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中国传感技术专利申请量上升至全球第三!这七个问题仍需解决

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我们一直说中国传感器产业与国外先进水平,主要以欧美日国家为代表,有着巨大的差距,本次就口中的差距进行分析,总体上来说,传感器产业主要有芯片设计、晶圆制造、封装测试、软件与芯片解决方案、应用等流程,技术壁垒高,细分环节多且分散等方面,中国传感器产业的差距主要在以下几个方面,本文由KODENSHI来做详细的介绍。

芯片研发能力较弱

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根据《中国传感器发展蓝皮书》披露,中国传感器芯片进口率高达90%以上,这也是我国传感器产业与国外先进水平差距最大的地方,中国做传感器的企业很多,但做传感器芯片设计的企业寥寥无几。

国内企业基本集中在产业链中下游,具有自主芯片设计能力的企业较少,智能传感器芯片的国产化率不足 10%,核心技术严重滞后于发达国家。

此外,本土智能传感器在设计、生产、测试等环节的标准缺失严重,产业链上下游缺乏有效的对接。

制造工艺装备落后

近几年国产传感器得到了较大的发展,不少传感器新品发布,部分传感器产品在关键性能参数上并不弱于国外大品牌相关产品。然而,国产传感器的问题不在参数,而是出在产品的可靠性、一致性、稳定性上,这才是许多大项目畏惧使用国产传感器的原因。

据了解电力部门采用国外传感器产品三年不需检修,采用国内产品每季度检修一次,石化部门重要生产线几乎全部采用国外传感器。

另一方面,涉及国家安全和重大工程所需的高端产品也存在禁运风险,外资企业产品持续把持高端市场,并且在短期内难以得到根本转变。

产品严重依赖进口

我国传感器依赖进口问题严重,国内传感器企业以跟仿国外同类产品居多,很多企业直接引进国外传感芯片进行封装加工,产品同质化严重,缺乏自主研发产品。

在应用上,国内下游应用广泛,市场需求拉动作用大。但目前国内智能传感器厂商多为新兴的 Fabless 初创公司,技术上以仿制跟随为主,自身技术和产品性能还难以获得手机、汽车等大型应用商的信任,产品进入中高端行列依然存在一定困难。

这其中,价格也是一个关键影响因素,由于国际市场较为成熟,国外主流厂商价格已经压的很低,国内厂商又没有技术优势,在市场上难有竞争力。

市场对接能力较弱

国内传感器生产企业与下游应用缺乏有效的衔接,国外先进企业已在市场上占据主导地位,很多系统集成商对国产器件没有信心。

从近年来全球主要国家的MEMS专利数量来看,中国以15%的申请量位列第三,仅次于美国和日本。可以看出,国内高校和科研院所对高技术的跟踪和对高技术附加值产品的研发能力尚可,在关系国计民生的重大项目上,国产传感器并未缺席。

虽然传感器专利的申请量较大,但其成果以样品居多, 距产业化较远,缺少科技成果向市场转化的能力和机制。大量传感器成果只以样品或专利文档的形式,封存与各高校和研究院所,没有到企业进行落地,转化成实际生产力。

难以形成规模应用

我国传感器企业规模总体偏小,绝大多数属于中小型企业。根据《中国传感器发展蓝皮书》披露的数据,我国现有 1600 余家传感器企业中,产值过亿元的不足 200 家,约占 总数的13%。而相关传感器概念上市企业中,大部分公司纯传感器业务占比较低,以传感器业务为主营业务的上市企业少。

传感器IDM厂商稀少

中国国内半导体产业相对较弱,一定程度上也制约了国产传感器厂商的发展。传感器产业链包括芯片设计、晶圆制造、封装测试、软件与芯片解决方案、应用等方面,最为核心的当属晶圆制造环节,需要材料体系、工艺、设备和厂房 等的支撑。

因为晶圆制造对工艺及设备要求非常高,投入资金巨大, 国内绝大部分传感器厂商以无晶圆厂(fabless)模式居多,IDM厂商稀少且体量较小。

在全球17家主流MEMS芯片代工厂,除了宝岛台湾的台积电、世界先进、联电等传统代工厂,中国本土只有赛微电子收购的位于海外瑞典的Silex入榜,再无其他本土MEMS代工厂入围,可见中国大陆本土传感器芯片产业对全球供应链影响力几乎为0。

传感器算法不成熟

传感器设计软件价格昂贵,设计过程复杂、需要考虑的因素众多,目前国内尚无一套一套具有自主知识产权的成熟好用的传感器设计软件,IntelliSuite、ConventorWare、L-Edit等国外传感器EDA设计软件几乎占领了整个中国市场。同时,这也是中国目前工业软件产业羸弱的一个缩影,不仅传感器行业如此,工业设计、芯片设计等领域也大都使用国外的EDA软件。

本土企业在传感器配套的软件环节中渗透率较低,被欧美如博世、 应美盛等自带软件算法的 IDM 企业垄断,技术与国际水准仍有差距。但是在传感器芯片及解决方案环节中,中小规模技术型企业在新兴应 用场景中渗透加速。

虽然从传感器的整个产业链上看,中国传感器产业在不同方面均存在不少差距,但在某些方面差距已经拉近,这其中传感器封装测试是差距较小的领域,特别是近几年中国传感器的发展,可谓是惊人的速度在发展。

我国在传感器技术研究方面,正在逐渐缩小与国外的差距,一批基于MEMS技术的新型传感器正在进入市场,在各领域中不断拓宽应用范围,设计技术、材料控制技术、生产技术、可靠性技术和测试技术不断发展成熟,量产能力逐步提高。在市场竞争日趋激烈的条件下,我国生产的传统传感器,如力学量传感器、气体传感器、温度传感器、光学传感器、电压敏传感器,产销形势稳中有升,不仅在国内市场的份额逐步增长,还同时满足了部分国外市场的需求。通过世强硬创这个电子行业的互联网平台,我们可以看到大量国产品牌的温度传感器、湿度传感器、温湿度传感器、压力传感器等。同时,可以申请相关免费样品,寻求专业传感器FAE的研发测试帮助。

当前,我国传感器产业正处于由传统型向新型传感器发展的关键阶段,它体现了新型传感器向微型化、多功能化、数字化、智能化、系统化和网络化发展的总趋势,相信在不久的将来,我国传感器技术定能脱颖而出,处于世界领先水平。

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黄莉
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