近日，在北京召開(kāi)的“2016全球傳感器與智能化發(fā)展高峰論壇”上，中國工程院院士、清華大學(xué)副校長(cháng)尤政在主旨報告中指出，中國傳感產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要將市場(chǎng)競爭與政府引導相結合，對于一些共性的關(guān)鍵技術(shù)和公共平臺，政府應該制定統一的發(fā)展規劃、明確的發(fā)展目標，加大支持力度。他以歐盟的MEMS協(xié)同技術(shù)聯(lián)盟為例，說(shuō)明通過(guò)平臺的方式，使不同微納技術(shù)的靈活集成和融合成為可能，能夠為（企業(yè)）用戶(hù)提供“量身定做”的解決方案，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

他分析了近年來(lái)中國傳感產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問(wèn)題，并提出了應對挑戰的可能舉措。

抓住機遇期

記者：傳感器作為信息產(chǎn)業(yè)的重要神經(jīng)觸角，廣泛應用于各行各業(yè)。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展來(lái)看，中國傳感器處于什么樣的階段？

尤政：傳感器尤其是核心傳感元器件是工業(yè)賴(lài)以生存和發(fā)展的基礎，直接決定著(zhù)重大裝備和主機產(chǎn)品的性能及質(zhì)量?！笆晃濉币詠?lái)，在高速增長(cháng)的需求拉動(dòng)下，一方面，我國傳感器行業(yè)發(fā)展取得了長(cháng)足的進(jìn)步，部分傳感器產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)取得了突破，技術(shù)改造投入步伐加大，創(chuàng )新能力有較大提高，技術(shù)水平明顯提高，對外依賴(lài)逐年減少；但另一方面，我國傳感器研發(fā)和自主創(chuàng )新能力還比較薄弱，核心技術(shù)受制于人，行業(yè)共性技術(shù)研究缺位，產(chǎn)業(yè)集中度低，中低檔產(chǎn)品產(chǎn)能過(guò)剩，高端產(chǎn)品對外依存度較高，在國際競爭中仍然處于弱勢地位。

記者：近幾年，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、智能駕駛等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，業(yè)界對于傳感器的關(guān)注度再次提升。您認為這對傳感器技術(shù)的發(fā)展提出了什么樣要求？

尤政：我們知道，物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)是通過(guò)感知與識別技術(shù)，讓物品“開(kāi)口說(shuō)話(huà)、發(fā)布信息”，是融合物理世界與信息世界的重要一環(huán)，也是物聯(lián)網(wǎng)區別于其他網(wǎng)絡(luò )的最獨特的部分。

作為物聯(lián)網(wǎng)最基礎應用層——感知識別層的重要元器件，傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的地位舉足輕重，是物聯(lián)網(wǎng)建立的重要前提。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、智慧產(chǎn)業(yè)的興起，傳感器技術(shù)正在朝著(zhù)智能化、無(wú)線(xiàn)化、微型化、集成化、多樣化的方向發(fā)展，同時(shí)對于節能和環(huán)保的要求也日益提高。

從國內的發(fā)展情況來(lái)看，近些年互聯(lián)網(wǎng)應用的創(chuàng )新發(fā)展很快，比如支付寶、微信等，但以物聯(lián)網(wǎng)為基礎的智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展還不如預期，主要原因就是底層的傳感技術(shù)支撐水平還不夠。我國高分辨的攝像頭都是國外進(jìn)口的，機器人的關(guān)鍵傳感部件也基本不能?chē)a(chǎn)化。此外，一些傳感器的智能、集成綜合應用還不夠，比如說(shuō)，對于交通信息的獲取和處理，我們主要是靠攝像頭，常開(kāi)的攝像頭耗電量大且會(huì )產(chǎn)生海量的圖像數據，要處理這些數據也耗電且吃力復雜。如果換一種思路，比如智能交通對于車(chē)輛的監測，可以利用埋在地下的磁傳感器，帶有紅外或振動(dòng)傳感器的攝像頭等，只有在汽車(chē)通過(guò)的時(shí)候記錄信息，一來(lái)避免過(guò)多的噪音信息，二來(lái)數據的質(zhì)量也很高。換句話(huà)說(shuō)，我們要從源頭上設計合理的傳感系統，而不是“眉毛胡子一把抓”，導致后端耗能大且處理的復雜性太高。

