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专家视角:传感器领域的颠覆性技术的发展
2019-07-10作者:浏览次数:21

尤政,中国工程院院士,中国科协智能制造学会结合体副理事长,清华大学副校长,教授

[编者按]我国曾经进入由工业大国向工业强国迈进的关键时期。但是,工业根底才能单薄成为限制我国工业中心竞争力提升和国际产业分工跃升的关键瓶颈,存在的突出问题有:自主创新才能不强,中心根底零部件/元器件、关键根底资料主要依赖进口,根底工艺和产业技术根底落后,国民经济和国防建立所需的严重成套配备、主机及人民生活所需的装配型工业产品堕入了“空壳化”的窘境。2013年、2014年中国工程院会同工业和信息化部及国度质检总局相继展开了“制造强国战略研讨”“工业强基战略研讨”两个严重开展战略咨询项目研讨。本文主要解析了“制造强国”“工业强基”的开展战略,引见传感器技术范畴的推翻性技术——MEMS的停顿并提出应对倡议与措施。

一、制造强国与工业强基

制造业是立国之本,兴国之器,强国之基。制造业是实体经济的主体,是国民经济的脊梁,是国度平安和人民幸福安康的物质根底,是我国经济完成创新驱动、转型晋级的主战场。

新中国成立后我国制造业阅历了三个开展阶段:1949—1978年,构成比拟独立完好的体系;1978—1990年,辞别工业产品短缺时期;1990—2010年,产业范围持续扩展。2010年,我国制造业产出占世界比重的19.8%,超越美国的19.6%,成为全球制造业第一大国,这一成就世界注目,我国制造业进入新的开展阶段。

但是,我国制造业大而不强,存在以下问题:自主创新才能不强、根底单薄、处于价值链低端、消费运营效率不高、产业构造不合理、产质量量问题突出、可持续开展乏力等。面临着兴旺国度高端制造业回归外乡,开展中国度低端制造业低本钱竞争优势,我国资源和环境双重约束,第三次工业反动给我国制造业带来难得的“时机窗口期”,城镇化及消费构造晋级提供了宏大的市场需求空间,经济体制机制变革将加速制造业转型晋级等新的应战。

信息时期,我国制造业肩负着新的任务,“工业强基”是我国制造业的强盛之路,其根底是“四基”——关键根底资料、中心根底零部件/元器件(包括机械根底零部件、电子元器件、仪器仪表元器件)、先进根底工艺和产业技术根底。“四基”内涵丰厚、触及范围广,为了聚焦打破的重点,工业根底应依照三个准绳肯定重点:①大量进口“卡脖子”的产品和技术;②影响经济平安和国防平安的产品和技术,必需自主研发和产业化;③单靠市场不能处理,需求政府布置处理的产品和技术。

二、制造强国之根底——传感器技术

1.国内传感技术现状

中心传感元器件是“工业基石”,是工业赖以生存和开展的根底,直接决议严重配备和主机产品的性能、质量(寿命、牢靠性、适用工况),但关键根底件开展滞后,中心传感元器件受制于人,已成为限制我国工业完成“由大变强”的主要障碍。

传感元器件的特性是量大面广,下游应用范畴普遍,全球需求量大,能产生较大的经济效益和社会效益,其技术进步是下游整机应用行业技术创新的先决条件;三化水平高,适于专业化大批量消费;兼有资料密集型、劳动密集型和技术密集型产业的特性,同时面临着世界兴旺国度的低附加值零部件产业逐步向外转移,实行全球采购的趋向。

“十一五”以来,在高速增长的需求拉动下,我国传感器行业开展也获得了长足的进步,对外依赖逐年减少,主要表如今:①产业范围进入世界前列;②产业规划根本构成;③中低档产品“根本”满足市场需求;④研发才能显著进步。固然我国根底零部件和元器件总量范围已居世界前列,但我国工业在国际竞争中依然处于弱势位置,与工业兴旺国度相比仍存在着阶段性差距,高端根底件对外依存度较高。主要表如今:①产业集中度低,中低档产品产能过剩;②研发及自主创新才能单薄,中心技术受制于人;③行业共性技术研讨缺位;④政策缺位。

传感器在机器人范畴、智能汽车范畴、机械范畴都有着普遍的应用。其技术开展总趋向呈现出明显的特性:①产品技术与智能化技术互相交融;②模块化、组合化、集成化技术得到高度注重;③高性能和环保成为行业开展的主题;④普遍采用新资料、新工艺。中心传感器的技术开展趋向呈现出智能化、无线化、微型化、集成化、多样化的特性。

2.智能传感技术开展

微机电系统(MEMS)技术是特征尺度逾越微米和纳米两个邻接微小范畴的高新技术,是信息化智能化的关键中心技术。在微能源、测试丈量、环境监测、生物统计、平安捍卫等范畴具有十分普遍的应用。

MEMS传感用具有微型化、低本钱、功耗低、高牢靠、高精度、高度集成及高性能的特性,在前沿科技、汽车行业、医疗与安康监护、可穿戴与便携式系统、智能手机等军民两用范畴都获得了疾速的开展。

应用驱动和技术驱动是MEMS传感器开展的两大驱动力,我国MEMS传感器的开展具有共同的特性:①具有特征的制造基地;②成立了专业研讨机构;③成立了专业学会;④研讨内容不时扩展;⑤MEMS走向应用与产业化初期;⑥学术交流非常活泼。

三、考虑倡议

从战略设计上来讲,将中心传感器技术上升为国度“制造强国”“工业强基”战略的重要组成局部,提升传感器本身的产业链,同时将市场竞争与政府引导相分离,综合提升传感器技术的市场竞争才能。

在传感器的开展方面,树立新体制的、面向行业的传感器技术与产品工程研讨中心与创新研讨院;树立高端传感器的公共加工平台与基地;树立自动化智能化中心传感器制造示范工程;树立高端传感器的实验考证公共平台;树立传感器产业集聚区以及配套政策;树立支持自主可控中心传感器税收优惠政策;支持和树立与传感器产业开展相配套的专业/职业人才培育体系。

面对日益严峻的国际网络空间形势,我们要立足国情,创新驱动,处理受制于人的问题。坚持纵深防御,用可信计算3.0构建网络空间平安主动免疫保证体系,筑牢网络平安防线,为把我国建立成为世界网络平安强国而努力斗争!

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