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中国智能传感“卡脖子技术”调研有感

发布时间:2019-08-02

曹笈

中国智能传感乃至半导体产业的“卡脖子问题”是我比较不愿回答的问题之一。作为一个半导体人,这个问题有自揭伤疤、刮骨疗毒之感;这并不是短期内能够全面改变的现状,虽有感一己之力之微薄,然定当不懈徐徐图之。

中国半导体行业的原材料、设计、模拟仿真、设备、半导体芯片生产制程等全产业链与欧美日存在差距。 顶尖制造业=顶级原材料+顶级设计+系统集成+精密制造能力,要做好优质制造业,必须从每一层面打好扎实的基础。当然,能四者通吃,包揽产业链上下游的国家不存在。国际巨头在芯片产业上花时间之久、烧钱之多中国望尘莫及也无法一蹴而就,但国际巨头也做不到从上游开始,芯片自己设计,自己代工,造芯片的设备。光刻机除了镜头、光源还有3万个紧密机械件,200多个传感器。

传感器是收集大千世界各类信息的基础器件,所测标的信息种类繁多:声、光、电、力、磁、生化、距离等,每个细分方向所用的传感检测技术和手段又很多样,每个细分领域市场容量未必巨大,但是又具有战略重要性。传感器技术和半导体产业的发展状况紧密相关,但又具备其行业特殊性,尤其是智能传感器行业,随着消费电子的兴起而兴盛,逐步颠覆了很多传统传感器技术。许多行业格局已经形成(比如:声学传感器)、许多新的赛道正在形成(比如:环境光传感)、许多新的应用正在蓄势而发(比如:各类生物传感器),机遇与挑战并存。

目前全球传感器市场主要由美国、日本、德国等几家龙头公司主导。美国、日本、德国合计占全球传感器市场份额的>60%。与全世界生产的超过2万种产品品种相比,中国国内仅能生产其中的约1/3,整体技术含量也较低。如果要列举被“卡脖子问题”,或许用排除法来回答会容易些。有些领域,总体中国已经做到了第一,但其中最高端或特殊的产品做不好。国产传感器很多走中低端路线,中高端传感器进口占比达80%。

苹果手机是智能传感器兴盛的发动机,也是消费电子领域传感器最好的试金石。2018年苹果手机200家全球供货商,其中中国大陆27家,而2012年才8家,中国的传感器甚至半导体产业已经获得了巨大的进步。其中手机传感器包括:加速度传感器、距离传感器、陀螺仪、磁传感器、气压计、图象传感器、声学传感器、光线传感器、指纹传感器、温度传感器、环境光传感器等,其中中国大陆的供货商只有:歌尔声学、瑞声科技、欧菲光、豪威科技等少数几家,主要集中在声学和图像光感两个领域。图像传感器产业链已经基本完善,从关键组件滤光片到传感器设计到芯片代工到封装测试,中低端的图像传感器产品发展蓬勃;同时通过资本市场成功私有化美国Omnivision公司等,在高端产品市场也已占有一席之地。而其他的更多智能传感器的领域,比如:超灵敏的机器人触觉传感器,恶劣条件下的工业级粒度分析仪等等众多的高精尖、高可靠性或者特种应用场景的众多传感器种类还需要攻坚。

很多讨论都在问中国半导体业与欧美日等国差距为何如此大,怎么才能赶超?这两个问题换个角度来回答或许更有参考性。总体而言,我们的半导体产业错过了全球半导体产业发展的黄金时期。我在硅谷待过,见证过技术和产业和谐共生发展而孕育出来的半导体之都的辉煌。而这个辉煌是其特殊的时代背景、特殊的技术发展节点和新兴市场的迅速崛起完美结合而成的产物,它有着:超大规模投入且渴求创新的冷战军备大赛时代背景、军转民推动的新兴市场、勇于创新鼓励创新的文化、产业集群的先发优势、创新资源的长久积累、科研创新转化的灵活机制、支持创新的资本等。而我国的半导体产业正处在完全没有成长和完全长成之间的尴尬阶段。 而在现在的时间节点,往前走的每一步,哪怕是很小的一步,都会被国际巨头围剿,都需要花很多心思,付出很多努力。

此外,大环境下的急趋短利也是产业发展的障碍之一: 做基础研究的,唯文章论;做研发的,唯加薪论;做产业的,唯短期利润论;做产业政策配套的,唯短期回报论。我在瑞士待过,见证过几十年如一日专注做好螺丝钉的质朴工匠精神。瑞士弹丸小国有着众多的技术专业精湛的基层技术员工,心无旁骛,做一行精一行强一行,值得我们学习。

之前提到传感器行业细分领域众多,竞争格局和产业化进度不均衡,这是巨大机遇,甚至比半导体行业整体更乐观。在各自的细分领域,一方面扶持本土研发、一方面洋为中用;无论是离市场更近、更有产业技术储备的企业,还是引入国际先进技术催化落地的创新型产业化研究所,或是利用资本运作进行的国际产业并购,都是中国传感器产业发展的最好着力点。传感器技术的研究需要比较长时间的投入但相对投入资本量较小,一款传感器的研发,要6年-8年才能成熟,一般中国企业承受不了这么长的周期。咱们要能够自上而下沉下心来,带着工匠精神,要做好打持久战的准备,把细分领域每一点做好做精,各个击破,点带动线,点线连成面,面面聚成体,或许才是中国传感器产业的最好出路。

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