新一代智能制造是新一轮科技革命和产业变革带来的历史性机遇。新一轮智能制造最本质的特征是其信息系统增加了认知和学习的功能。而要认知和学习，其首要条件就是要通过传感器感知、获得信息。

中国工程院院士、清华大学副校长尤政指出，当今世界，新一轮工业革命方兴未艾，根本动力在于新一轮科技革命。而新一轮工业革命的四大驱动力主要包括：信息技术指数级增长、数字化网络化普及应用、系统集成式创新、人工智能技术战略突破。

尤政强调，核心传感元器件是“工业基石”，是工业赖以生存和发展的基础；也是“性能关键”，直接决定重大装备和主机产品的性能、质量，包括寿命、可靠性、适用工况等。但是，目前我国的核心传感元器件还存在着“发展瓶颈”，关键基础件发展滞后，核心传感元器件受制于人。这也是制约我国工业实现“由大变强”的主要障碍。

“传感器技术、计算机技术、通信技术是现代信息技术的三大支柱。一项工程设计中，传感器应用的数量和水平直接标志着其技术先进的程度。”尤政说，传感器是系统之间实现信息交流的“接口”，为系统提供着赖以进行处理和决策所必须的对象信息，是高度自动化系统乃至现代尖端技术必不可少的关键组成部分。

生活中的传感器应用

汽车应用：一个普通的汽车大概用了 100 多个传感器，从我们发动机的燃烧过程到我们动力的驱动的过程，以及到我们安全驾驶等方方面面。另外，所谓的智能汽车就是我们要有一个驾驶仪替代人来进行驾驶，而替代人实际上需要我们的传感器，比如我们的视觉系统，我们对周围的环境要进行识别，我们还有主动的激光雷达，能够主动的发现目标，使我们的车能够做出相应的判断。同时我们也希望我们的车速，我们的这些控制能够赶上我们交通的节拍，能够不受到红绿灯的限制，能够顺利的通行。这些都需要很多的高端的传感器来支撑我们的汽车的运营。

医疗仪器：我们居家，实际上也对我们的传感器提出了很多的要求。大家也知道医疗仪器，实际上通过医疗仪器中间的传感器能够感知我们人体的一些参数，通过这些参数来进行判断，你得了什么病，再去开什么药，或者做什么样的一个手术。传统的这些传感器和仪器都比较大，所以如果我们生了病以后，我们可能需要自己拖着已经得病的身体去找这些仪器，比如我们的 x 光，我们的 b 超或者核磁共振仪器，所以确实非常的困难。在国外一些已经有了便携式的仪器，我们很多医疗仪器、传感器都已经小型化了，集成化了。所以如果你得了病以后，人可以不动，仪器一个一个来找你，这样子就减少了我们病者的很多的痛苦。

智能穿戴设备：不光要有病了治病，而且要防病，所以我们就通过穿戴式的这些设备，把很多的传感器能够和你平常生活的腰带、手套这些手腕能相结合。当身体出现异常的时候，这些传感器就可以发出信号。医生根据这些信息来判断你是否健康，需要做什么样的一个手术，或者需要什么样的药物。我们最终是想我们的传感器能够替代人的部分的功能。比如耳朵失聪了，听的不太清楚了，我们可以用助听器传感器来恢复你耳朵的功能。如果我们的眼睛不是很好了，我们可以用图像传感器和你的脑机机口能够连上，可以替代你眼睛的功能，等等。

空中飞行器：新闻里面经常播的法国的国庆，著名的滑雪运动员驾驶了一个空中的飞行器，号称空中飞人，能够在空中自由的飞行。大家也想到一个东西能够在天上自由的飞行，它的控制是非常难的。它控制的输入是什么？实际上就是传感器。这么一个东西在天上能够漂浮着，能够根据人的动作的行驶，能够自动的实现自己的一些目标，都是传感器发挥了决定性的作用。

传感器面临卡脖子

我们国家有个两机专项，就是航空发动机和燃气轮机，那么航空发动机和燃气轮机工作，实际上它是在一个非常恶劣的状况，大概温度在 1000 多度，压力是在几个大气压的情况下工作，而且受了冲击是几万个g，所以我们要去测量传感的发动机内部的工作的状况。现在目前传感器都做不到，一般的做法都是在发动机的外面装一个传感器，通过外面的传感器来估计里面的工况。

