浅谈国外的传感器是如何发展的？

大而不强的指示计

传感器，是中国制造大而不强的一种温度计。它以近3万种的类别，覆盖所有产业和国民经济的每个角落。它可以精确地衡量出压力、温度、浓度，也同样可以精确地记载中国制造的软肋。在手机射频传感器领域，几乎都是美国博通、Qorvo的天下；在工业测量领域，则是博世、霍尼韦尔的地盘。在智能手机和智能网联汽车现在越来越火爆的MEMS传感器，博世独占天下20%。中国仅仅在少量的传感器领域，如消费者传感器的耳机用MEMS传感器，有歌尔、瑞声等厂家抢回来一部分地盘。在绝大部分工业领域的高端场合，基本都是沦陷。在化工厂应用广泛的差压变送器，中国有两家仪表厂商的出货量超过30万台，但它们所使用的传感器，分别来自日本横河和美国艾默生。而唯一能够提供第三方的传感器，则在2019年被美国一家公司收购。如果一旦断供，化工厂将面临停产的风险。

这种类似的风险，潜藏在仪表、工业母机、大型装备等各个角落。

作为材料、芯片、威廉希尔官方网站 、工艺等各种弱项的乘积，传感器的劣势或许并不意外。作为集机械、光、电于一体的传感器，可能是基础零部件领域最弱势的一个行业。

传感器，彰显了中国基础零部件发展的软肋。

前不着村后不着店的困境

传感器是一个非常特殊的行业。它的产值低，中国市场有2100亿人民币的产值，但却有3万种产品，以形形色色的方式塞满每个角落。中国大约有1800多家传感器企业，很多都是小企业。到处都是小火苗，很难扶持，抵御风险的能力也很弱。即使大企业，利润率也很低。全球MEMS最大的公司美国博通每年收入200多亿美元，利润率可以达到55%；而全球第6大MEMS公司，也就是中国耳机制造商歌尔旗下的歌尔微，年收入在30多亿，但利润率只有10-15%。这种巨大的利润差距，使得企业的研发投入很难加强。更不用提众多收入徘徊在几千万和数亿人民币的中小企业。

传感器的原理透明，但工艺非常复杂，是制造业中少见的带有“手艺”气息的工业品，技术诀窍都是深藏在工艺之中。它很难有爆发性的突破，这也使得传感器融资困难，投资者很容易望而却步。

传感器是一个“前不着村、后不着店”的小产业。它的前面高度依靠芯片、材料、电子信号板的突破，而后面则需要依靠仪表制造商、工程集成商，才能最终到达用户。因此，传感器要靠这个行业自己的力量来发展其实是孤单无助的。全球海洋运输的低速船用发动机完全被两家垄断：德国的MAN和芬兰的瓦锡兰。调速器是船舶发动机的心脏，而这两家往往指定美国的WOODWARD电子调速器，而后者则往往只采用挪威最大的军火商与海工设备制造商——康士伯的传感器。MAN是船用低速发动机的垄断者，对专利授权制造都有严格的要求，不允许轻易更换零部件；而美国Woodward的电子调速器，几乎垄断了船用低速机；康士伯的转速传感器，则是在皇冠上的珍珠。

这意味着，要想打破船用核心传感器的技术垄断，外围至少还有两层垄断局面需要突破。

那么，国外的传感器是如何发展的？

传感器的企业主要有美国、日本、德国、英国、瑞士，也有散落在欧洲的一些国家。细究起来，这些企业主要是三种战术，将一个不起眼、不入眼、不声张的行业，整得风生水起。这正是我们可以借鉴的方式。

策略1：八爪鱼

很多传感器厂家，采用了集团跟随的战略，与更大体量的仪表或者电子公司相结合。反过来说，一些工业巨头的集团发展策略，对传感器采用了明显的品牌矩阵布局。它通过多品牌、多产品在不同领域交叉组合，从而形成了一种八爪鱼术。

作为制造强国，美国尽管有很多低端制造已经永久性地流离本土，很多大牌制造商工厂都在中国，例如霍尼韦尔在中国大陆2020年就有21家生产工厂。但是，这只是一个表象。美国在工业高端制造业依然处于制造食物链的订单支配地位。一层控制一层，多个触角伸展在不同的行业。亦军亦民，亦横亦纵，亦整机亦零部件，美国制造业呈现了一种独特的形态，来控制工业食物链。通过集团化优势和多元化触角，就像是一只八爪鱼，确保即使是在细分市场上只有几千万收入的子品牌依然能够生存。美国仪表厂商与传感器厂商之间，往往采用手心、手背的合体关系，传感器既可以为其他品牌供货，也可以同时确保自己在仪器仪表的核心竞争力。

