《電子技術(shù)應(yīng)用》
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打破西方感知信息技術(shù)壟斷 搶占智能時(shí)代制高點(diǎn)

2015-09-07

  當(dāng)前,以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等為代表的信息技術(shù)加速創(chuàng)新、融合和普及應(yīng)用,一個(gè)萬(wàn)物互聯(lián)智能化時(shí)代正在到來(lái)。感知信息技術(shù)以傳感器為核心,結(jié)合射頻、功率、微處理器、微能源等技術(shù),是未來(lái)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的基礎(chǔ)性、決定性核心技術(shù)之一。尤其是,感知信息技術(shù)不同于傳統(tǒng)的計(jì)算和通信技術(shù),無(wú)需遵循投資巨大、風(fēng)險(xiǎn)極高、已接近物理極限的傳統(tǒng)半導(dǎo)體的“摩爾定律”,而是在成熟半導(dǎo)體工藝上的多元微技術(shù)融合創(chuàng)新,即“More than Moore”/“超越摩爾”。

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  PC時(shí)期Wintel聯(lián)盟壟斷了整整20年,移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)期ARM+安卓又形成了新一輪壟斷。在如今的感知時(shí)代,“超越摩爾”是我國(guó)一個(gè)打破壟斷束縛的難得歷史機(jī)遇,如果加大在此領(lǐng)域的扶持力度,充分發(fā)揮已有的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì),有很大可能在未來(lái)智能時(shí)代實(shí)現(xiàn)趕超發(fā)展,搶占產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)。

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  高度重視感知信息技術(shù)的必要性和緊迫性

  信息技術(shù)從計(jì)算時(shí)代、通訊時(shí)代發(fā)展到今天的感知時(shí)代經(jīng)歷了三個(gè)浪潮:PC的普及產(chǎn)生了互聯(lián)網(wǎng),智能手機(jī)的普及形成了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng),今天傳感器的普及將促成物聯(lián)網(wǎng)。Gartner2014技術(shù)趨勢(shì)報(bào)告顯示,未來(lái)5—10年,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將達(dá)到實(shí)質(zhì)生產(chǎn)高峰期,截至2020年,將有260億臺(tái)設(shè)備被裝入物聯(lián)網(wǎng),這將引領(lǐng)信息技術(shù)邁向智能時(shí)代——計(jì)算、通訊、感知等信息技術(shù)的深度融合萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代。一個(gè)感知無(wú)所不在、聯(lián)接無(wú)所不在、數(shù)據(jù)無(wú)所不在、計(jì)算無(wú)所不在的萬(wàn)聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng),將全面覆蓋可穿戴、機(jī)器人、工業(yè)4.0、智能家居、智能醫(yī)療、智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)、智慧交通等。如果把整個(gè)智能社會(huì)比作人體,感知信息技術(shù)則扮演著五官和神經(jīng)的角色。

  感知信息技術(shù)是未來(lái)智能時(shí)代的重要基礎(chǔ)。智能時(shí)代,物聯(lián)網(wǎng)、傳感器會(huì)遍布在生活、生產(chǎn)的各個(gè)角落。據(jù)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》預(yù)測(cè),到2025年城市地區(qū)每4平方米就會(huì)有一個(gè)智能設(shè)備。智能城市、智能醫(yī)院、智能高速公路等將依靠傳感器實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互連并自動(dòng)做出決策;智能制造通過(guò)在傳統(tǒng)工廠管理環(huán)節(jié)和生產(chǎn)制造設(shè)備之間部署以傳感器為代表的一系列感知信息技術(shù)以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、信息化和智能化。一直以來(lái),美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)都非常重視感知信息技術(shù)的發(fā)展。美國(guó)早在1991年就將傳感器與信號(hào)處理、傳感器材料和制作工藝上升為國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)予以扶持,近年來(lái)更是每年投入數(shù)十億美元用于傳感器基礎(chǔ)項(xiàng)目研究。

  感知信息技術(shù)領(lǐng)域將催生萬(wàn)億級(jí)的市場(chǎng)。感知信息技術(shù)領(lǐng)域涉及材料、傳感器設(shè)備、控制系統(tǒng)以及其上承載的數(shù)據(jù)增值開(kāi)發(fā)和信息服務(wù)。智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備的廣泛普及應(yīng)用,使傳感器設(shè)備需求增勢(shì)迅猛,而無(wú)所不在的傳感器也將引發(fā)未來(lái)大規(guī)模數(shù)據(jù)爆炸,到2020年,來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)將占全部數(shù)據(jù)的一半以上。大數(shù)據(jù)的充分利用和挖掘,還將不斷催生新應(yīng)用和新服務(wù)。預(yù)計(jì)到2020年相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品與服務(wù)供應(yīng)商將實(shí)現(xiàn)超過(guò)3000億美元的增值營(yíng)收,并且主要集中在服務(wù)領(lǐng)域。

