傳感科普-傳感器的前世今生

傳感器發展的前世今生??

自傳感器誕生伊始，就與人類的生活息息相關，它潛移默化的在各式各樣的產品和技術上進行內嵌與應用并逐步的滲透到人類的生活，已成為終端設備當中*的組成部分。隨著時間的推進，互聯網時代的迅猛發展，盡管傳感器開始與物聯網結合，形成智能化協同一環。但人們突然發現，傳感器市場仍處于小規模狀態，國內*聊聊無幾，很情況下仍依賴進口等窘境。就在剛結束的2019重慶智博會中國智能博覽會傳感器與物聯網高峰論壇上，多位專家群起獻策，商討傳感器產業的變局。本文將從技術和產業兩個角度，來回顧一下傳感器發展的歷程和現狀，并通過與專家的采訪和商討，分析這個領域未來的行業趨勢，希望對更多人了解傳感領域帶來幫助，且對工業傳感器有更多的認知。

科技的不斷發展讓人類的能力也不斷擴展。如果說，機械延伸了人的體力，計算機延伸了人類的智力，那么，無處不在的傳感器，就像人的神經系統，則大大延伸了人類的感知力。

傳感器，不是 KOC （Key Opinion Consume）群體的新造詞，而是一個非常傳統的常用詞匯，即便在新華詞典中也能找到。英文稱 Sensor 或是 Transducer。“傳感器”在新韋式大詞典中定義為：“從一個系統接受功率，通常以另一種形式將功率送到第二個系統中的器件”。根據這個定義，傳感器的作用是將一種能量轉換成另一種能量形式，所以不少學者也用“換能器－Transducer”來稱謂“傳感器－Sensor”。

簡單來說，傳感器就是一種檢測裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成，可測量信息，也可以讓用戶感知到信息。通過變換方式，讓傳感器中的數據或價值信息轉換成電信號或其他所需形式的輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。這就好像把計算機能夠識別的二進制碼通過換算轉換成文字，圖片等信息一個道理。

其實，傳感器一直存在于我們的生活中，小到遙控器、手機按鈕，大到電視、鍋爐檢測、電網傳輸、醫療器械診斷等，應用于各種各樣的領域，可以這么說，傳感技術和傳感器是產品當中*的一部分。

從技術和應用類型來看，傳感器分為溫度、壓力、位移、超聲波、流量、電阻、圖像傳感器等；從學科來看，包含聲、光、電等，傳感器還分為化學、物理、生物傳感器等；從產業布局上來看，分為消費級、汽車電子、工業級、醫療傳感器四種。自 1883 年第一臺恒溫器上市以來，傳感器就以各種形式存在了相當長的一段時間。并且隨著時間的發展，IoT（物聯網The Internet of things） 和 AI（人工智能） 技術不斷進步情況下，智能傳感器被推向了市場，在物聯網技術項目中得到廣泛的應用。

作為科技產業風向標榜單，2019-2020年的《麻省理工科技評論》 TR10（*突破性技術）中，相關的傳感技術被多次提及，“傳感城市” 就是其中代表性的突破性技術之一。DeepTech 曾提到，將大量的智能傳感器融入整個城市場景當中，就如同給其裝上全新的數字肢體和感知器官，萬物實現互聯、可感、可控，城市的運行將由一個無比強大的 AI 接管。從目前的情況來看，傳感技術仍在探索廣泛用于相關產品落地和城市規劃用途。

當然，傳感器仍有其他的嚴峻挑戰，由于投資較高，相比歐美的傳感器和傳感技術應用，中國的部分傳感器和傳感技術仍處于相對落后狀態。

工業和信息化部原副部長、中國傳感器與物聯網產業聯盟名譽理事長楊學山曾在演講中表示，雖然傳感技術在不斷進步，但由于中國傳感器產業起步較晚，缺乏相關優秀人才，導致中國的傳感器與傳感技術仍依賴進口，中國自主科技創新以及領域的傳感器產品都處于空白狀態。

以下將從技術和產業兩個角度，來回顧一下傳感器發展的歷程和現狀，并分析一些未來趨勢。

傳感器和傳感技術歷程

1883 年，*恒溫器正式上市，一個名為 Warren S. Johnson 的發明者創造了它。這款恒溫器能夠將溫度保持在一定程度的精確度，就是利用了傳感器和傳感技術，在當時看來，是非常厲害的一項技術。

到了 20 世紀 40 年代末，第一款紅外傳感器問世。隨后，許許多多的傳感器不斷被催生出來，直到現在，大概有 35000 種以上的傳感器，數量和用途上非常繁雜，可以說，現在是傳感器和傳感技術火熱的一個時期。

1987 年，ADI（亞德諾半導體）開始投入全新的傳感器研發，這種傳感器與其他不太一樣，名叫 MEMS（Microelectro Mechanical Systems） 傳感器，是采用微電子和微機械加工技術制造出來的新型傳感器。與傳統的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產、易于集成和實現智能化的特點。而 ADI 是業界zui早做 MEMS 研發的公司。

