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江西智能传感器产业生态高地建设现状、问题与对策建议

2021-10-21刘少金 肖莲 邹慧 朱子航 刘玉玲

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当前,万物互联+边缘智能助力信息互联颠覆式创新。智能传感器作为物联网、VR、工业互联网等新一代信息技术产业感知层重要功能器件和基础核心元器件,是决定智能物联网时代产业发展的关键。
       当前,万物互联+边缘智能助力信息互联颠覆式创新。智能传感器作为物联网、VR、工业互联网等新一代信息技术产业感知层重要功能器件和基础核心元器件,是决定智能物联网时代产业发展的关键。习近平总书记在企业家座谈会上强调要“提升产业链供应链现代化水平,大力推动科技创新,加快关键核心技术攻关,打造未来发展新优势”。2017年以来,江西省委省政府顺应新一轮信息技术和科技革命发展浪潮,加快推进“物联江西”“智联江西”建设。依托现有资源基础和产业转移承接,江西移动物联网取得先发优势,智能传感器形成一定的产业规模和应用基础,但离全面感知、万物互联、万事智联的目标还有一定的差距。面对重要战略机遇期,抢抓物联网发展“脉门”,加快推进江西智能传感器产业高质量发展,构建具有国内外影响力和知名度的产业生态,打造全国智能传感器产业先进示范基地,将为推进“物联江西”向“智联江西”转变、加快建设“智联江西”提供有力支撑。

       
一、全球智能传感器行业发展之态势

       近年来,受益于汽车电子、消费电子、医疗电子、光通信、工业控制、仪器仪表等市场的高速成长,智能传感器行业发展呈现爆发式增长态势。未来几年,随着智能制造、物联网、车联网等相关行业的发展,全球对智能传感器产品的需求将快速增长,预计2025年,市场规模将达876亿美元,年均复合增长率19.0%。在消费类电子产品、汽车和医疗保健等下游产业的带动下,亚太地区(APAC)将成为2020—2025年全球智能传感器市场份额增长最快的地区,具体包括中国、印度、日本、韩国和其他亚太国家。据中国信通院统计,2016—2019年全球智能传感器的四大应用领域市场规模以消费类电子产品领域最大,占据总量2/3以上,其次为汽车电子领域。

       智能传感器是未来十年甚至二十年传感器产业的主流形态。就区域布局来看,欧洲、美国、日本等拥有良好的技术基础,产业链上下游配套成熟,几乎垄断了“高、精、尖”的智能传感器市场,中国企业竞争力较弱。当前,全球传感器市场的主要厂商有通用电气(GE)、爱默生(Emerson)、西门子(Siemens)、博世(Bosch)、意法半导体(ST Micro electronics)、霍尼韦尔(Honeywell)等,中国传感器市场70%份额被外资企业把控。2018年全球传感器行业市场份额调查数据显示,美国、日本、德国占据全球传感器市场七成份额,而中国仅占到10%左右。由此可见,中国的市场份额与一些发达国家相比还有很大的差距。


       二、江西智能传感器产业发展之成效

       (一)一系列政策规划陆续出台

       智能传感器作为物联网、VR等新一代信息技术产业感知层支链的关键元器件,历来受到省委省政府高度重视。自2017年以来,江西陆续出台《江西省移动物联网发展规划(2017-2020年)》《加快建设物联江西的实施意见》《京九(江西)电子信息产业带发展规划》《江西省5G发展规划(2019-2023年)》《江西省“2+6+N”产业高质量跨越式发展行动计划(2019-2023年左右)》《加快推进5G发展的若干措施》《江西省虚拟现实产业发展规划(2019-2023年)》《进一步加快虚拟现实产业发展若干政策措施》《江西省数字经济发展三年行动计划(2020-2022年)》等系列政策文件,明确提出加强智能传感器关键技术研发和产品制造,积极发挥先发优势,不断提升移动物联网发展水平,加快推进“物联江西”向“智联江西”转变,为江西高质量跨越式发展提供强大动力。

       (二)产业规模和应用基础加快形成

       当前,围绕“物联江西”建设,江西智能传感器产业发展已形成一定的规模和应用基础。一是芯片及其制造设备领域。依托南昌中微半导体设备有限公司,江西具备面向国内外半导体芯片前端制造、先进封装、发光二极管生产、MEMS制造以及其他微观制程的生产线提供设备的能力,并在氮化镓基电子器件、MEMS器件方面具备一定的技术储备。二是传感器模组领域。依托联创电子、菱光科技、欧菲精密、欧菲生物、中科飞龙等重点企业,江西智能传感器涵盖光学影像器件、生物识别模组、电场传感器、激光陀螺仪等众多产品类别。三是应用场景方面。以“十大品牌工程”为引领,围绕“政府增智、民生有感、产业有力”三大方向,推动移动物联网技术在工业、农业、旅游、交通运输及公共管理领域的应用不断深入。2020年,江西移动物联网核心及关联产业主营业务收入达1100亿元。四是智能装备与部件方面。智能装备与部件已广泛应用于军工、电力装备领域,并在工厂自动化方面有一定的基础,特别是民机部件装配领域正在逐步形成规模,各类行业专用机器人、无人机正在逐步占领市场。