記者：2015年5月，中國政府頒布了建國以來(lái)制造強國戰略第一個(gè)十年行動(dòng)綱領(lǐng)《中國制造2025》。您認為該戰略的提出和實(shí)施，對于國內傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將帶來(lái)什么樣的影響？

尤政：制造業(yè)是實(shí)體經(jīng)濟的主體，是國民經(jīng)濟的脊梁，是國家安全和人民幸福安康的物質(zhì)基礎，是我國經(jīng)濟實(shí)現創(chuàng )新驅動(dòng)、轉型升級的主戰場(chǎng)。

當前，我國制造業(yè)的生產(chǎn)力水平跨度覆蓋20世紀50年代到21世紀初，制造企業(yè)生產(chǎn)力水平參差不齊、差異極大，大量中小企業(yè)處于機械化階段。因此要實(shí)現2025目標，中國制造業(yè)需要“并聯(lián)式”的發(fā)展，既要補工業(yè)2.0的課，實(shí)現規?；a(chǎn)的組織管理，由機械化走向自動(dòng)化；還要普及工業(yè)3.0，普遍深入應用電子信息技術(shù)，普遍實(shí)現自動(dòng)化生產(chǎn)；又要形成工業(yè)4.0示范，以數字化車(chē)間、數字化工廠(chǎng)為廣大制造企業(yè)示范引路，掌握智能制造核心技術(shù)。

可以看到，《中國制造2025》與“兩化融合”是一脈相承的，其中的重點(diǎn)在于制造的數字化、網(wǎng)絡(luò )化與智能化，不管工廠(chǎng)還是整個(gè)產(chǎn)品的生命周期管理，對于智能化傳感的需求都非常大。

MEMS的春天

記者：近些年，微機電系統（MEMS）技術(shù)也被廣泛應用于傳感器及其相關(guān)系統，它有什么特別的優(yōu)勢？

尤政：MEMS技術(shù)是特征尺度跨越微米和納米兩個(gè)鄰接微小領(lǐng)域的高新技術(shù)，也是信息化智能化的關(guān)鍵核心技術(shù)。MEMS和集成電路的最大區別在于，MEMS具有可動(dòng)結構，利用微納技工技術(shù)可以同時(shí)加工出機械結構和電路系統。MEMS傳感器技術(shù)具有微型化、低成本、低功耗、高可靠、高性能等諸多優(yōu)勢，同時(shí)它能夠在惡劣環(huán)境下工作，是傳統傳感器難以企及的。

MEMS的這些優(yōu)勢使得它在眾多領(lǐng)域“大顯身手”。在軍事領(lǐng)域，MEMS傳感器被用于數字單兵信息化裝備、智能引信等。借助MEMS技術(shù)，美國制造出世界上最小的導彈——“長(cháng)矛”導彈，這種導彈只有771克，能夠精準打擊目標，可以安裝在無(wú)人機、無(wú)人地面車(chē)、無(wú)人水面艇上，成為無(wú)人戰爭中的打擊利器。2015年的數據顯示，MEMS器件覆蓋美軍未來(lái)90％的制導武器信息化改造；在消費電子領(lǐng)域，汽車(chē)傳感器中已經(jīng)有80%采用MEMS傳感器，在包括手機在內的移動(dòng)終端，可穿戴設備等方面，MEMS傳感器的應用也非常普遍。

記者：國內在MEMS方面的研發(fā)整體情況如何？

尤政：在研發(fā)方面，國內的研發(fā)力量大部分集中在高校，占到58%。目前，國內成立了數十個(gè)微納米或微系統研究院、所或中心，或者組建了省部級重點(diǎn)實(shí)驗室；東北地區、西南地區和西北地區建立了MEMS研發(fā)聯(lián)合體，研究?jì)热菀膊粩鄶U展，涵蓋了從設計到制造、從器件到系統的全鏈條，同時(shí)研發(fā)也正在走向應用和產(chǎn)業(yè)化初期。

