湖北省傳感器產業發展現狀與轉型升級路徑研究

[摘要]分析了國內外傳感器產業發展現狀及技術創新趨勢，并指出湖北傳感器行業發展已具備良好基礎，但較國際先進水平仍存在較大差距，針對湖北傳感器產業創新發展中存在的問題進行了研究，提出了加快科技創新推動湖北傳感器產業型升級的具體路徑。

[關鍵詞]傳感器；技術創新；轉型升級；湖北省

[中圖分類號]TP212.9 [文獻標識碼]A [文章編號]1005—152X（2017）03—0017—04

1引言

根據國家標準GB7665-87的定義，傳感器是能夠感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。目前，全球正掀起一場智能制造及工業物聯網的變革，傳感技術同計算技術、通信技術一起被稱為信息技術領域的三大支柱，是信息系統的源頭、物聯網的“心臟”，已成為全球信息化產業發展的重要標志，傳感器產業也成為世界各國重點發展的戰略性新興產業領域之一。湖北省作為我國電子信息產業較為發達的省份之一，大力發展傳感器產業，深刻把握國內外傳感器技術創新趨勢，加快推進關鍵新技術研究，將對推動全省新一代信息技術產業結構調整和轉型升級起到重要推動作用。

2國內外傳感器產業發展現狀及技術創新趨勢

2.1國外傳感器行業發展情況

從產業鏈環節來看，傳感器是多學科交叉的復雜系統，整個產業鏈涉及設計、制造、封裝測試、軟件及應用方案環節。根據BCC Research的調研數據顯示，2015年全球傳感器市場規模為1019億美元，從全球應用市場看，汽車電子、消費電子、工業控制和醫療電子占到全球傳感器消費市場的60%以上，預計2016-2021年的復合增長率達11%，到2021年將達到1 906億美元。目前，全球現在大概有40個國家從事傳感器的研制生產工作，研發、生產企業約5 000余家，產品達20 000多種。其中美、日、德三國合計占據全球60%的傳感器市場份額，博世、意法半導體、霍尼韋爾、飛思卡爾、日立等傳統的電子行業巨頭，均把傳感器作為未來主要業務增長點。

2.2國內傳感器行業發展情況

我國從20世紀60年代開始傳感技術的研究與開發，初步形成了傳感器研究、開發、生產和應用的產業體系。數據顯示，目前國內傳感器企業約1700家，其中從事微機電系統（MEMS）研制生產的約50余家，2015年國內傳感器市場規模超過1000億，約占全球傳感器市場份額的11%，并形成長三角、珠三角、東北、京津、中部五大區域產業布局。從應用領域來看，國內傳感器應用主要分布在機械設備、家用電器、科學儀器儀表、醫療衛生、通信電子、物流以及汽車等領域，其中汽車電子、通信電子和智能物流應用市場發展最快。預計未來5年內，我國傳感器市場將加速發展，平均銷售增長率將達30%以上，2020年市場規模有望突破1 800億元。國內傳感器產業區域分布如圖1所示。

2.3傳感器技術創新趨勢分析

（1）新材料、新工藝的廣泛研發和應用。隨著新一代技術革命的推進，特別是光電通信和生物技術的飛躍式發展，納米材料、石墨烯、生物、智能材料等新型材料的開發與應用，大大擴充了傳感器的種類、性能和應用領域，推動了新一代光纖傳感器、無線通信傳感器、光電傳感器、超導傳感器、焦平面陣列紅外探測器、生物傳感器、診斷傳感器、基因傳感器等新產品的大量涌現。

（2）集成化、微型化與多功能化。目前，各種集成化芯片不斷出現，微機械加工和超精密加工等先進制造技術在傳感器開發和生產中不斷普及，使傳感器加快由單一功能向多功能轉變，并由傳統的結構設計向微結構技術方向發展。如具有微小體積、低成本、高可靠性等優點的MEMS產品（微傳感器和微系統），被公認為是未來傳感器的主流發展方向。

