大力发展智能传感材料与器件
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我国智能传感器市场
迎来快速增长爆发期
在计算机与通信技术迅猛发展的初期阶段，人们忽视了传感技术，造成信息技术“大脑”发达，而“五官”迟钝的窘境。进入新世纪后，随着纳米材料、MEMS等先进制造技术的成熟，发达国家纷纷加速智能传感技术布局，确立传感技术和产品向感、知、联功能一体化的智能系统方向发展。在国家政策的支持下，我国现已初步形成传感技术研发体系，建设了若干平台，有1800多家传感器企业、40家上市公司。但目前我国传感材料与器件仍面临关键技术缺失、创新能力不强、产品有效供给不足、国际竞争力薄弱等问题。例如，高端磁传感器、医用传感器约90%以上依赖进口；新冠肺炎疫情期间，受到欧美流量、压力等核心传感部件供应不足的影响，我国呼吸机产量只有实际产能的1/3。《科技日报》2018年4月25日曾指出，传感器精确、稳定的严苛要求，阻挡了我国大部分企业向触觉传感器迈进的步伐。究其原因，一方面是日渐复杂的器件工艺让中小型企业“望而生畏”；另一方面，缺乏自主知识产权是很难逾越的“拦路虎”，需要进行更多的探索与创新。
当前，新技术革命和产业变革正蓄势待发，学科领域交叉融合、互相渗透，智能传感技术的发展进入了一个重要历史阶段，将有更多的新材料、新技术、新工艺、新软件应用于无人驾驶用激光雷达、组合导航轮速计，智能手机用飞行时间传感器、组合惯性传感器，智慧农业用温湿度传感器，医学检验检测、器官芯片、可穿戴传感器，以及航空航天、深空深海、高铁、自主核电技术用的关键传感模块。
——中国工程院院士屠海令、有研科技集团有限公司高级工程师 赵鸿滨
根据赛迪顾问数据，2019年全球传感器市场规模达到1521亿美元。中国传感器市场规模2019年为2189亿元，预计2022年将达3443亿元。当前智能传感器已成为传感领域发展的重头戏，根据中国信通院数据，2019年全球智能传感器市场为378.5亿美元，工信部提出2019年我国智能传感器产业规模应到260亿元。随着新一代信息技术与智能制造工程项目的不断落地，我国智能传感器市场将会迎来快速增长的爆发期。
继续加强应用基础研究
大力突破关键核心技术
“十四五”期间智能传感材料与器件领域应坚持科技自立自强，以战略性新兴产业、国家重大工程、生命健康保障等需求为牵引，系统布局和实施国家重点研发计划，抓住新的发展机遇，尽快占领高端产品市场，为此提出以下三方面建议。
一是继续加强应用基础研究，建立学科交叉的智能传感研发体系，全方位深化开放合作，通过颠覆性新技术引领创新发展。
智能传感材料制备、器件设计与研发的难度极大，算法软件设计过程复杂，因此应用基础研究十分重要。要特别关注二维材料、超材料、有机框架材料、柔性材料，特别是量子材料的研发，鼓励对上述前沿材料基础物理、化学性能的探索研究。最近，伦敦大学利用纳米金刚石中氮空位缺陷的量子特性，制备出了体外诊断的超灵敏传感器，可将HIV的诊断灵敏度提高98000倍。目前，该传感器正在进行新冠病毒检测试验工作。未来，前沿材料可能在智能传感技术创新中起到重要的变革性作用。
智能传感涉及材料、信息、能源、生物等领域，学科跨度广、技术难度大。以生物医用传感技术为例，它融合了微电子技术与生物技术领域的多个小学科，对“精准诊断”、“个性化药物监测与评价”等未来医学发展方向具有重要影响。工业互联网不但要求智能传感器具有高灵敏、高稳定、低功耗、低成本特性和良好的鲁棒性，还要求软件用户界面良好，进行数据智能分析、近传感器和传感器内计算，以降低时间延迟，并增强数据安全。此外，因智能传感技术具有学科交叉的复杂性，未来需要加强标准制定、规范设计。建议设置先导科技项目，加强智能传感前沿交叉领域部署；建立学科间合作平台，促进多学科融合发展。同时，进一步加强政府间科技合作，通过国内外大学、企业等多渠道联合研发颠覆性新材料、新软件、新技术以及面向未来的智能传感材料与器件，共同推动认识和感知创新，以更加开放的思维和举措融入全球智能传感器研发与产业化。
二是加强国家战略科技力量，发挥新型举国体制优势，下大力气突破关键核心技术。
目前，国内材料领域建有“智能传感功能材料国家重点实验室”，器件领域有“传感技术联合国家重点实验室”“化学生物传感与计量学国家重点实验室”“国家智能传感器创新中心”等，这些国家级平台经过多年的建设，在各自领域均发挥了积极作用。建议进一步统筹规划，集中力量攻克高端传感材料与器件技术难题，建设若干开放共享的研发平台，充分发挥国家战略科技力量的作用，开展跨学科产学研用协同创新。在创新方面，需要重点突破硅基MEMS加工技术、MEMS与CMOS工艺集成技术、非硅模块化集成技术、器件级、晶圆级MEMS封装和系统级测试技术；要集中攻关智能传感器可靠性设计与试验、模拟仿真、信号处理、无线通信、电子自动化设计（EDA）工具、软件算法等；要开发新型传感材料，推进设计与制造工艺的深度结合，突破现有技术与知识产权壁垒，占领未来技术制高点。与此同时，要充分发挥“产学研用”相结合的优势，开展以需求为导向、以市场为目标的颠覆性技术研发，啃核心技术“硬骨头”，在智能传感器领域实现科技自立自强。
三是发挥市场机制作用，营造良好的产业发展生态环境，支持传感领域中小型科创企业发展，补齐短板，拓展市场。
智能传感材料与器件的种类繁多，应用场景广泛。因此，建议“十四五”期间，要充分发挥市场机制的作用，完善以中小型科创企业为主体的产业生态环境，设立为中小企业提供全面服务的政府部门，解决它们发展中面临的问题，切实发挥中小型科创企业的市场主体作用。加快营造智能传感材料与器件相关企业自主经营、公平竞争的市场环境，完善产业链、创新链、资金链。在京津冀、长三角、粤港澳等电子信息产业发达的区域培育一批智能传感材料与器件的“高精特新”企业，促进智能传感器产业集群发展。
展望未来，相信我们有能力抢占智能传感材料、器件、系统及应用的战略制高点，实现智能传感产业链、供应链的自主可控，为建设世界科技强国，推进经济高质量发展奠定坚实的基础。
