前言传感器作为现代科技的前沿技术，被认为是现代信息技术的三大支柱之一，也是国内外公认的最具有发展前途的高技术产业。传感器技术直接关系到我国自动化产业的发展形势，有专家认为“传感器技术强，则自动化产业强”，由此可见传感器技术对自动化产业乃至整个国家工业建设的重要性。

海洋领域自然也缺少不了传感器技术，它是海洋仪器设备的基础，其各方面性能是衡量仪器设备好坏的关键，同时也是调查数据质量的保证，各种数据订正方案应运而生，但是在长期的观测中，传感器的稳定性、漂移、准确度等指标依然是最重要的部分。海洋传感器在海洋监测、探测和观测领域的应用十分广泛，可测量并提供各种海洋环境要素，如温度、盐度、电导率、深度、水色、底质和压力等基本物理海洋学要素的原始数据，不仅用于海洋科学研究，还是海洋资源开发领域应用不可或缺的重要数据源。

目前全球传感器市场主要由美国、日本、德国的几家龙头公司主导。美国、日本、德国及中国合计占据全球传感器市场份额的72%，其中中国占比约11%。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，是目前急需改变的一个状态。

业内人士认为，虽然中国的传感器市场发展很快，但本土传感器技术与世界水平相比仍存在很大差距。这种差距，一方面表现为传感器在感知信息方面的落后，另一方面，则表现为传感器自身在智能化和网络化方面的技术落后。由于没有形成足够的规模化应用，导致国内的传感器不仅技术低，而且价格高，在市场上很难有竞争力。

传感器技术历经了多年的发展，其技术的发展大体可分三代：第一代是结构型传感器，它利用结构参量变化来感受和转化信号；第二代是上70年代发展起来的固体型传感器，这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成，是利用材料某些特性制成，如利用热电效应、霍尔效应、光敏效应，分别制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器；第三代传感器是以后刚刚发展起来的智能型传感器，是微型计算机技术与检测技术相结合的产物，使传感器具有一定的人工智能。

目前我国传感器产品约6000种左右，而国外已达20000多个，远远满足不了国内市场需求。中高端传感器进口占比达80%，传感器芯片进口更是达90%，国产化缺口巨大。其中数字化、智能化、微型化等高新技术产品严重短缺，国家重大装备所需高端产品主要依赖进口。

传感器是中国被卡脖子的“痛点”高科技产业，90%以上传感器芯片需要靠进口，这点甚至比芯片集成电路产业对外依赖度更高。而涉及国家安全和重大工程所需的传感器及智能化仪器仪表，国外对我国往往采取限制。外资企业产品占据国内高端市场绝大多数的市场份额，并将会在今后很长一段时间内持续把持高端市场，这种势头在短期内不会得到根本转变。毫无疑问，我国传感器产业与世界先进水平，存在巨大的差距，那么，中国传感器产业的差距在哪里？中国传感器的脖子卡在哪里？我们列出了以下六点方面，供业界人士参考。

一、产品可靠性、稳定性低

近几年国产传感器得到了较大的发展，部分传感器产品在关键性能参数上并不弱于国外大品牌相关产品。然而，国产传感器的问题不在参数，而是出在产品的可靠性、一致性、稳定性上，这才是许多大项目畏惧使用国产传感器的原因。

目前国产器件主要占据中低端市场，可靠性不高是影响国产器件大量应用的主要原因之一，想要进入中高端市场存在一定困难。同时，高端市场被国外垄断，高端传感器核心制造装备目前主要依靠进口，“小而散”的国内厂商靠自身积累很难进行设备和工艺更新，虽然具备一批自主研发的工艺和产品，但主要性能指标仍和国外差1～2个数量级，使用寿命差2～3个数量级。

这就要求传感器生产厂家不仅在设计上也要在生产环节进行流程控制，从切割设备到批量测试设备，通过自动化、机械化的引入，排除了作业人员手工操作可能带来的不确定性因素，使产品的可靠性、一致性得到了充分的保障。

二、芯片研发能力较弱，核心技术缺乏

中国做传感器的企业很多，但做传感器芯片设计的企业寥寥无几，这也是我国传感器产业与国外先进水平差距最大的地方。一种主流智能传感器芯片研发投入在10亿人民币左右，需要数十人的科研团队6～8年的积累，数千万只（甚至上亿只）以上产品批量生产规模才可能盈利。而且传感器芯片研究失败风险较高，一般中小型的中国本土企业难以承受如此高的代价和风险，即使研发成功，也常常难以形成盈利规模的出货量。

国内企业基本集中在产业链中下游，具有自主芯片设计能力的企业较少，智能传感器芯片的国产化率不足10%，核心技术严重滞后于发达国家。2020年全球排名前三十的MEMS传感器厂商中，中国仅有歌尔股份（排名6）、瑞声科技（排名19）跻身其中。其传感器芯片均以外购为主，自身在传感器芯片的设计能力上还需加强。此外，本土智能传感器在设计、生产、测试等环节的标准缺失严重，产业链上下游缺乏有效的对接。

三、市场对接能力较弱，科研成果转化率较低

从近年来全球主要国家的MEMS专利数量来看，中国以15%的申请量位列第三，仅次于美国和日本。由此看出，国内高校和科研院所对高技术的跟踪和对高技术附加值产品的研发能力尚可。只是普遍的问题是传感器专利的申请量较大，但其成果以样品居多，距产业化较远，缺少科技成果向市场转化的能力和机制。

