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傳感器研發(fā)成果亟待產(chǎn)業(yè)化

http://casecurityhq.com 2013-04-03 12:03 來(lái)源:中國(guó)科學(xué)報(bào)

   中國(guó)應(yīng)該把握傳感器發(fā)展的重要機(jī)遇期,加速傳感器技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。

   目前,我國(guó)從事傳感器技術(shù)研發(fā)的主要是高校、中科院和相關(guān)部委的研究機(jī)構(gòu),企業(yè)的技術(shù)實(shí)力較弱,很多是與國(guó)外合作,或是進(jìn)行二次封裝。而在發(fā)達(dá)國(guó)家,傳感器的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化更多由企業(yè)來(lái)主導(dǎo)。

  手機(jī)里的光線感應(yīng)器、汽車(chē)?yán)锏睦锍瘫韨鞲衅?、醫(yī)療領(lǐng)域用于檢測(cè)患者各項(xiàng)生理指標(biāo)的傳感器,以及航空航天領(lǐng)域用于監(jiān)測(cè)飛行器運(yùn)行狀態(tài)的傳感器……可以說(shuō),傳感器已廣泛應(yīng)用于人們的生活、工業(yè)和國(guó)防等領(lǐng)域。

  與此同時(shí),我國(guó)在傳感器發(fā)展方面的問(wèn)題也日益突出。記者從3月30日~31日召開(kāi)的首屆全國(guó)傳感技術(shù)應(yīng)用大會(huì)上了解到,目前我國(guó)雖然傳感器企業(yè)眾多,但大都面向中低端領(lǐng)域,在高端領(lǐng)域幾乎沒(méi)有市場(chǎng)份額。此外,科研院所在傳感器技術(shù)的研究方面已與國(guó)際接軌,但產(chǎn)業(yè)化瓶頸遲遲未能突破。

  針對(duì)這些問(wèn)題,此次會(huì)議上有專(zhuān)家建議,中國(guó)應(yīng)該把握傳感器發(fā)展的重要機(jī)遇期,加速傳感器技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,并通過(guò)整體解決方案模式,讓傳感器企業(yè)得到良性的發(fā)展。

  政策助力

  傳感器與通信、計(jì)算機(jī)被稱(chēng)為現(xiàn)代信息系統(tǒng)的三大支柱。因其技術(shù)含量高、滲透能力強(qiáng),以及市場(chǎng)前景廣闊等特點(diǎn),引起了世界各國(guó)的廣泛重視。

  據(jù)北京理工大學(xué)首席教授李科杰介紹,目前已有多個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家把傳感器特別是軍用傳感器列為國(guó)家重點(diǎn)大力發(fā)展計(jì)劃。比如,美國(guó)提出了對(duì)國(guó)家長(zhǎng)期安全和經(jīng)濟(jì)繁榮至關(guān)重要的22項(xiàng)技術(shù),其中第六項(xiàng)即為傳感器與信號(hào)處理技術(shù)。

  目前,傳感器已經(jīng)在諸多關(guān)鍵領(lǐng)域扮演著不可或缺的角色。

  比如,美國(guó)已為自己的F-22戰(zhàn)機(jī)裝備了新型的多譜傳感器,實(shí)現(xiàn)了全被動(dòng)式搜索與跟蹤,可在諸如有霧、煙或雨等各種惡劣天氣情況下使用,不僅可以全天候作戰(zhàn),還提高了隱身能力。

  英國(guó)航天飛機(jī)上使用的傳感器約有100多種,總數(shù)達(dá)到4000多個(gè),用于監(jiān)測(cè)航天器的信息,驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性,并可以在遇到問(wèn)題時(shí)作出診斷。日本則在“雷達(dá)4號(hào)”衛(wèi)星上安裝了傳感器,可全天候?qū)Φ孛婺繕?biāo)進(jìn)行拍攝。

  “傳感器是高端裝備獲得信息的重要環(huán)節(jié),影響和決定了裝備的功能。唯有計(jì)算機(jī)和傳感器協(xié)調(diào)發(fā)展,才能決定技術(shù)的未來(lái)。”李科杰說(shuō)。

  近年來(lái),我國(guó)也不斷提高對(duì)傳感器產(chǎn)業(yè)的重視,并出臺(tái)了一系列政策推進(jìn)其發(fā)展。2011年7月出臺(tái)的《中國(guó)電子元件“十二五”規(guī)劃》指出,“十二五”期間將投資5000億元,主要集中在新型電子元件的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域。而在今年2月由工信部等四部委聯(lián)合印發(fā)的《加快推進(jìn)傳感器及智能化儀器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》中,還制定了具體的產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo),并給出了2013年~2025年的發(fā)展路線圖。

  新的趨勢(shì)

  新技術(shù)的層出不窮,也讓傳感器的發(fā)展呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)。在此次會(huì)議上記者了解到,傳感器與MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))的結(jié)合,已成為當(dāng)前傳感器領(lǐng)域關(guān)注的新趨勢(shì)。

