传感器行业入门门槛高、壁垒高；投资大、风险大。在传感器领域，全球具有原创力、产品体量大的国家，主要集中在美国、德国、意大利和法国。

相比之下，中国传感器产业存在一些不足：在传感器核心技术积累如材料、设计、工艺方面严重缺失。MEMS企业规模相对较小，拥有完全核心自主设计和IP的MEMS企业年销售额都未超过1亿美元，MEMS制造端的产业链成熟度不高，产学研结合的平台相对不成熟。

随着智能时代的出现，传感器产业恰逢一个难得的历史机遇。抓住这一历史机遇，传感器将会迎来一个新的发展高度。对中国传感器产业而言，担负着重大的责任，也面临着重大的挑战。

一、传感器与智能传感器

传感器是一种可以将特定物理量（如光、声音、压力、温度、振动、湿度、速度、加速度、特定化学成分或气体的存在、运动、灰尘颗粒的存在等）转换为电信号来检测、测量或指示它们的装置。当传感器感知并发送信息时，执行器被激活并开始运作。执行器接收信号并设置其所需的动作，以便能在环境中采取行动。

智能传感器是指能够对外界环境信息进行感知、采集并自主判断、分析和处理的智能化传感器件。智能传感器具有信息采集、处理、交换、存储和传输功能的多元件集成电路，是集传感器、通信模块、微处理器、驱动与接口，以及软件算法于一体的系统级器件，具有自学习、自诊断和自补偿能力，以及感知融合和灵活的通信能力。

与一般传感器相比，智能传感器具有如下优点：

自检、自校准和自诊断：自诊断功能在接通电源时进行自检，并通过诊断测试来确定组件是否出现故障。此外，还可以根据使用时间在线修正，微处理器利用存储的测量特性数据进行比对验证。

感应融合：智能传感器可同时测量多个物理量和化学量，给出能更全面反映物质运动规律的信息。例如，融合液体传感器可以同时测量介质的温度、流量、压力和密度。如何机械传感器可以同时测量物体某一点的三维振动加速度、速度、位移等。

精度高：智能传感器具有信息处理功能，不仅可以通过软件校正各种确定性系统误差，还可以适当补偿随机误差、降低噪声，从而大大提高传感器精度。

可靠性高：集成的传感器系统消除了传统结构的一些不可靠因素，提高了整个系统的抗干扰性能。同时还具有诊断、校准和数据存储功能，稳定性好。

性价比高：在同等精度要求下，多功能智能传感器的性价比明显高于功能单一的普通传感器，尤其是在集成更便宜的微控制器之后。

功能多样化：智能传感器可实现多传感器多参数综合测量，通过编程扩大测量和使用范围；具有一定的自适应能力，可根据检测对象或条件的变化，相应地改变输出数据的范围形式；具有数字通讯接口功能，可直接发送到远程计算机进行处理；具有多种数据输出形式，适用于各种应用系统。

信号归一化：传感器的模拟信号通过放大器归一化，然后通过模数转换器转换成数字信号。微处理器又以串行、并行、频率、相位和脉冲等多种数字传输形式进行数字归一化。

二、 智能传感器的市场应用

传感器在市场应用方面，既可以助推传统产业的升级，例如传统工业的升级、传统家电的智能化升级；又可以对创新应用进行推动，比如机器人、VR/AR（虚拟现实/增强现实）、无人机、智慧家庭、智慧医疗和养老等领域。

1 对传统产业升级的助力

1）推动传统工业的转型升级。

在工业领域，传统企业面临人力成本提高、市场需求下降等问题，传统企业开始从劳动密集型转向自动化、智能化。在整个转型中，传感器发挥着至关重要的作用，助力“中国制造”转向“中国智造”。

要提升工厂效能，需要在生产线上增加传感装置，进行产品、工序的全程追踪，同时利用机械臂、自动导航车系统等具有传感装置的设备加快生产速度、精度，全方位提升生产制造效率。

2）助力家电行业的智能化升级。

近几年，家电企业业绩下滑严重。据工业与信息化管理部相关数据显示，2015年家用电子电器产品的出口总金额同比下滑0.6%；家电进口总金额同比下滑5%。

当前，如何寻找新的增长点、扭转业绩下滑的局面，是家电行业面临的一大考验。为此，传统家电企业开始将家电进行智能化升级，相继推出智能冰箱、智能空调、智能洗衣机、智能烤箱、扫地机器人等产品，满足用户对家用电器的个性化需求。

在智能家电的智能表现上，例如，智能洗衣机通过水位传感器实现洗衣机的智能化；智能烤箱则会通过温度传感器等实现简便、智能的烘焙体验；扫地机器人通过可调位移传感器做支撑，实现机器人的智能精准操作。

家电产品种类繁多，今后对传感器也有多样性的需求，像运动类传感器、听觉类传感器、视觉类传感器、麦克风阵列、温度/湿度传感器等，大家电和小家电都会用到。

因此，可定制的、参数可调的传感器将会更加有力的支撑家电产品的各种应用场景。

3）有望为手机业带来转机。

众所周知，全球手机业已经进入饱和状态。中国智能手机市场 GFK 预测，2016 年手机市场增长仅约 3.1%。手机业能否迎来转机，很大程度上取决于传感器的发展。

从目前智能手机的功能而言，还远未能满足人们对手机的想象。借助传感器，手机可以变得更加人性化、智能化。比如，嗅觉传感器、味觉传感器，以及实现真正灵敏的运动追踪的磁性传感器，都可以使手机功能更加强大。