（3）柔性化。隨著可穿戴醫療設備的爆發式增長，在可穿戴設備2.0時代，穿戴計算和貼身智能成為設計方向，用于醫療服裝系統的傳感器將具有柔性高和體積質量小的特點，并呈紡織結構。

（4）智能化與網絡化。近年來，傳感器開始與人工智能相結合，已逐步實現自診斷、自校準、邏輯判斷、統計處理、記憶、存儲等多項功能，特別是能與大數據和工廠自動化相融合、能夠通過互聯網或“云”實現信息交互等功能的智能傳感器，已成智能物流發展的關鍵技術和設備。此外，傳感器網絡的開發，使測控系統主動進行信息處理以及遠距離實時在線測量成為可能，也是當前國際上備受關注的新興前沿研究領域。

3湖北傳感器行業發展及技術創新情況分析

經過20多年發展，湖北省在傳感器的設計、研發能力和產業化水平已處在全國上游水平，應用領域涵蓋了環境、工業、農業、電力等諸多產業，形成了一批科技成果、技術創新平臺、創新型企業和產業基地，主要表現在：

3.1特色領域優勢突出

目前，湖北已在無線傳感、智能信息處理、微芯片設計、遙感遙測、通信、物流應用等傳感器相關技術領域具有國內領先優勢，并在智能傳感監測、智能電網、GIS（地理信息系統）對地觀測等領域達到世界先進水平。如華工科技是國內唯一掌握熱敏芯片制造和封裝工藝核心技術的企業，高德紅外已研制掌握紅外探測器的核心技術并實現軍品上的應用，華威科開發了業界領先的柔性化、模塊化、系列化的RFID標簽制造裝備，武漢巨正環保科技在第三代移動交互微型傳感器上取得關鍵性突破并填補國內市場空白，中科院武漢病毒所在生物傳感器研究領域已取得了大量技術專利。

3.2技術創新體系基本形成

依托武漢大學、華中科技大學、中科院武漢分院、武漢理工大學、武漢郵電科學研究院等全省豐富的科教資源，湖北已建有光纖傳感技術國家工程實驗室、下一代互聯網接人系統國家工程實驗室、國家光電實驗室（籌）、測繪遙感信息工程國家重點實驗室、國家衛星定位與導航工程技術研究中心、商性能網絡重點實驗室等一批國家級創新平臺，在立體數據采集、微機電系統芯片傳感技術、信息處理、可信移動互聯網絡理論與應用等方面取得了顯著的研究成果。

3.3優勢企業大量涌現

全省在溫度傳感器、車載傳感器、農業傳感器、氣象傳感器、環境檢測儀、電力（網）傳感器等多個傳感器品種已形成較完善的產業鏈以及批量生產能力。如在無線傳感、光纖傳感領域，擁有理工光科、四方光電、華工高理、東方微磁等一批典型企業；在二維條碼、RFID（無線射頻識別）感知及應用領域，有矽感科技、華工圖像、精倫電子、武漢安通、武漢天罡、709所等企業；在智能卡領域，武漢天喻、武漢飛天可以提供成熟的解決方案；在空間信息領域，武漢東湖國家自主創新示范區已涌現了中地數碼、立得空間、武大吉奧、卓越科技、光庭導航、武漢依迅等一批行業知名企業。

3.4產業聚集態勢明顯

目前，全省已形成武漢、襄陽、孝感、黃石等各具優勢和特色的傳感器生產基地。其中，武漢依托東風汽車和華工科技等龍頭企業分別在沌口經濟開發區和東湖高新區形成兩大汽車傳感器生產基地，此外東湖高新區依托理工光科建成全國最大的光纖傳感器基地，并將建設激光傳感器產業園，大力發展智能激光傳感器產業；襄陽高新區在車載傳感器、電力傳感器（智能電網）、高精度傾角傳感器領域已形成規模化生產能力；華工高理孝感電子產業園已成為國內最大的高精度溫度傳感器生產基地；黃石則在光谷聯合科技城正式啟動了工業物聯網產業基地建設，統籌規劃智能傳感器及工業物聯網產業布局。

