏完整、系统化的标准体系,缺乏合理的顶层设计等问题,导致孤岛化、碎片化现象严重.这其中最主要的是感知技术基础薄弱,相关敏感元件生产技术不能形成突破,成为技术升级的障碍.
物联网孕育传感器技术“革命”
“之所以称为传感器‘革命’,是因为传感器自身将发生质的变化.除了市场需要呈爆发式增长外,还会不断涌现出新原理、新技术、新工艺、新材料等创新技术和产品.在信息化过程中,传感的技术应用使物体有了‘生命’,改变了物质世界,也迫使我们改变原来的生活方式和行为.”郭源生说.
中科院半导体所研究员、博士生导师潘教青告诉《中国电子报》记者,由于物联网对传感器提出了功耗低、寿命长、稳定性好、低的要求,因此,要求业内技术人员要不断开发采用新原理、新方法的传感器,以满足不断发展的物联网产业的需求.
针对物联网市场应用,郭源生表示,传感器产业正围绕工艺技术和应用两大方向实现突破.工艺技术的突破主要表现在：一是敏感机理创新与工艺突破,如提高材料、工艺、微型化、产业化等基础水平等；二是智能化,即功能集成化、模块化、网络化,主要以MEMS 工艺为代表；三是特殊环境下的供电技术,即微能量获取与捕捉技术.应用突破的要点是打通产用瓶颈和障碍,搭建产业与市场桥梁,形成与大数据、云计算、物联网、人工智能技术协同和人员跨界协同,构建应用创新体系和平台.他强调,围绕传感器技术应用平台创新无处不在,家庭智能终端的普及和机器人应用家庭化,将带来智慧养老产业对传感器应用的新突破.
协同攻克传感器“卡脖子技术”
据统计,2017 年,中国传感器市场规模超过1800 亿元,增速达24.1%,未来5年,中国传感器市场的年复合增长率将达到30%左右.要实现这样的增长速度,传感器企业任重道远.
原副部长杨学山在2018 国际（徐州）传感器与物联网产业峰会上指出,传感器产业发展需要成功的企业和企业家,传感技术的发展需要以企业为主体的创新模式.“技术演化为产业必须以企业为主体,企业把握市场方向和节奏、风险控制,并获取利润.”杨学山强调.
除了强化企业的能动性之外,加强传感器领域的创新体系也十分重要.原科技部副部长吴忠泽对加快发展国内传感器技术和产业化发展提出了三点建议：一是尽快完善国家传感器领域科技创新体系.加强顶层设计,加快建立以创新中心为核心载体、以公共服务平台和工程数据中心为重要支撑的传感器制造业创新网络,建立市场化的创新方向选择机制和鼓励创新的风险分担、利益共享机制.采取政府与社会合作、产业创新战略联盟或新型研发机构等新机制新模式,形成一批传感器制造业创新中心,开展关键共性重大技术研究和产业化应用示范.建设传感器制造业工程数据中心,为企业提供创新知识和工程数据的开放共享服务.
二是大力加强传感器关键核心技术攻关.在实施国家重点研发计划中,按照需求导向、问题导向、目标导向,以工业控制、汽车、通信、环保等为重点领域,加大研发投入,形成关键核心技术攻坚体制.协同攻克一批传感器制造领域的“卡脖子技术”,着力突破核心芯片、元器件、软件、智能仪器仪表等基础共性技术,加快传感器网络、传感器集成应用等关键技术研发创新.以MEMS 工艺为基础,以集成化、智能化和网络化技术为依托,加强制造工艺和新型传感器的开发,使主导产品达到或接近国外同类产品的先进水平,为实施国家传感器产业提升工程提供技术支撑.
三是深化科技成果转化制度改革,加快传感器产业化进程.注重转化机制创新和商业模式创新,加强对中小企业创新的支持.引导各类技术创新要素向企业集聚,鼓励中小企业发展专业性强、有特色的技术与产品.通过组织实施应用示范工程的方式,集成式推广重大技术成果,培育一批传感器龙头企业.
针对传感器领域企业多为中小企业的特点,潘教青呼吁,国家应为中小企业的研发提供公共设施和必要的基础工艺技术,加大基础研发投入,同时建立区域性或者国家级的传感器工业研究基地.
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