全球主要国家（地区）MEMS专利数量占比情况

大量传感器成果只以样品或专利文档的形式，封存与各高校和研究院所，没有到企业进行落地，转化成实际生产力。国内传感器生产企业与下游应用缺乏有效的衔接，一方面是产学研用各方建立的沟通渠道不畅，中介机构缺失；另一方面有些成果没有产业化的价值，属于垃圾专利。

四、无本土传感器设计软件，传感器算法不成熟

传感器设计软件价格昂贵，设计过程复杂、需要考虑的因素众多，目前国内尚无一套一套具有自主知识产权的成熟好用的传感器设计软件，Conventor、IntelliSuite、COMSOL、ANSYS等国外传感器EDA设计软件占领了整个中国市场。

EDA是电子设计自动化的简称，是电子设计与制造技术发展中的核心。EDA技术是以计算机为工具，采用硬件描述语言的表达方式，对数据库、计算数学、图论、图形学及拓扑逻辑、优化理论等进行科学、有效的融合，从而形成一种电子系统专用的新技术，是计算机技术、信号处理技术、信号分析技术的最新成果。EDA技术的出现不仅更好地保证了电子工程设计各级别的仿真、调试和纠错，为其发展带来强有力的技术支持，并且在电子、通信、化工、航空航天、生物等各个领域占有越来越重要的地位，很大程度上减轻了相关从业者的工作强度。

从以上MEMS传感器产品设计流程中可以看到，EDA仿真端处于MEMS传感器产品设计的源头，没有相应的EDA软件我们完全无法设计出一颗MEMS传感器。

在上世纪六七十年代，当时的集成电路大多都是用手工来完成的，因为实际的管子数量并不多，前端可以手工完成其功能的计算，后端版图就根据电路图，将管子，连线用笔转移为几何图形，画出胶带图等，因为管子的数量少，电路线也很简单，所以并不容易出现错误。但是当线路的数量达到上百或者上千以后，电路图就变的复杂起来，人类就不适合这一项工作了。这时的人工效率将变得很低，且错误率也会极大的增加，错误率增加的同时也会导致成本的急剧增加，因而更加高效低成本的EDA技术便登上了历史的舞台，在集成电路的设计中被大规模的应用。

近日美国商务部工业安全局BIS正式对中国禁用先进制程EDA软件模块，企图封杀掉中国先进半导体未来10年的发展，对我们产业敲响了大大的警钟。这也是中国目前工业软件产业羸弱的一个缩影，不仅传感器行业如此，工业设计、芯片设计等领域也大都使用国外的EDA软件。本土企业在传感器配套的软件环节中渗透率较低，被欧美如博世、应美盛等自带软件算法的IDM企业垄断，技术与国际水准仍有差距。但是在传感器芯片及解决方案环节中，中小规模技术型企业在新兴应用场景中渗透加速。

五、技术上以仿制跟随为主，低端重复同质化竞争

我国传感器依赖进口问题严重，国内传感器企业以跟仿国外同类产品居多，很多企业直接引进国外传感芯片进行封装加工，产品同质化严重，缺乏自主研发产品。这既有国产传感器稳定性不可靠，传感器产品缺乏创新的原因，但也有国内科技企业缺乏国产化替代的探索决心，一味跟进国外科技巨头进行产品研发的惰性思路。

目前国内智能传感器厂商多为新兴的初创公司，技术上以仿制跟随为主，自身技术和产品性能还难以获得手机、汽车等大型应用商的信任，产品进入中高端行列依然存在一定困难。价格是一个关键影响因素，由于国际市场较为成熟，国外主流厂商价格已经压的很低，国内厂商又没有技术优势，在市场上难有竞争力。

国内传感器企业一般规模较小，造成我国国内产品线较为单一，产品品种和系列约为国外的30%～40%，标准化系列化程度较差的结果。因此在低端市场，比较易生产的规格产品存在“内卷”现象——重复生产、恶性竞争，最终伤害了市场的有序竞争。

六、产品系列化程度低，难以形成规模应用

在传感器系列中难度较大的产品往往依赖进口，我国产品种类较为齐全的传感器厂家仅占3%左右。由于国内本土企业在产品配套的软件算法环节中渗透率也较低，被欧美如博世、应美盛等IDM企业垄断，提供系统整体解决方案的能力较弱，也因此限制了其产业链上价值的获取能力。

我国传感器企业规模总体偏小，绝大多数属于中小型企业。根据《中国传感器发展蓝皮书》披露的数据，我国现有1600余家传感器企业中，产值过亿元的不足200家，约占总数的13%。即便是中国传感器的上市企业，大部分也集中在百亿市值以下，各市值空间断层明显，中国传感器产业链不够完整、成熟。

汉威科技是国内气体传感器龙头，根据其2021年半年度报告，传感器业务营业收入为1.26亿元，总营业收入为11亿元，传感器业务占比仅为11.5%。士兰微是国内功率半导体龙头企业，其2021年上半年总营收33亿元，MEMS传感器产业营收1.4亿元，仅占4.24%。虽然占比很低，但这些市场份额放在传感器行业却是前列。

从全球传感器产业来看，传感器种类数量多、种类分散、独一门类市场规模小，是传感器产业的最大弱点之一，而我国传感产业的羸弱再次将这个弱点放大。