前段时间,科技日报发布了系列中国制造 “ 卡脖子 ” 技术文章,其中 传感器 “ 居然 ”“ 榜上有名 ” 。当时,就引发了不少圈外人士的热烈讨论,一个个小小的又无处不在的传感器,怎么还成了高端 “ 卡脖子 ” 技术了呢?
如果各位还对国内抗疫期间,红外传感器缺货事件稍有记忆的话,大概也能理解一些。当时由于核心芯片依赖进口,厂商备货不足,红外传感器彻底被 “ 点爆 ” ,完全跟不上市场需求。
据了解,我国中高端传感器进口占比达 80% ,传感器芯片进口更是达 90% 以上。事实上,与芯片 “ 卡脖子 ” 卡在明处不同,传感器在中国的产业地位,基本上就是一个 “ 黑户口 ” ,无人关注,更遑论举全国之力来建设了。
当人们真正正视并走进产业中,不难发现传感器在中国是一个极其矛盾体的存在。
千亿级规模却难见国产头部厂商
医疗器械界的奇兵 —— 达芬奇手术机器人有 400 多个传感器;名声大噪的波士顿动力狗,要实现自如地翻转跳跃,则需要 1300 多个传感器;博士公司推出的工厂协作机器人助手 APAS ,也内置了上百个传感器。
这个世界的智能制造步伐,半步都不能离开小小的传感器。
据公开数据显示, 2019 年全球传感器市场规模已经达到 1521.1 亿美元(约合 10646.2 亿元人民币),增长率为 9.2% ;其中,中国传感器市场规模为 2188.8 亿元人民币,约占全球市场的 20.56% ,预计到 2021 年,该数值将提升至 2951.8 亿元。
两千多亿的市场容量,放到哪都是一个重磅的存在。
诡异的是,在这么大的市场空间下,竟然鲜有国产巨头冒出。排除消费电子、安防等领域,国产产值超过 1 个亿的企业屈指可数。不仅头部厂商少,其市场也长期游离在资本的视野外。在国家积极推进新基建的背景下,人工智能、工业物联网、边缘计算等产业上下游成为 “ 爆点 ” ,不少实力厂商动辄上亿的融资拿到手软。
而作为无论是要实现人工智能还是万物物联的基石,传感器一直 “ 门庭冷落 ” ,真正关注这一赛道的资本极其少,获得融资的企业更是凤毛麟角。仅「高工机器人」了解到的, 2020 年专注工业级精密传感器厂商中也只是志奋领、海伯森等寥寥数家企业而已。
其融资规模也与火热的人工智能企业相去甚远。这与传感器长期被忽略、市场对其缺乏正确认知有着莫大关系。
精密制造下的低附加值
传感器是多学科、多技术、多领域的融合体,涉及物理、化学、生物基础学科,涉及敏感机理、工艺技术、结构设计、产成品测试、市场应用等全产业链过程,几乎与材料、机械、电子、数学、计算机软硬件、测量、半导体等所有二级学科紧密相关。与此同时,传感器生产工艺复杂、技术要点繁多、流程复杂,被成为 “ 工业艺术品 ” 。
清华大学精密仪器系教授董永贵曾公开表示,传感器技术的研究需要比较长时间的投入,一款传感器的研发,需要 6 年 -8 年才能走向成熟,中国的企业一般不能承受这么长的周期。
尽管传感器本身技术含量高,但单只传感器的价格一般不高。以疫情期间火热的红外测温传感器为例,其平时市场价格基本都在几十块的水平。
国内外企业巨大的利润反差
由于长期从事中低端产品,核心零部件不自主,导致国产传感器厂商长期给人一种挣扎在低利润甚至负利润的印象。事实上,不挣钱并不是这个行业的真实情况。
日本基恩士传感器公司,可以说是日本最挣钱的公司。其 2019 年营业额接近 360 亿人民币,利润方面则达到了惊人的 180 亿,利润率超过 50% ,并且常年保持这一水平。
反观国内, 36 家传感器上市公司, 2019 年其中 40% 的企业利润率低于 5% ,共有 12 家企业出现利润下滑情况,利润为负的企业有 4 家。传感器这种在中国几乎没有建树的行业,却被日本做成了真正的摇钱树。
看到这一利润上的巨大反差,我们不仅要问国产传感器盈利为什么这么难?
以小博大,关键要有用量
对于国产,盈利的第一重困境首先应该是来自供应链。传感器与其它普通元器件不一样,它的芯片、陶瓷基板都严重依赖上游配套,而这些企业大部分分布在国外,国产传感器尚未形成自己的闭环供应链,原材料采购成本变得不可控。
传感器是典型的以小博大的产品,需要足够的出货量才能保证企业的合理利润。以机器人常用的六维力传感器而言,海伯森总经理王国安表示,目前市场一个六维力传感器由于生产工艺、标定校准流程复杂,基本售价都在 3-6 万之间。
而目前的工业机器人平均造价是 12 万左右,这意味着如果新增一个六维力传感器,客户应用成本要增加 25%-50% ,这将成为其在机器人应用中真正落地的一个巨大障碍。
只有客户用得起,并且用得多,传感器厂商才能真正有钱赚。王国安认为,只有当批量应用形成规模效益后,才能把六维力传感器的成本降到可接受的程度;而这个量是以万台为单位,目前国产尚未有达到这一出货量的企业。
抛开六维力传感器这一类高端市场应用,有业内人士表示,在中低端领域,国产价格太便宜了,由于货值低,撑不起大的产值让企业做研发和市场,产品迭代 - 市场升级之间的闭环被割裂,企业陷入低价 - 低利润的死循环。
明治传感器总经理唐可信表示,目前从事传感器生产研发的大部分是小厂商,产品稳定性保持差、研发底子薄决定了其生存空间非常有限。明治传感器本身也有标准传感器产品,但也一直在发力高端,基于多年的技术积累和人才队伍建设,公司产能及销售量处于稳步攀升的阶段中。
如果回归到低利最核心的因素,技术无疑是根本。据了解,一个巴掌大小的日本阵列式传感器能够做到在 10cm*10cm 大小的基质中分布 100 个敏感元件,并且能保持严格的均一、稳定性,其售价达到 10 万元,而国内产品多为一点式的,一般 100 元一个。
鑫精诚总经理吴浩表示,基础材料和生产工艺是国产和国外传感器厂商中的主要差距,而基础材料事关整个制造业。
长期躲在幕后的传感器,看起无处不在,却从未走入制造业的中心。如果失去了底层传感器,何来数字工厂乃至智能制造。这个产业需要更多关注,需要更多的呵护,需要更多的同行者,才能改变这一现状。正如王国安所呼吁的,希望更多优秀的、敢为人先的机器人本体企业、系统集成商等客户能够给与国产高端传感器更多的机会和支持,形成全产业链的合力,实现中国智能制造。
传感器与其它制造业产品一样,必须在批量中检验自身、而后完善自身,才能为产业下游客户提供优质优价的产品。