可以肯定地说，当各种类别的传感器达到成熟时，手机业将会出现新的发展契机。

2 对创新应用的支撑

在传感器的创新应用中，最为典型的是机器人、虚拟现实/增强现实（VR/AR）、无人机等新型应用领域。

1）虚拟现实和增强现实。

当下，虚拟现实（VR）和增强现实（AR）可谓是最为热门和最受关注的应用领域之一。这两项技术之所以如此吸引眼球，在于VR虚拟现实能够给人身临其境的感受，AR增强现实可以让人对现实的体验更加形象、强烈和直观。而这些感受，离不开传感器的支撑。

在传感器的应用上，VR/AR 硬件会用到九轴陀螺仪、红外定位传感器、眼球追踪传感器以及手势识别传感器等，可以获取使用者的动作、姿态和加速度等信息。

未来，还将会用到生物传感器。比如，子女去旅游时，在家里的老人搭配上带有生物传感器的体感设备，也能获得与子女旅游的同样体验。VR和AR已应用到游戏、体育、教育、旅游、影院、医疗等领域。随着VR和AR应用领域的不断延伸，传感器的应用需求将非常巨大。

2）机器人。

机器人 ，是一种可编程和多功能的操作机，或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统 ，一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。

谷歌AlphaGo战胜国际围棋大师的事件，引发了全球对于机器人的关注。在机器人里面，需求诸多传感器，包括对周围环境、对姿态的测试及人机互动方面。

机器人需要用到大量、不同类别的传感器，并对传感器的性能也提出很高要求。机器人应用十分广泛，如养老产业、工业、服务业、教育业等。如果传感器做得好，机器人产业就可以飞起来，将助力养老、工业等诸多领域的发展。

3）无人机。

无人机在短时间内得到快速发展。

据统计，今年无人机的出货量将达到500万台，明年将突破1000万台。在无人机的高度集成化和智能化中，传感器发挥着至关重要的作用。

无人机中会应用到陀螺仪、红外、超声、激光、摄像头、气压、地磁等传感器，从而实现无人机技术化的平稳控制和辅助导航，以及人性化的避障、识别、跟踪等智能控制。

三、国内传感器为何“外强中干”

从技术到认知，国产品牌先天不利。在传感器领域，目前活跃在市场上的主要是德国、日本、美国等国家。在国内市场，国外传感器占据了绝对主导的地位。我国传感器产业下游需求旺盛，上游供给有待改善。同时我国传感器产业链中缺乏高端技术，导致低端传感器产能过剩。造成这种现状的原因大概有以下几方面

一是基础差底子薄。我国高端传感器行业起步较晚，行业参与企业数量较少，例如CMOS传感器属于大规模批量生产的半导体产业，规模效应显著，需要供应企业前期投入大量技术研发，回报周期长，行业准入壁垒高。

造成国内传感器无法在市场上大展拳脚的第二个原因，在于市场认知。从上世纪80年代开始，中国很多厂商坚持“造不如买，买不如租”的经营理念，因此国内企业在技术和设备上，大都对外企有很强的依赖性。

从供应链角度看我国主流传感器市场产品依赖国外配套的情况尤为突出，有2/3的传感器依赖进口，每年进口额度不低于1700亿元人民币，包括半导体、航空航天设备、船舶、高档数控机床、视觉处理芯片、自动驾驶传感器、毫米波雷达人等高精尖领域的传感器相关元器件，95%以上市场份额都掌握在外资企业手里，具有较高的供应链安全风险，是当前制约数字化转型的“卡脖子”技术之一。

我国是传感器制造大国，但本土企业传感器核心技术掌握程度低，以光电传感器行业为例，本土企业以作坊式和OEM生产为主要模式，多为中低端产品。再加上竞争激烈，利润一直被压得很低，根据国内40家传感器上市公司的财报，将近40%的企业利润率低于5%，这就造成了传感器产业一直不被重视。传感器是交叉学科，需要复合型人才。以自动驾驶传感器为例，其识别精度为关键指标，须应对在恶劣天气中对移动物体的识别，不仅需要半导体集成电路的集成能力而且要求具备人工智能算法和汽车工程的研发人才，以实现技术突破。

四、技术赶超、破除成见，国产替代势在必行

有差距意味着存在赶超空间。近年来，国内传感器取得了巨大进步，中国传感器产业正处于由传统型向智能型传感器发展的关键阶段，已经有一批高精尖的小巨人型企业取得了行业瞩目的成果。如专注气体传感器的汉威科技，经过20余年的创新发展，自主研发的气体压力、流量、热释电、振动传感器等产品技术均达到了国内领先水平，并且大项技术打破了国际垄断，让很多受制于国外的传感器产品批量生产，不再任由其漫天涨价。

下游重视、上游提升，传感器国产化呈向好之势。

从去年开始，华为缺芯事件让国家及制造企业进一步意识到核心技术缺失带来的风险性，尤其是国际政治经济环境风云变幻，不确定因素增多，促使核心技术国产化变得更为迫切。

尤其是近两年，下游的系统厂商越来越主动接受国内传感器及芯片供应商，在疫情的影响下，国外供货受阻，下游厂商逐步意识到供应链多元化的重要性，这给我们带了机会。

与十年前相比，国产传感器及芯片已经有了质的飞跃，上下游之间的匹配度越来越高。以目前国内传感器企业的发展水平，大部分传感器都能实现进口产品的国产替代，并且性能相当好。常规的工业气体领域产品都能实现替代，只有部分特殊领域如半导体芯片工厂，还在被国外垄断。

对此，国内的传感器企业也在不断努力，共同加速行业的国产替代。在技术创新领域，越来越多企业不惜成本不断加大研发投入，努力制造更加优秀的国产传感器产品，帮助上下游企业保妥进口依赖，为我国的传感器产业发展做出贡献。

文章来源： 传感器专家网，传感器发烧友，电子工程专辑