八爪鱼采用了两层供应链的防控方式。既有第一控链，如仪表：它能控制测量的入口，而且产值容易做大；又有第二控链，如传感器作为防守链。量大面广但体量甚小的传感器，在美国八爪鱼的护卫方式下，获得了稳定的增长。一个中心，八面玲珑。八爪鱼战术撑起了金字塔尖相对狭小的市场。

全球仪表收入排名Top10以内的美国阿美泰克，2021财年收入52亿美元（比2020年大涨20%，很拉风的一年），下面有十多个仪表与传感器品牌。其中的温度、压力、燃油、液位等传感器，可以用在商业航空、军事、工业领域。几乎所有的飞机发动机都会使用它的传感器。它专门有一个传感器、测试与校准部门STC。从这个部门的名字可以看出来，传感器首当其冲，但是，它还是跟测试等其它业务缠绕在一起。而这个部门，不过是阿美特克电子仪器集团的一部分。同样，它还有一个部门是测量与动力部门MPS，同样有传感器业务与之相匹配。它在2021年底收购的英国Alphasense，则是面向空气质量的传感器。这个公司年销售额只有2亿人民币。然而，这可是全球第二大电化学传感器。德国人喜欢“隐形冠军”的说法，其实很多传感器公司就是“微型冠军”，年收入在5亿元人民币之下。它们像是石头缝隙里面尖锐的牙齿，在确定的应用场景之下，它们独一无二。这就是传感器令人惊叹的生态。当然，它现在需要卖身给大的仪表厂家，这就是传感器的生存之道吧。全球第一的英国电化学传感器City，也委身于工业巨头霍尼韦尔。从而造就了传感器领域的八角章鱼术。这四个来自美国、加拿大、德国和英国的公司，分别被并入到机电一体化集团和和电子工业集团。可以看出，仪表集团也都是在世界版图里面找猎物，全球视野的收购。实际上，对于传感器众多偏门的小企业，全球化布局是最值得推荐的商业逻辑。

策略2：糖葫芦串

由于传感器体量太小，而且深藏在仪表或者设备的内部，它很难了解工厂用户的需求，它自身的影响力也是微不足道。在这种情况下，面向终端用户的设备集成商或者工程商，就起到了串联的作用。既做仪表，又做传感器，就是一条路径。

仪表跟传感器的关系最为明显，因为糖葫芦串最容易串起来。通过仪表作为采购方的优势，扶持传感器的发展。HP、佳能的MEMS传感器为什么二十年来一直处于全球Top20的位置？尽管并非是炙手可热的手机传感器的提供商，但是它们的喷墨打印机，采用了自家的MEMS传感器。这种一体化发展的需要，也确保了这些品牌在MEMS传感器的全球市场位置。

糖葫芦串的要义，就是上下腾挪，寻找产业链上的邻居。美国基因测序仪器巨头因美纳Illumina，占领了全球市场70%的份额。然而它最早的业务，却只是做一种微流控芯片，这被称之为“芯片上的实验室”，这种微流控的技术，就是在一片很小的玻璃流道上进行生物化学反应，用芯片进行计算，用传感器传递信号，可以用于检测DNA或者RNA特定部位的变化。它从美国一家大学孵化出来技术之后，迅速就完成了上市。但这种生意一方面是躲在幕后， 一方面则是生意太小。于是2007年它向下游大大迈出一步，收购了测序仪器公司Solexa，正式进军基因测序市场。然后就是一系列凌厉的并购和扩张，这正是仪表巨头一贯的做法。用了十年时间，基本垄断了全球基因测序的上游（测序仪）。

思百吉Spectris是英国工业革命所留下的少数回声之一，这家百年老店保持了精密制造的领先位置。多年来一直通过并购和剥离的方式，聚焦在测量领域。2021年的收入超过了100亿人民币。体量不大，但却高度聚焦。旗下十多个品牌的仪表，也保留了很多传感器的制造，加强对这些仪表的支撑。就在今年五月份，它以5.4亿美元收购了位于美国的压电加速度计和传感器制造商Dytran，广泛用于航天航空和汽车领域。这对于它原有的仪器测量的核心能力，是一个非常大的补充。

