湖北省传感器产业发展现状与转型升级路径研究

[摘要]分析了国内外传感器产业发展现状及技术创新趋势，并指出湖北传感器行业发展已具备良好基础，但较国际先进水平仍存在较大差距，针对湖北传感器产业创新发展中存在的问题进行了研究，提出了加快科技创新推动湖北传感器产业型升级的具体路径。

[关键词]传感器；技术创新；转型升级；湖北省

[中图分类号]TP212.9 [文献标识码]A [文章编号]1005—152X（2017）03—0017—04

1引言

根据国家标准GB7665-87的定义，传感器是能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。目前，全球正掀起一场智能制造及工业物联网的变革，传感技术同计算技术、通信技术一起被称为信息技术领域的三大支柱，是信息系统的源头、物联网的“心脏”，已成为全球信息化产业发展的重要标志，传感器产业也成为世界各国重点发展的战略性新兴产业领域之一。湖北省作为我国电子信息产业较为发达的省份之一，大力发展传感器产业，深刻把握国内外传感器技术创新趋势，加快推进关键新技术研究，将对推动全省新一代信息技术产业结构调整和转型升级起到重要推动作用。

2国内外传感器产业发展现状及技术创新趋势

2.1国外传感器行业发展情况

从产业链环节来看，传感器是多学科交叉的复杂系统，整个产业链涉及设计、制造、封装测试、软件及应用方案环节。根据BCC Research的调研数据显示，2015年全球传感器市场规模为1019亿美元，从全球应用市场看，汽车电子、消费电子、工业控制和医疗电子占到全球传感器消费市场的60%以上，预计2016-2021年的复合增长率达11%，到2021年将达到1 906亿美元。目前，全球现在大概有40个国家从事传感器的研制生产工作，研发、生产企业约5 000余家，产品达20 000多种。其中美、日、德三国合计占据全球60%的传感器市场份额，博世、意法半导体、霍尼韦尔、飞思卡尔、日立等传统的电子行业巨头，均把传感器作为未来主要业务增长点。

2.2国内传感器行业发展情况

我国从20世纪60年代开始传感技术的研究与开发，初步形成了傳感器研究、开发、生产和应用的产业体系。数据显示，目前国内传感器企业约1700家，其中从事微机电系统（MEMS）研制生产的约50余家，2015年国内传感器市场规模超过1000亿，约占全球传感器市场份额的11%，并形成长三角、珠三角、东北、京津、中部五大区域产业布局。从应用领域来看，国内传感器应用主要分布在机械设备、家用电器、科学仪器仪表、医疗卫生、通信电子、物流以及汽车等领域，其中汽车电子、通信电子和智能物流应用市场发展最快。预计未来5年内，我国传感器市场将加速发展，平均销售增长率将达30%以上，2020年市场规模有望突破1 800亿元。国内传感器产业区域分布如图1所示。

2.3传感器技术创新趋势分析

（1）新材料、新工艺的广泛研发和应用。随着新一代技术革命的推进，特别是光电通信和生物技术的飞跃式发展，纳米材料、石墨烯、生物、智能材料等新型材料的开发与应用，大大扩充了传感器的种类、性能和应用领域，推动了新一代光纤传感器、无线通信传感器、光电传感器、超导传感器、焦平面阵列红外探测器、生物传感器、诊断传感器、基因传感器等新产品的大量涌现。

（2）集成化、微型化与多功能化。目前，各种集成化芯片不断出现，微机械加工和超精密加工等先进制造技术在传感器开发和生产中不断普及，使传感器加快由单一功能向多功能转变，并由传统的结构设计向微结构技术方向发展。如具有微小体积、低成本、高可靠性等优点的MEMS产品（微传感器和微系统），被公认为是未来传感器的主流发展方向。

（3）柔性化。随着可穿戴医疗设备的爆发式增长，在可穿戴设备2.0时代，穿戴计算和贴身智能成为设计方向，用于医疗服装系统的传感器将具有柔性高和体积质量小的特点，并呈纺织结构。

（4）智能化与网络化。近年来，传感器开始与人工智能相结合，已逐步实现自诊断、自校准、逻辑判断、统计处理、记忆、存储等多项功能，特别是能与大数据和工厂自动化相融合、能够通过互联网或“云”实现信息交互等功能的智能传感器，已成智能物流发展的关键技术和设备。此外，传感器网络的开发，使测控系统主动进行信息处理以及远距离实时在线测量成为可能，也是当前国际上备受关注的新兴前沿研究领域。

3湖北传感器行业发展及技术创新情况分析

经过20多年发展，湖北省在传感器的设计、研发能力和产业化水平已处在全国上游水平，应用领域涵盖了环境、工业、农业、电力等诸多产业，形成了一批科技成果、技术创新平台、创新型企业和产业基地，主要表现在：