  發(fā)展安全可控的感知信息技術(shù)有利于保障國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)安全。我國(guó)是網(wǎng)絡(luò)大國(guó),卻不是網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó),無(wú)論是芯片、操作系統(tǒng),還是應(yīng)用系統(tǒng),受制于人的局面依然嚴(yán)峻。未來(lái),在萬(wàn)物互聯(lián)生態(tài)系統(tǒng)中,從聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜程度和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量來(lái)預(yù)計(jì),這個(gè)網(wǎng)絡(luò)將比現(xiàn)在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)大10倍,安全隱患也會(huì)更多更復(fù)雜,涉及經(jīng)濟(jì)社會(huì)的方方面面。因此,發(fā)展自主可控的感知信息技術(shù),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)感知、收集和處理等最為基礎(chǔ)處理層面的可靠性,對(duì)保障國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)安全至關(guān)重要。

  我國(guó)發(fā)展感知信息技術(shù)具備有利條件

  我國(guó)在感知信息技術(shù)領(lǐng)域具備一定基礎(chǔ)和實(shí)力。近年來(lái),我國(guó)在感知信息技術(shù)方面取得了一定的進(jìn)展,在技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、封裝測(cè)試和市場(chǎng)應(yīng)用等領(lǐng)域均展開(kāi)布局,并初步打通了整體產(chǎn)業(yè)鏈。目前,我國(guó)從事傳感器研制、生產(chǎn)和應(yīng)用的企事業(yè)單位共有2000多家,其中從事微機(jī)電系統(tǒng)MEMS研制、生產(chǎn)的企業(yè)有50多家,產(chǎn)品種類有6000多種,年產(chǎn)量40多億只,市場(chǎng)銷售額突破1000億元。

  同時(shí),在物聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展的帶動(dòng)下,感知信息技術(shù)下游應(yīng)用領(lǐng)域如可穿戴、機(jī)器人、工業(yè)4.0、智能家居、智能醫(yī)療、智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)、智慧交通等的崛起,為感知信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了新的機(jī)遇和動(dòng)力。如今我國(guó)在新型電聲傳感器、指紋傳感器等方面已經(jīng)取得產(chǎn)業(yè)化技術(shù)突破,開(kāi)始大量用于智能手機(jī)、智能汽車等領(lǐng)域,開(kāi)拓了巨大的應(yīng)用市場(chǎng)。

  “超越摩爾”對(duì)我國(guó)是一個(gè)難得的趕超發(fā)展機(jī)遇。與計(jì)算和通訊技術(shù)不同,感知信息技術(shù)是基于成熟的半導(dǎo)體工藝的“超越摩爾”技術(shù)。目前低噪聲、低成本,與MEMS和其他微技術(shù)集成度高的8寸晶圓工藝是制造“超越摩爾”產(chǎn)品的最佳選擇。而我國(guó)擁有豐富的8寸半導(dǎo)體資源,如中芯國(guó)際、華虹宏力、上海先進(jìn)半導(dǎo)體等晶圓廠;此外,上海微技術(shù)工業(yè)研究院也在組建先進(jìn)的“超越摩爾”8寸研發(fā)中試線和世界級(jí)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)。因此,我國(guó)有能力做出“中國(guó)設(shè)計(jì)、中國(guó)創(chuàng)造、中國(guó)制造”具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的“超越摩爾”產(chǎn)品。

  隨著手機(jī)、汽車、工業(yè)和正在興起的物聯(lián)網(wǎng)對(duì)“超越摩爾”產(chǎn)品的需求日益增長(zhǎng),我國(guó)將成為全球最大的市場(chǎng)。因此,如果在關(guān)鍵技術(shù)上進(jìn)一步加以扶持,補(bǔ)齊產(chǎn)業(yè)發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié),我國(guó)可以實(shí)現(xiàn)由跟隨者到領(lǐng)跑者的超越。如果錯(cuò)過(guò)這一機(jī)遇,我國(guó)又將面臨被發(fā)達(dá)國(guó)家在技術(shù)和市場(chǎng)上低端鎖定的窘境。