       (三)产业链布局不断完善

       江西智能传感器产业链布局呈现重应用、轻设计和制造的特点(见图1)。2017年至今,在研究与开发环节,引进了众多国内知名研究机构,如天津大学(南昌)微技术研究院、中科院苏州纳米所南昌研究院、北京航空航天大学(江西)研究院等,强化共性关键技术研究。在设计、制造、封装、测试和软件等环节较为薄弱,涉及企业不多不强。得益于以智能终端为代表的电子信息产业前端制造的完整,芯片及解决方案环节拥有光学影像、生物识别、电场传感、激光陀螺仪等多种传感器模组生产企业,其产品在国内外市场占据一定份额。在系统/应用环节,江西传统产业航空、汽车、电力及先发优势产业5G、移动物联网、VR/AR等拥有众多企业布局。伴随着江西数字产业和产业数字化的发力,未来增长需求强劲。

江西智能传感器产业链全景图
 
       (四)产业发展势头强劲

       江西智能传感器产业在需求端和政策端的强力推动下,未来将呈现高速增长的态势。一是市场需求端。《江西省数字经济发展三年行动计划(2020—2022年)》提出,2020到2022年,江西移动物联网终端用户数将从1036万个增长到2300万个,此外还有年产2亿多台(部)的智能终端以及不断增长的智能装备与部件产量,不断增长的应用需求将有力带动江西智能传感器产业快速发展。二是产业政策端。江西涉及智能传感器的内容囊括在物联网、电子信息产业带、5G、虚拟现实等多个政策文件中,鉴于国内多地积极谋划建设智能传感器产业园或产业基地,可以预见在对“物联江西”“智联江西”的统筹谋划下,智能传感器将迎来重大政策倾斜。

     
 三、江西智能传感器产业发展之短板

       当前,江西移动物联网产业具备先发优势,但还缺乏行业引领能力,关键在于智能传感器这一核心增长极作用没有充分体现。经过深入调研和分析发现,江西智能传感器产业发展在顶层设计、产业布局、科技创新、发展环境等方面还存在一些瓶颈问题,亟待进一步完善。

       (一)顶层设计和统筹谋划不足

       从顶层设计来看,江西由于缺乏统一的支持和管理政策,行业归口管理和统计监测机制不全,导致行业各细分领域都发展缓慢。其次,关于智能传感器政策多分布在物联网、智能制造、5G和虚拟现实等领域文件中,支持分散,集中度不高、连续性不够,缺乏全局、前瞻性、专项计划集中支持、持续性支持和政策支持力度。同时智能传感器产业链环节技术要求高,导致市场壁垒过多,还需进一步支持完善公共服务配套和标准体系。

       (二)产业布局不尽合理

       江西智能传感器产业资源相对比较分散,产业集中度不高。从产业链布局看,在研发和系统/应用等环节有一定优势,但在设计、制造、封装、测试、软件、芯片及解决方案等环节问题比较突出。从产品看,以CMOS光学传感和生物识别模组加工制造为主,结构较为单一,差异化程度不高,不利于市场化竞争。总体上产业处于价值链中低端,创新能力薄弱、产品利润较低、质量和效益不高。

       (三)自主创新能力不强

       目前,江西智能传感器产业的设计、可靠性、封装、工艺装备以及核心制造技术滞后于国内外,行业共性技术研究缺位,前沿技术和设备开发凤毛麟角。从近20年技术专利来看,江西传感器领域专利数量处于中等偏下水平,仅1000件不到,相比华东地区其他省份差距逐渐拉大。从企业自身发展来看,很多企业习惯从国外引进技术,不愿投入时间和精力研发自己的产品,长期从事价值链末端的组装、加工和制造,产品结构单一,且价值利润不高,一旦市场出现动荡,资金链断裂,企业没有内生创新动力很难在逆境中生存下来。

       (四)发展环境有待优化

       2017年至今,受智能终端逐渐饱和、市场行情动荡等因素,以欧菲为代表的龙头企业加大研发力度,考虑科研、人力资源优势,将在合肥投资新建3D光学深度传感器、高像素光学镜头项目和研发中心,意味着围绕芯片级光学加工及制造、压电触控反馈技术开发、UWB SIP模组研发、传感开发等前沿技术方向开展的研发创新活动将从南昌转向合肥综合性国家科学中心。从侧面反思,江西智能传感器发展所需的政策、人才、产业链配套等缺位,产业发展大环境还有待进一步优化。