3.1特色领域优势突出

目前，湖北已在无线传感、智能信息处理、微芯片设计、遥感遥测、通信、物流应用等传感器相关技术领域具有国内领先优势，并在智能传感监测、智能电网、GIS（地理信息系统）对地观测等领域达到世界先进水平。如华工科技是国内唯一掌握热敏芯片制造和封装工艺核心技术的企业，高德红外已研制掌握红外探测器的核心技术并实现军品上的应用，华威科开发了业界领先的柔性化、模块化、系列化的RFID标签制造装备，武汉巨正环保科技在第三代移动交互微型传感器上取得关键性突破并填补国内市场空白，中科院武汉病毒所在生物传感器研究领域已取得了大量技术专利。

3.2技术创新体系基本形成

依托武汉大学、华中科技大学、中科院武汉分院、武汉理工大学、武汉邮电科学研究院等全省丰富的科教资源，湖北已建有光纤传感技术国家工程实验室、下一代互联网接人系统国家工程实验室、国家光电实验室（筹）、测绘遥感信息工程国家重点实验室、国家卫星定位与导航工程技术研究中心、商性能网络重点实验室等一批国家级创新平台，在立体数据采集、微机电系统芯片传感技术、信息处理、可信移动互联网络理论与应用等方面取得了显著的研究成果。

3.3优势企业大量涌现

全省在温度传感器、车载传感器、农业传感器、气象传感器、环境检测仪、电力（网）传感器等多个传感器品种已形成较完善的产业链以及批量生产能力。如在无线传感、光纤传感领域，拥有理工光科、四方光电、华工高理、东方微磁等一批典型企业；在二维条码、RFID（无线射频识别）感知及应用领域，有矽感科技、华工图像、精伦电子、武汉安通、武汉天罡、709所等企业；在智能卡领域，武汉天喻、武汉飞天可以提供成熟的解决方案；在空间信息领域，武汉东湖国家自主创新示范区已涌现了中地数码、立得空间、武大吉奥、卓越科技、光庭导航、武汉依迅等一批行业知名企业。

3.4产业聚集态势明显

目前，全省已形成武汉、襄阳、孝感、黄石等各具优势和特色的传感器生产基地。其中，武汉依托东风汽车和华工科技等龙头企业分别在沌口经济开发区和东湖高新区形成两大汽车传感器生产基地，此外东湖高新区依托理工光科建成全国最大的光纤传感器基地，并将建设激光传感器产业园，大力发展智能激光传感器产业；襄阳高新区在车载传感器、电力传感器（智能电网）、高精度倾角传感器领域已形成规模化生产能力；华工高理孝感电子产业园已成为国内最大的高精度温度传感器生产基地；黄石则在光谷联合科技城正式启动了工业物联网产业基地建设，统筹规划智能传感器及工业物联网产业布局。

4湖北传感器产业创新发展存在的问题及原因分析

在快速发展的同时，湖北传感器产业在技术创新能力和整体发展水平方面，与国内外相比仍具有较大差距，存在一系列发展制约瓶颈。

4.1现存问题

（1）生产工艺较滞后。湖北省传感器产业整体生产工艺与装备水平仍相对落后，存在微机械加工技术和封装技术不够先进、手工操作较多、检测手段不规范等问题，全省传感器产品的主要性能和指标与国际一流产品相比通常要低1-2个数量级，使用寿命差2-3级。

（2）自主创新能力较弱。目前，当今国外传感器产品的更新周期大约在2-3年，新技术的储备往往可以提前到十年，而湖北省企业往往通过引进外国技术来实现一代产品的更新，或引用国外的元件进行加工，自主研发的创新产品较少，技术引进和消化吸收能力不强，对基础技术和制造工艺的研究不够，科研经费投人偏低。

（3）科技成果转化效率不高。省内科研院所在传感器新技术、新产品开发方面虽已取得大量研究成果，但与企业结合实现产业化相当艰难，难以找到合适的省内企业进行技术嫁接和转化，甚至出现“墙内开花墙外香”的情况。

（4）企业竞争力不强。省内传感器企业95%以上属中小型企业，主要生产低端的压力传感器、温度传感器、应变片等低附加值产品，中高档产品主要依靠进口。部分急功近利的企业急于求成，产品同质化，容易导致恶性竞争，外资企业在市场份额和市场竞争力方面仍占据较强的优势。

4.2主要原因

（1）产业发展统筹规划不足。虽然目前湖北省已出台《湖北省物联网发展专项行动计划（2014—2017年）》，明確把“智能传感器及芯片技术”列为全省物联网产业要全力突破四大核心关键技术，但全省在传感器产业领域尚未出台专项规划，传感器产业的工作领导机制、资金投入、创新体系建设和产业布局缺乏顶层设计，财政支持资金的重复分散。