4湖北傳感器產業創新發展存在的問題及原因分析

在快速發展的同時，湖北傳感器產業在技術創新能力和整體發展水平方面，與國內外相比仍具有較大差距，存在一系列發展制約瓶頸。

4.1現存問題

（1）生產工藝較滯后。湖北省傳感器產業整體生產工藝與裝備水平仍相對落后，存在微機械加工技術和封裝技術不夠先進、手工操作較多、檢測手段不規范等問題，全省傳感器產品的主要性能和指標與國際一流產品相比通常要低1-2個數量級，使用壽命差2-3級。

（2）自主創新能力較弱。目前，當今國外傳感器產品的更新周期大約在2-3年，新技術的儲備往往可以提前到十年，而湖北省企業往往通過引進外國技術來實現一代產品的更新，或引用國外的元件進行加工，自主研發的創新產品較少，技術引進和消化吸收能力不強，對基礎技術和制造工藝的研究不夠，科研經費投人偏低。

（3）科技成果轉化效率不高。省內科研院所在傳感器新技術、新產品開發方面雖已取得大量研究成果，但與企業結合實現產業化相當艱難，難以找到合適的省內企業進行技術嫁接和轉化，甚至出現“墻內開花墻外香”的情況。

（4）企業競爭力不強。省內傳感器企業95%以上屬中小型企業，主要生產低端的壓力傳感器、溫度傳感器、應變片等低附加值產品，中高檔產品主要依靠進口。部分急功近利的企業急于求成，產品同質化，容易導致惡性競爭，外資企業在市場份額和市場競爭力方面仍占據較強的優勢。

4.2主要原因

（1）產業發展統籌規劃不足。雖然目前湖北省已出臺《湖北省物聯網發展專項行動計劃（2014—2017年）》，明確把“智能傳感器及芯片技術”列為全省物聯網產業要全力突破四大核心關鍵技術，但全省在傳感器產業領域尚未出臺專項規劃，傳感器產業的工作領導機制、資金投入、創新體系建設和產業布局缺乏頂層設計，財政支持資金的重復分散。

（2）產學研合作不充分。目前，全省涉足傳感器及相關領域的科研平臺、企業資源比較豐富，但分屬不同部門和區域，長期處于自成體系獨立運行狀態，基礎研究、應用研究、技術開發相互脫節，人才培養與市場需求分立，沒有形成完善的產學研合作體系，難以在前沿領域、關鍵技術上取得重大突破。

（3）技術創新配套服務體系不健全。目前，全省對傳感器技術研究開發階段的資源投入比較重視，但對產業技術創新配套服務體系基礎設施建設不足，配套的技術中試平臺、檢驗檢測平臺、專業加速器、投融資服務平臺建設嚴重滯后，制約了全省傳感器產業化進程。

（4）高端產業人才緊缺。傳感器是技術密集型特征非常明顯的產業，對人才質量和數量要求都非常高。從目前省內情況看，能夠適應當前傳感器技術發展形勢、具有高水平的科研隊伍及中青年科技專家、技術骨干、學術帶頭人都非常匱乏，產品技術更新周期較慢，造成傳感器產業發展后勁不足。

5加快科技創新推動湖北傳感器行業轉型升級的具體路徑

當前，創新驅動已上升為我國的核心戰略，深入實施創新驅動發展戰略，是破解瓶頸制約、再造發展新優勢的必然選擇，是搶抓新一輪科技革命機遇、加快產業轉型的根本途徑。湖北傳感器產業正處于轉型升級的新階段，盡管與國際先進水平尚有差距，但是依托豐富的科教資源和龐大的消費市場，完全有機會進行追趕并實現彎道超車，應當從政策體系、財政投入、企業培育、產學研結合、人才培養等五個方面加快提升全省傳感器行業技術創新能力，實現產業結構升級和創新驅動發展。