1991 年，ADI 發布了*顆 High-g MEMS 器件，主要用于汽車安全氣囊碰撞監測。而后眾多 MEMS 傳感器被廣泛研發，用在手機、電燈、水溫檢測等精密儀器上，截止到 2010 年，*有大約 600 余家單位從事 MEMS 的研制和生產工作。

隨著云計算、5G、大數據、AI 技術以及物聯網技術的爆發，智能傳感器和智能傳感技術逐漸被提及起來，大量的可穿戴式設備中含有多種生物以及環境智能感應器，用以采集人體及環境參數，實現對穿戴者運動健康的管理，其傳感器更高的精度使得設備更加可靠。

傳感器的現狀與未來趨勢

目前，消費級的感應器產品已大量流入市場，消費者現在都可以看得到，摸得著。甚至可以這么說，C 端的傳感器已經*，所有人、所有地方都可以感受到傳感器的存在。在即將發布的 Google Pixel 4 手機中，會搭載全新的雷達檢測，手勢操控，這些都需要消費級傳感器，配合專業的傳感技術才可以達到，其實 iPhone X 上的 Face ID 功能，也是通過多個傳感器感應并將信息傳輸到芯片或系統中而實現的。

8 月 24 日，在重慶舉辦的 2019 年中國智能博覽會傳感器與物聯網高峰論壇上，中國信息通信研究院副總工程師史德年在主旨演講中提到， MEMS 傳感器市場結構當中，消費電子占據了 45% 以上的份額，而未來，傳感器也會通過手機設備，在3D地圖、虛擬現實等新型場景中用于更重要的位置。

在汽車電子領域，平均每輛汽車包含10只傳感器，高檔汽車中，大約采用25至40只MEMS傳感器。中國傳感器與物聯網產業聯盟副秘書長谷榮祥在接受DeepTech采訪時表示，汽車的傳感器在工業應用里面算是比較大的，這一塊中國和國外相比，確實差距比較大。比如說規模、汽車歷史發展、價格、品牌等，但是中國的創新動力很強，在技術上差距并不大，未來隨著汽車智能化的進一步發展，傳感器的應用將會更加廣泛。

除了消費級別的傳感器，值得關注的就是工業智能傳感器產業發展狀況。與消費電子相比，工業傳感器在穩定性、精度、運行安全等多方面要求都要更高。

根據前瞻經濟學人的統計數字表明，截止 2017 年，我國 MEMS 傳感器制造行業企業大約有 135 家。從產業能力來看，大多屬于初創類中小型企業，供給能力不強，除此以外，企業存在著管理問題、資金不足、科研能力弱和吸引高科技人才的能力較弱、技術能力不強等問題。

目前，在感應器制造供應鏈中，包括研發、設計、制造、封裝、測試、軟件、系統應用等流程，但是由于多種原因，在工業傳感器中，高度依賴進口，從研發到設計仍需要大量的投入與人才供給，而很多傳感器制造企業都是從制造開始，做著類似代工的工作。

不管從資本來說，還是整個產業人才來看，這個領域依然是小的，傳感器的技術壁壘高，開發周期長，社會資本把傳感器芯片項目評為高風險，導致核心技術缺乏長期投入，產業發展慢，從而導致依賴進口來源制造或加工傳感器產品，再流入中國市場。

但隨著關系加劇，以及貫徹落實《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》，傳感器產業逐漸開始被重視起來。

2013 年，工業和信息化部、科技部等四部委制定了《加快推進傳感器及智能化儀器儀表產業發展行動計劃》，提到目前是中國傳感器及智能化儀器儀表產業快速發展的關鍵時期，對于未來企業發展，國家將鼓勵、支持并培育產值超 10 億元的企業和產值 5000 萬元以上的“?。ㄖ校┒?、精而專、專而強”的創新型企業。

中電科技集團重慶聲光電有限公司傳感器中心副主任楊靖在專訪中也提到，目前中國的傳感器產業仍跟隨政策影響，他認為國家應該去定向地去扶持一些的新材料、新工藝、新技術等這類傳感器，包括國內傳感器產業的空白區域，仍是有很大的市場。

傳感器產業是有希望的

從技術進展和產業發展來看，傳感器領域雖然處在高度依賴進口，高科技人才短缺等問題中，但是中國已經在不斷鼓勵傳感器企業做大做強，希望從消費品到工業領域，有更多創新的可能。

隨著互聯網行業的發展，在首屆重慶智博會上，阿里巴巴集團董事會主席馬云曾提到，未來 90% 的制造業將在互聯網上進行，如今中國的互聯網產業已經領-先其他國家，在物聯網+5G+AI 全面加持下，傳感器制造業仍有很大的市場。

*，技術和產業之間是需要形成比較好的正向迭代效應，落地場景越多，產品的制造就會越來越多，產業就會變得越來越大，傳感器產業發展亦是如此。

隨著物聯網技術的不斷發展，傳感器產業未來如何發展，政府如何吸引傳感器產業園區的落地等議題，仍是需要不斷探討的。中國四聯儀器儀表集團有限公司吳朋在接受采訪時提到，希望國家有一些比較好的規劃跟一些支持的政策，把整個產業鏈拉動起來，針對未來發展，大家加把勁，發揮主要優勢，助力物聯網，傳感器產業就會變好了。