  從三方面入手提升我國(guó)感知信息技術(shù)自主創(chuàng)新水平

  目前,我國(guó)在發(fā)展感知信息技術(shù)方面仍存在一些問(wèn)題,概括起來(lái)說(shuō)主要是:對(duì)感知行業(yè)的認(rèn)識(shí)不足;企業(yè)規(guī)模小,自主創(chuàng)新困難;產(chǎn)業(yè)化效率低,產(chǎn)業(yè)配套不足;市場(chǎng)跨度大、信息不靈,導(dǎo)致供需對(duì)接渠道不暢。

  基于我國(guó)在感知信息技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀以及面臨的主要問(wèn)題,建議從以下三個(gè)方面采取措施,提升感知信息技術(shù)自主創(chuàng)新水平,從而為未來(lái)智能時(shí)代的到來(lái)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

  第一,加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)。一是大力提升感知信息技術(shù)在國(guó)家集成電路發(fā)展戰(zhàn)略中的地位,將其列入“十三五”、“十四五”規(guī)劃中的發(fā)展重點(diǎn),加大投入,在國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組領(lǐng)導(dǎo)下,成立專門工作組,整合調(diào)動(dòng)各方面資源,負(fù)責(zé)感知信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。二是成立中國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)推進(jìn)聯(lián)盟,制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),促進(jìn)產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈逐步完善。三是針對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)和實(shí)際市場(chǎng)需求,成立若干跨行業(yè)跨部門的工作小組,遴選一些領(lǐng)域開(kāi)展應(yīng)用示范,如面向智能制造,重點(diǎn)發(fā)展機(jī)器人;面向醫(yī)療衛(wèi)生,重點(diǎn)發(fā)展可穿戴設(shè)備和醫(yī)療及輔助設(shè)備;面向環(huán)境保護(hù)和農(nóng)業(yè),重點(diǎn)發(fā)展土壤、水、空氣、重金屬等感知產(chǎn)品,用于環(huán)境監(jiān)控及農(nóng)作物生產(chǎn)管控等。

  第二,建立產(chǎn)業(yè)基金。建議國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金出資5—10億元投入即將成立的“感知信息產(chǎn)業(yè)基金”,吸引企業(yè)、金融機(jī)構(gòu)及社會(huì)資金加入,實(shí)施市場(chǎng)化運(yùn)作、專業(yè)化管理。一是用于重點(diǎn)支持傳感器、微處理器、模擬芯片及功率器件等核心技術(shù)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。二是投資骨干企業(yè)和成長(zhǎng)性中小企業(yè),支持企業(yè)提升技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化能力。三是帶動(dòng)各類風(fēng)險(xiǎn)投資和私募基金進(jìn)行戰(zhàn)略投資和產(chǎn)業(yè)整合,支持企業(yè)開(kāi)展國(guó)內(nèi)外兼并重組。

  第三,支持協(xié)同創(chuàng)新體系建設(shè)。一是圍繞感知信息技術(shù)發(fā)展的重大共性需求,采取政府與社會(huì)資本合作等新機(jī)制,借鑒臺(tái)灣工研院集研發(fā)、工程、資訊、孵化于一體的成功產(chǎn)業(yè)化模式,構(gòu)建以企業(yè)為主體的產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái),如支持以上海微技術(shù)工業(yè)研究院為基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)加速體系的建設(shè)。二是在應(yīng)用市場(chǎng)成熟和產(chǎn)業(yè)集中的地區(qū),建立若干個(gè)產(chǎn)業(yè)加速體系,優(yōu)化全國(guó)布局,避免惡性競(jìng)爭(zhēng)和重復(fù)建設(shè)。三是在《中國(guó)制造2025》制造業(yè)創(chuàng)新中心建設(shè)中設(shè)立感知信息技術(shù)創(chuàng)新中心。

 ?。ㄇS枝:原國(guó)務(wù)院參事;王曦:中國(guó)科學(xué)院院士、中科院上海微系統(tǒng)所所長(zhǎng);楊瀟:上海微技術(shù)工業(yè)研究院院長(zhǎng);陳陽(yáng):賽迪智庫(kù)互聯(lián)網(wǎng)研究所副所長(zhǎng)。)

  名詞解釋

  什么是摩爾定律?

  摩爾定律是由英特爾(Intel)創(chuàng)始人之一戈登·摩爾(Gordon Moore)提出來(lái)的。其內(nèi)容為:當(dāng)價(jià)格不變時(shí),集成電路上可容納的元器件的數(shù)目,約每隔18—24個(gè)月便會(huì)增加一倍,性能也將提升一倍。換言之,每一美元所能買到的電腦性能,將每隔18—24個(gè)月翻一倍以上。這一定律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。


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