記者：作為國內MEMS研究的先行者，您對于MEMS技術(shù)研發(fā)轉化有什么樣的體會(huì )？

尤政：我從1995年開(kāi)始MEMS的研究工作，到現在已經(jīng)20多年了，感受比較深刻的一點(diǎn)是，領(lǐng)域的基礎積累很重要。當初我們進(jìn)入這一領(lǐng)域時(shí)，工業(yè)界并不看好，認為MEMS是玩具類(lèi)的東西，將來(lái)不會(huì )有大的用途，但隨著(zhù)時(shí)間推移，MEMS技術(shù)及傳感器逐漸顯示出其優(yōu)異的性能和廣泛的應用領(lǐng)域，工業(yè)界開(kāi)始大舉投資，推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。據相關(guān)數據，現在國內已經(jīng)有400余家MEMS的初創(chuàng )公司。

在MEMS的產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，國內工業(yè)界是看到曙光以后才開(kāi)始行動(dòng)的，而且現在產(chǎn)業(yè)還比較分散，大部分都還是中小企業(yè)，行業(yè)的共性技術(shù)支撐平臺還比較欠缺。

和美國等相比，我國民間的風(fēng)險投資基金對于創(chuàng )新性的技術(shù)研發(fā)也不夠敏感，大部分投資人更熱衷于投資已經(jīng)發(fā)展不錯的公司，以期包裝上市后能夠快速獲利，在MEMS領(lǐng)域也存在這樣的問(wèn)題。

記者：如何解決這些問(wèn)題？

尤政：當前我國正處在產(chǎn)業(yè)轉型升級的關(guān)鍵期，要切實(shí)依賴(lài)科技創(chuàng )新來(lái)解決產(chǎn)業(yè)結構低端、高能耗、污染大等方面的問(wèn)題。我們政府在這方面也做了很多努力，像我剛才提到我們實(shí)驗室的MEMS技術(shù)就是山東省淄博市政府在清華大學(xué)考察時(shí)發(fā)現并促成產(chǎn)品化、產(chǎn)業(yè)化的?，F在，淄博高新區出資3億元，建設了MEMS/NEMS代工線(xiàn)及國家高新區MEMS研究院，計劃建成能夠制造多種MEMS傳感器的生產(chǎn)線(xiàn)，這樣就能夠為MEMS的中小企業(yè)提供公共服務(wù)。反之，如果一條生產(chǎn)線(xiàn)是封閉的，只有一個(gè)產(chǎn)品或者一個(gè)公司使用，別的公司可能因為擔心技術(shù)被偷走而不會(huì )使用現有資源，造成重復建設。而公共的技術(shù)平臺只提供代工服務(wù)，不會(huì )竊取技術(shù)，所以是行得通的。

不過(guò)MEMS和微電子不同之處在于，集成電路的共性比較多，MEMS的異質(zhì)性比較突出，所以在建生產(chǎn)線(xiàn)的時(shí)候，MEMS的工藝線(xiàn)是樹(shù)狀的，主干是標準的基礎工藝，枝條是每一個(gè)產(chǎn)品線(xiàn)自身特殊的工藝。由于中國地域遼闊，不同區域產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平有差異，可以建多條MEMS公共服務(wù)生產(chǎn)線(xiàn)。

此外，對于技術(shù)早期的孵化投資，我國政府也在積極設立引導基金，通過(guò)政府資金和風(fēng)險基金合作的形式來(lái)對實(shí)驗室的潛力技術(shù)進(jìn)行轉化支持。

人才是關(guān)鍵

記者：對傳感器發(fā)展來(lái)說(shuō)，不管是技術(shù)的源頭創(chuàng )新還是成果轉化，人都是最關(guān)鍵的因素。

尤政：對。從近些年傳感器的發(fā)展情況來(lái)看，每一種MEMS傳感器經(jīng)過(guò)發(fā)現到社會(huì )應用時(shí)間都很長(cháng)，基本上是15~35年，主要的原因是以前技術(shù)比較單一，現在技術(shù)越來(lái)越復雜，要涉及到不同學(xué)科、專(zhuān)業(yè)科研人員的合作，需要長(cháng)期的磨合。

研究性的工作是允許失敗的，作為高校的研究者，我們做錯了無(wú)非是探索的一個(gè)過(guò)程，調頭也快，一個(gè)老師的團隊無(wú)非就是十幾個(gè)人，但一個(gè)企業(yè)方向錯了就是好幾千人的問(wèn)題，對于失敗的風(fēng)險是要謹慎考慮的，所以源頭創(chuàng )新的工作理應高校和科研院所來(lái)做。

來(lái)源：高科技與產(chǎn)業(yè)化雜志