5.1重視頂層設計，完善產業政策體系

加快推動出臺全省關于促進傳感器產業跨越發展的產業規劃和專項政策文件，及時針對國家出臺的重大戰略和政策文件開展研究，在技術創新、成果轉化、人才引進、投融資支持、平臺與園區建設、知識產權保護、創新產品及技術市場準入、市場推廣、政府采購和生態環境保護等方面出臺專項政策，推動組建“湖北省傳感器產業決策咨詢專家委員會”，為解決產業發展難題提供智力支持。

5.2創新財政投入，加大技術創新投入

創新財政資金投入方式，統籌設立省級傳感器產業財政專項資金，主要用于支持傳感器產業領域的各類技術研發平臺、公共服務平臺、孵化加速平臺、技術轉移服務平臺、大型儀器共享平臺等配套基礎設施建設，組織實施產業共性關鍵技術研發和民生領域重大技術攻關，加快推動產業化基地建設。鼓勵有條件的地區設立傳感器產業投資基金，引導國際資本、民間資本加大對傳感器及物聯網應用產業領域的資本投入，強化對優秀科技成果轉化項目和早中期科技企業的扶持力度。

5.3加快發展新型研發組織，優化產學研合作鏈條

支持全省傳感器產業領域的高校、研究機構、龍頭企業共同發起建立產業創新聯盟，開展產業協同創新、協同制造，加快促進產需對接。積極推動建設省級傳感器產業技術研究院，打造引領全省傳感器產業技術創新的龍頭和樞紐，在基礎材料、關鍵工藝、核心元部件、系統集成、物聯網應用等關鍵領域實現重大突破，推動一批新產業、新業態加快發展。

5.4優化市場環境，積極培育龍頭企業

進一步完善政府招標采購機制，采用首購、訂購等非招標采購方式，加大對傳感器技術創新產品和物聯網服務的政府采購力度，推動關鍵生產設備和檢測設備的國產化，進一步提升傳感器各細分行業的電子元件和通用設備國產化替代率，加快全省傳感器產業集群建設和龍頭企業發展。充分發揮骨干企業引領帶動和資源整合作用，做大做強一批擁有自主知識產權的高端傳感器產品品牌。

5.5推動國際交流合作，推動人才的引進培養

積極組織全省傳感器企業、科研機構開展國際創新合作，積極參加各類傳感器國際標準組織、國際科技合作項目和展會論壇活動。鼓勵傳感器領域跨國公司在鄂設立研發機構，與全省企業、科研院所和高等學校開展合作研發。鼓勵物聯網及傳感器技術領域的科技人員創新創業，拓展科研人員雙向流動機制，加大創新活動中知識產權的保護力度，為企業引進掌握高端傳感器核心技術的人才和專業團隊開辟“綠色通道”。

6結語

隨著“中國制造2025”、“互聯網+”行動計劃以及《國家集成電路產業發展推進綱要》的大力推進，大力發展傳感器產業，是加快以物聯網、大數據、云計算以及工業互聯網為代表的新一代信息技術應用的重要前提，更是加快落實《中國制造2025湖北行動綱要》的重要內容。本文通過對國內外、湖北省傳感器產業發展及技術創新情況進行系統梳理，在深入分析湖北傳感器行業發展存在的問題及原因的基礎上，系統提出加快全省傳感器產業創新發展和技術升級的政策建議。在新的歷史環境下，湖北省傳感器產業要搶抓技術革命機遇，圍繞經濟社會發展的現實需求，推動重點領域的關鍵技術突破和體制機制創新，形成產業創新驅動發展長效支撐機制。