但是随着技术的发展，在美国已经出现了所谓的智能叶片，把传感器埋在了叶片里面，它可以测温度、压力、流量。如果有这些准确的参数，温度能够测到 1000 多度，压力能够测到几个大气压，冲击可以测到上万个g。所有这些发动机和内燃机的工作的状态就能够准确的知道，我们就可以调整我们的这些工况，使它的效率得到提高。

据美国讲，它的燃气能机或者发动机的效率通过准确的测量，可以提高到 5%- 8%。举一个简单的例子，烧同样的煤，可以多发 5%- 8% 的电。这就是一个典型的传感器所带来的好处。而我刚才讲的智能叶片上所需要的这么高端的传感器，我们现在国内还不能做，我们的研究到目前还不能达到这个水平，这是一个很重要的卡脖子的地方。

再比如，大家讲的智能汽车里面最重要的一个叫激光雷达，通过激光器来扫描外面的场景。激光雷达目前主要依赖进口，而且价格很贵，基本上在 10 万块钱左右。所以根据现在科技的发展，我们不能说花 10 万块钱放在车上，使我的车变智能的，我想不会有人买车，如果我们那样的所有的传感性能不变，能够把它变成几百块钱，几千块钱。我想大家花几千块钱换来舒服的享受，大家肯定还是愿意的。所以这也是一个非常的掐我们脖子的地方。

MEMS技术是发展方向

传感器的重要性体现在：它是信息获取的源头 、物理世界与数字世界的接口。传感器可以把环境中的物理、化学量等被测信息转化为电信号 ，而 MEMS 技术则可将传感器中机械结构与电路系统通过规模化制造工艺集成在芯片上，因而MEMS技术是传感器的使能技术。

在“MEMS一词出现之前，深硅刻蚀、谐振器、电容检测等 MEMS 技术就早已应用于微传感器中；随着 20 世纪 90 年代以来的MEMS技术快速发展期，基于 MEMS 技术的各种微传感器大发异彩，已经成为传感器技术领域的重要发展方向与发展趋势。

进入新世纪，特别是近10年以来 ，微电子、MEMS、光电子技术的不断突破，人工智能 、无线通讯等科技的兴起 ，智能微系统技术又成为了智能传感器的关键核心技术 ，推动传感器在社会生产生活中发挥越来越重要的作用。从技术发展的角度来讲，早期的智能传感器大都是指传统传感器加入处理器，带有数据处理功能的传感器；发展到现在，随着MEMS技术、通讯技术、计算机技术，特别是微系统技术、人工智能等前沿技术的交叉融合，基于微系统技术的智能传感器，不仅具有传感、处理、通讯等功能，还能实现自供电、自组网、自校准、自学习等智能化的功能、性能。

基于微系统技术的智能传感器将在各个领域发挥重要作用，除了航空航天、高端装备等事关国防安全、重大工程的国家战略领域之外，在医疗健康、汽车 电子、消费电子、物联网等事关社会经济发展及民生领域等也都离不开智能传感器。

然而由于我国目前微系统与智能传感器领域的核心关键技术发展滞后 ，中高端传感器受制于人 ，已经成为“卡脖子”障碍。我国自主生产的传感器已完全可以满足低端市场的需求 ，然而在中高端市场上，超过60%的市场份额被国外爱默生、 西门子、博世、意法半导体、霍尼韦尔等外国巨头占据，特别是高端产品几乎全靠进口，80%的传感器芯片依赖国外。

尤政院士：一方面，学科深度交叉融合的特点决定了智能微系统与 MEMS 技术的人才门槛、资金门槛、技术门槛均较高；另一方面产业环节多 ，细分技 术谱系广 ，导致智能微系统的投资回报周期比较长。因此 ，只有打通技术、机构、资金之间的条框与分割 ，整合重组各类创新要素 ，推动机制创新、模式 创新和管理创新，加强复合型人才培养，才能应对上述挑战。

“传感器技术是人们走向数字化、信息化和智能化的必由之路。”中国工程院院士、清华大学副校长尤政说。现在高端传感器产业在全国还没有形成一家独大的局面，基本上还是分散竞争的状态。如果一个地方组织得比较好，完全有机会使之变成一个支柱型产业；并且中国地域辽阔，东西南北中很有可能会形成几个产业中心。

文章来源： 清华新闻，传感器专家网