（2）产学研合作不充分。目前，全省涉足传感器及相关领域的科研平台、企业资源比较丰富，但分属不同部门和区域，长期处于自成体系独立运行状态，基础研究、应用研究、技术开发相互脱节，人才培养与市场需求分立，没有形成完善的产学研合作体系，难以在前沿领域、关键技术上取得重大突破。

（3）技术创新配套服务体系不健全。目前，全省对传感器技术研究开发阶段的资源投入比较重视，但对产业技术创新配套服务体系基础设施建设不足，配套的技术中试平台、检验检测平台、专业加速器、投融资服务平台建设严重滞后，制约了全省传感器产业化进程。

（4）高端产业人才紧缺。传感器是技术密集型特征非常明显的产业，对人才质量和数量要求都非常高。从目前省内情况看，能够适应当前传感器技术发展形势、具有高水平的科研队伍及中青年科技专家、技术骨干、学术带头人都非常匮乏，产品技术更新周期较慢，造成传感器产业发展后劲不足。

5加快科技创新推动湖北传感器行业转型升级的具体路径

当前，创新驱动已上升为我国的核心战略，深入实施创新驱动发展战略，是破解瓶颈制约、再造发展新优势的必然选择，是抢抓新一轮科技革命机遇、加快产业转型的根本途径。湖北传感器产业正处于转型升级的新阶段，尽管与国际先进水平尚有差距，但是依托丰富的科教资源和庞大的消费市场，完全有机会进行追赶并实现弯道超车，应当从政策体系、财政投入、企业培育、产学研结合、人才培养等五个方面加快提升全省传感器行业技术创新能力，实现产业结构升级和创新驱动发展。

5.1重视顶层设计，完善产业政策体系

加快推动出台全省关于促进传感器产业跨越发展的产业规划和专项政策文件，及时针对国家出台的重大战略和政策文件开展研究，在技术创新、成果转化、人才引进、投融资支持、平台与园区建设、知识产权保护、创新产品及技术市场准入、市场推广、政府采购和生态环境保护等方面出台专项政策，推动组建“湖北省传感器产业决策咨询专家委员会”，为解决产业发展难题提供智力支持。

5.2创新财政投入，加大技术创新投入

创新财政资金投入方式，统筹设立省级传感器产业财政专项资金，主要用于支持传感器产业领域的各类技术研发平台、公共服务平台、孵化加速平台、技术转移服务平台、大型仪器共享平台等配套基础设施建设，组织实施产业共性关键技术研发和民生领域重大技术攻关，加快推动产业化基地建设。鼓励有条件的地区设立传感器产业投资基金，引导国际资本、民间资本加大对传感器及物联网应用产业领域的资本投入，强化对优秀科技成果转化项目和早中期科技企业的扶持力度。

5.3加快发展新型研发组织，优化产学研合作链条

支持全省传感器产业领域的高校、研究机构、龙头企业共同发起建立产业创新联盟，开展产业协同创新、协同制造，加快促进产需对接。积极推动建设省级传感器产业技术研究院，打造引领全省传感器产业技术创新的龙头和枢纽，在基础材料、关键工艺、核心元部件、系统集成、物联网应用等关键领域实现重大突破，推动一批新产业、新业态加快发展。

5.4优化市场环境，积极培育龙头企业

进一步完善政府招标采购机制，采用首购、订购等非招标采购方式，加大对传感器技术创新产品和物联网服务的政府采购力度，推动关键生产设备和检测设备的国产化，进一步提升传感器各细分行业的电子元件和通用设备国产化替代率，加快全省传感器产业集群建设和龙头企业发展。充分发挥骨干企业引领带动和资源整合作用，做大做强一批拥有自主知识产权的高端传感器产品品牌。

5.5推动国际交流合作，推动人才的引进培养

积极组织全省传感器企业、科研机构开展国际创新合作，积极参加各类传感器国际标准组织、国际科技合作项目和展会论坛活动。鼓励传感器领域跨国公司在鄂设立研发机构，与全省企业、科研院所和高等学校开展合作研发。鼓励物联网及传感器技术领域的科技人员创新创业，拓展科研人员双向流动机制，加大创新活动中知识产权的保护力度，为企业引进掌握高端传感器核心技术的人才和专业团队开辟“绿色通道”。

6结语

随着“中国制造2025”、“互联网+”行动计划以及《国家集成电路产业发展推进纲要》的大力推进，大力发展传感器产业，是加快以物联网、大数据、云计算以及工业互联网为代表的新一代信息技术应用的重要前提，更是加快落实《中国制造2025湖北行动纲要》的重要内容。本文通过对国内外、湖北省传感器产业发展及技术创新情况进行系统梳理，在深入分析湖北传感器行业发展存在的问题及原因的基础上，系统提出加快全省传感器产业创新发展和技术升级的政策建议。在新的历史环境下，湖北省传感器产业要抢抓技术革命机遇，围绕经济社会发展的现实需求，推动重点领域的关键技术突破和体制机制创新，形成产业创新驱动发展长效支撑机制。