这种现象，现在也在被国内厂商采用。重庆川仪是国家三大三小唯一幸存的一家还能打的国营仪表公司。在化工压力仪表方面是国内的领跑者，它正在建立自己的传感器和芯片基地，就是向前端开拓。有了后端的应用，如果能够攻克传感器的技术难题，对于一家企业保持核心竞争力非常重要，这也是国内突破的第一种方式。天津宜科的光电传感器正在向日本欧姆龙挑战，就是借助于它的产线集成的工程化能力，嫁接在日渐崛起的国产动力电池产业。中国汽车行业的工厂建造，多年来一直垄断在外资企业手中，图纸、机器、零部件，都是国外直接指定，中方没有话语权。而现在，宁德时代、比亚迪等拥有自己的设计权和决定权，工程集成商也开始尝试国内传感器。于是像天津宜科的传感器布线系统，就可以进入产线，从而得到快速的发展。而在以前，根本没有进场的机会。

在产业链条上，串来串去，传感器这棵树就活了。这就是糖葫芦串的价值吧。有了更大的体量和传感器能力，打通技术、产品到市场，下一步才能将传感器带入正常发展的轨道。

策略3：车辐条

要是没有了大集团在背后的依托，独立的传感器厂家该如何生存呢？这就需要一种协同效应。 

这意味着，一个传感器公司，一定需要覆盖多个行业，才能分摊基础研发成本。这要求对各个行业都有认识，这其实也是最难的。但这正是很多小的传感器公司。瑞士奇石乐公司，也是独门心思只做传感器，2021年收入达到28亿元人民币。在汽车行业的动力性测试台、动力总成、轮胎测试等都离不开它的精确测量。它有70%的收入来自汽车行业。与此同时，在航天、工业领域，都有它的尖端传感器。它在机床领域的高端传感器，几乎无人可以替代。六维力度的压电式传感器，用于机床切削力测试，一套需要六十万元。通过在不同领域，找到了似非而是的多种应用场景，奇石乐才能单单以传感器的业务而滋润地活下来。

传感器这种向极限求生存的产业形态，呈现了一种与众不同的“微批量不经济”的产品现象。许多产品只能用在很特殊的场合，用量很少，投入研发肯定不划算。那么奇石乐等公司的收入，如何能够补偿研发投入？

这是一种向底层技术纵深的技术向心力现象。对于奇石乐而言，无论是枪管爆炸压力、还是发动机缸体燃烧压力、或者是机床切削力，这些都是基于压电技术的延展应用。奇石乐传感器，正是通过“一根轴心多根辐条”的方式，突破底层技术，向周边进行扇形辐射，从而解决“微批量不经济”的现象。它可以从很小批量的传感器，稍加改动，切换到量大的传感器。

这是一种横穿赛道的能力，它需要底层技术的突破，而不能仅仅做应用与集成。这就需要深挖基础技术，而这些技术往往依靠高校院所。这需要建立一种强有力的成果转化机制，让传感器厂家，能跟高校建立紧密合作的方式；与此同时，还需要用户工艺知识的倒灌给传感器厂家。只有建立一种联合机制，保证高校-企业-用户的三方串联机制，才能实现不同工艺的多种行业突破。

小记：顶层设计

发达国家的传感器，其实是藏在三道护城河之下。首先是传感器自身的突破能力，其次是仪表和装备的能力。而在这两道护城河之外，还有第三道防守链，那就是对大行业的工艺渗透。例如在化工、船舶等领域，无论是设计还是运营，所涉及到的行业知识和专业工艺包，发达国家工程咨询公司的话语权很重，这样它很容易向采购方施加影响力。比如买一套美国企业设计的天然气生产线，那么这种工程所推荐的配套仪表，往往就总会落在美国品牌的手中。

通过多年的发展并购，国外仪表和传感器通过航空母舰编队，以及层层嵌入到核心设备的方式，树立了垄断性的优势。从传感器，到成品仪器之间，再到大型应用场合的连环式衔接，这是一种从头到脚的国家供应链攻防战略。

而在中国，仪表与传感器行业仍然处于帆船的集结阶段。中国制造大而不强，而仪表行业甚至连大都称不上，只能说多而不大。国内仪表领头羊站在国外仪表厂商面前，只能算是零头。即使如此的体量，也仍然建立在国外传感器的基石之上。国产传感器体量小且群龙无首，再加上传感器厂商和仪表厂商之间互动极差，形成了松松散散的产业形态。

中国发展传感器，需要重新思考产业发展的形态。一层包一层的“洋葱术”模式，是可以借鉴的方式。无论是八爪鱼模式的大集团，还是糖葫芦串的上下游纵深拓展，或者车辐条模式，利用同心技术覆盖多个行业。这些需要一个顶层设计，从而破解传感器独有产业堡垒。仅仅凭国内很多传感器企业，在单个行业、单打独斗的拼杀，是无法破局的。如果要振兴传感器，从而真正支撑中国制造走向强国，需要建立从前到后的贯通式策略。 

作者简介

林雪萍：北京联讯动力咨询有限公司总经理，天津大学精仪学院兼职教授