  據(jù)清華大學(xué)精密儀器與機(jī)械學(xué)系主任尤政介紹,目前美國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了名為“智能灰塵”的MEMS傳感器。這種傳感器的大小只有1.5立方毫米,重量只有5毫克,但是卻裝有激光通信、CPU、電池等組件,以及速度、加速度、溫度等多個(gè)傳感器。

  “以往做這樣一個(gè)系統(tǒng),尺寸會(huì)非常大,智能灰塵尺寸如此之小,卻可以自帶電源、通信,并可以進(jìn)行信號(hào)處理,可見(jiàn)傳感器技術(shù)進(jìn)步速度之快。”尤政說(shuō)。

  據(jù)尤政介紹,MEMS傳感器目前已在多個(gè)領(lǐng)域有所應(yīng)用。比如,很多人使用的iPhone手機(jī)中就裝有陀螺儀、麥克風(fēng)、電子快門(mén)等多個(gè)MEMS傳感器;耐克公司推出的一款“智能鞋墊”也內(nèi)置了MEMS傳感器,可以記錄用戶運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù),并與手機(jī)連接將數(shù)據(jù)上傳。

  此外,MEMS傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域也發(fā)揮著重要的作用。比如患者在測(cè)量眼壓時(shí)可能因過(guò)于緊張,導(dǎo)致眼壓很難測(cè)準(zhǔn)的情況出現(xiàn)。而利用MEMS傳感器技術(shù),將眼壓計(jì)內(nèi)嵌到隱形眼鏡中,這樣就可以更方便地對(duì)患者進(jìn)行監(jiān)測(cè),測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)也更為準(zhǔn)確。

  除了與微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)合,傳感器還與仿生信息學(xué)結(jié)合,并產(chǎn)生了諸多新的應(yīng)用。據(jù)李科杰介紹,法國(guó)已研制出了模仿人類(lèi)眼睛的視覺(jué)晶片,可以模仿人類(lèi)眼睛的能力,分辨不同顏色,并觀測(cè)動(dòng)作。

  “奔騰處理器每秒能處理數(shù)百萬(wàn)項(xiàng)指令,這種視覺(jué)晶片每秒能處理大約兩百億項(xiàng)指令。這種仿生視覺(jué)晶片將會(huì)引起感測(cè)與成像的革命,并在國(guó)防領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。”李科杰說(shuō)。

  走整體解決方案之路

  不過(guò),與許多高新技術(shù)一樣,我國(guó)在傳感器方面也面臨著偏重技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化薄弱的問(wèn)題。

  據(jù)尤政介紹,目前我國(guó)從事傳感器技術(shù)研發(fā)的主要是高校、中科院和相關(guān)部委的研究機(jī)構(gòu),企業(yè)的技術(shù)實(shí)力較弱,很多是與國(guó)外合作,或是進(jìn)行二次封裝。而在發(fā)達(dá)國(guó)家,傳感器的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化更多由企業(yè)來(lái)主導(dǎo)。

  那么,我國(guó)的傳感器產(chǎn)業(yè)該如何突破當(dāng)前的發(fā)展瓶頸?

  河南漢威電子股份有限公司董事長(zhǎng)任紅軍是此次會(huì)議上來(lái)自企業(yè)界的代表,他以自己的切身體會(huì),對(duì)我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了建議。

  根據(jù)國(guó)家規(guī)劃,未來(lái)將在傳感器領(lǐng)域建立超百億元的創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)集群,以及產(chǎn)值超過(guò)10億元的行業(yè)龍頭和產(chǎn)值超過(guò)5000萬(wàn)元的小而精的企業(yè)。

  對(duì)于上述目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),任紅軍認(rèn)為,應(yīng)該從兩方面入手,一是要走產(chǎn)業(yè)化的道路,二是要采取整體解決方案的模式。

  在傳感器技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化方面,任紅軍認(rèn)為,除了需要成熟的市場(chǎng)和產(chǎn)品,以及充足的資本和人才,志在長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)營(yíng)理念,也是傳感器產(chǎn)業(yè)化成功的基礎(chǔ)。

  “傳感器研發(fā)和推廣的周期比較長(zhǎng),想短期見(jiàn)到效果往往比較難。比如漢威,從創(chuàng)業(yè)到上市,一共走過(guò)了10年的歷程。”任紅軍說(shuō)。

  而整體解決方案的模式,也是經(jīng)漢威實(shí)踐后的一條行之有效的路徑。

  任紅軍表示,傳感器雖然是關(guān)鍵器件,技術(shù)含量很高,但需要依存于其他的系統(tǒng)和具體的應(yīng)用,本身很難形成很大的產(chǎn)值和規(guī)模。因此,他建議從核心元器件入手,向下游產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行延伸,并為客戶提供整體的解決方案。

  “通過(guò)這種整體解決方案的模式,我們能夠得到第一手的用戶體驗(yàn)信息,并根據(jù)這些信息對(duì)傳感器進(jìn)行完善和改進(jìn)。同時(shí),由于末端應(yīng)用的利潤(rùn)比較高,企業(yè)可以把在末端應(yīng)用賺來(lái)的錢(qián),投入到前端的核心技術(shù)研發(fā)上,這樣研發(fā)也有了后續(xù)的力量。”任紅軍說(shuō)。

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