   
   四、推动江西智能传感器产业高质量发展之建议

       (一)加强顶层设计,全面统筹谋划推动产业发展

       明确战略定位,做好顶层设计。把智能传感器产业化作为实施数字经济“一号工程”核心,并提升到顶层战略高度来认识,分层次、分阶段地持续培育和支持。一是将智能传感器专项列入江西“十四五”科技创新发展规划,研究制定江西智能传感器产业发展规划(2021—2025),全面梳理产业发展基础、目标、思路及主要任务等。二是建议深入贯彻落实国务院关于《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》和工信部《基础电子元器件产业发展行动计划(2021—2023年)》等文件精神,出台江西省《加快智能传感器产业发展的若干政策意见》。

       建设智能传感谷,打造良性互动的产业生态。学习借鉴安徽引进京东方和完善家电制造业产业链的案例经验,统筹谋划建设以赣江新区为核心、南昌高新区和鹰潭高新区为两翼(“一核两翼”)的“中国(南昌)智能传感谷”。重点围绕研发设计、生产制造、系统及应用等产业链关键环节进行布局,积极引进国内外行业优势企业、标志性项目,支持本土骨干企业快速做大做强,研发设计引领产业高端集聚发展,产业链上下游合理分工、良性互动的产业生态,突破技术及产业壁垒。

       (二)强化科技支撑,重点围绕产业链部署创新链增强材料和设备供给能力

       全力引进和培育上游关键材料、专用设备等生产企业。积极引导和鼓励江西科研机构参与国家重点研发计划“智能传感器”重点专项,加快推进江西省敏感材料等重点研发专项部署和实施,增强敏感材料机理、新型工艺研究能力,加快推进新型敏感材料、复合功能材料研发及产业化,提升江西智能传感器产品性能。培育全过程设计能力。充分利用省内高校、科研院所资源,有效激励新型传感器原创性设计和发明,打造集传感器总体结构设计、敏感元件设计、加工工艺设计、外围电路设计等内容的全过程设计体系。鼓励江西应用龙头企业加强与省内外智能传感器产品设计商的交流与合作,不断提升产品一体化、智能化水平,加快构建形成从设计到应用的全产业链协同创新体系。

       构建封装测试体系。依托江西电子信息产业基础,全力引进封装测试龙头企业在江西建立生产制造基地,以此带动江西封测环节技术创新和产业发展。鼓励江西龙头企业通过收购、并购等方式引进国内外专业封装测试厂商技术和设备,提升本地传感器封装技术水平,打造覆盖晶圆级封装、芯片级封装和系统级封装的多层次封装测试体系。

       (三)打造创新平台,充分发挥协同创新机制优势

       筹建江西省智能传感器技术创新中心。建议以天津大学南昌微技术研究院、中科院苏州纳米所南昌研究院、智能生物传感器研究院、中山大学南昌研究院等为核心,联合重点企业、下游应用厂商等组建江西智能传感器产业技术创新战略联盟,以联盟为支撑,加快建设智能传感器省级技术创新中心。

       积极推动国家级大院大所创新平台落户江西。依托“国家级大院大所产业技术进江西活动”,积极推动有研科技集团有限公司“智能传感功能材料国家重点实验室”、上海嘉定“国家智能传感器创新中心”、中科院上海微系统与信息技术研究所“传感技术联合国家重点实验室”等国家级创新平台落户江西。承接国家、江西省智能传感领域的重大课题研发和重大专项,形成一批自主核心技术和专利,推动更多新兴智能传感技术和产品在江西本土产业化。同时依托江西平台,吸引一批国内外高层次人才,助力江西智能传感器产业加快发展。

       建设智能传感器公共服务平台。以赣江新区为核心,加快建设MEMS研发中试平台、智能传感器检测检验平台,南昌市高新区建设专用集成电路芯片检测检验平台,为江西及中部地区智能传感器企业提供研发设计、中试和检测检验服务。重点围绕中高端传感器开展产品性能、软件算法、网络系统、规模化生产等共性技术的研发和产业化,并结合应用企业进行传感器产品、解决方案的推广和示范应用。

       (四)推进应用示范,以市场需求带动产业大发展

       强化以应用促发展思维。抢抓“智联江西”建设机遇期,以示范应用工程为牵引,全面提升国产化、本土化水平,带动智能传感器的市场需求,推动智能传感器产业各环节协同发展。建议重点支持自主研发产品在江西及国家重大工程中示范应用,政府投资建设的示范类应用项目坚持服务本地化,在智能制造、智慧城市、智能终端、汽车电子、智慧农业等五大重点领域开展应用示范工程,加强产用对接,以下游应用龙头企业牵引上游智能传感器发展,注重省市联动,逐步实现由线到面推广。面向江西,辐射国内外,力争打造中部地区智能传感器产业先进示范基地,形成具有明显产业化特色的国内智能传感器产业集群,为江西高质量跨越式发展提供坚实支撑。
责任编辑:杨培
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