導言

近年來，傳感器產業正處于飛速發展的黃金時期，我國傳感器市場持續快速增長。物聯網的未來已來，傳感器的爆發期也將到來。在這一進程中，細分行業的隱形冠軍和標桿人物逐漸顯現，如燈塔般照亮產業發展前行之路，引領中國頂尖品牌的不斷涌現，成為科技由大到強的微觀象征。

圍繞如何發展和進一步推動中國傳感器產業在智能時代的技術創新、加速產業發展，中國傳感器與物聯網產業聯盟借助“感知領航標桿人物評選”契機，聯合感知芯視界推出“傳感器國產化的進階之路專家談”系列報道，采訪相關領域的行業領袖和專家，探尋傳感器國產化之路的發展方向。

近日，感知芯視界記者對蘇州慧聞納米科技有限公司（下文簡稱“慧聞科技”）董事長兼首席科學家孫旭輝教授進行獨家訪談。針對氣體傳感器技術演進方向、未來發展趨勢、創新人才培養、傳感器“卡脖子”破局之道和生態產業鏈建設等熱點話題，孫旭輝道出了他對行業發展的見解。

孫旭輝教授 蘇州慧聞納米科技有限公司董事長兼首席科學家

孫旭輝畢業于清華大學后，繼續進修，獲得清華大學碩士學位，香港城市大學材料學博士學位和加拿大西安大略大學博士后。隨后他留在美國國家宇航局工作。

2009年，孫旭輝追隨博導李述湯院士一起到蘇州大學創立了蘇大納米科學與技術學院。作為頂尖技術咖，孫旭輝已在SCI收錄國際期刊上發表論文200余篇，他引8000余次，H-index 50。獲得美國專利3項，PCT專利2項，中國專利40余項。

2014年6月，孫旭輝和他在美國宇航局的同事、還有清華的同學及蘇大畢業的學生組成的科學家團隊在蘇州工業園區成立慧聞科技，專注于先進智能氣體傳感器研發生產并提供智能氣體傳感解決方案和人工嗅覺綜合服務。2018年，慧聞在昆山建成了年產千萬顆MEMS氣體傳感器芯片的生產線。

在訪談中，孫旭輝看好MEMS工藝的氣體傳感器的發展趨勢和應用市場。他認為，MEMS氣體傳感器小體積、低功耗和智能化的發展趨勢在未來會有新的應用市場需求，比如說智能家居家電、品質監測和醫療健康方面的應用將是全新的增長點。

在談到傳感器卡脖子問題時，孫旭輝坦言，其實我們國家在往往買不到傳感器的情況下，我們反而能夠做好傳感器。“不是說我們沒有這個能力，是因為我們之前沒有把‘力’發在這塊，沒有找到突破口。因為能買得到，就不會花更大力量去研發。那現在已經意識到這個情況，加上國產化替代的趨勢，給了企業很好的機會去做深度研發。”

下面讓我們走進這場短暫但富有意義的采訪......

以下是對話內容（有刪減）：

大咖觀點：“氣體傳感器在智能家居、品質監測和醫療健康等應用是完全新的增長點。”

Q：請您介紹一下慧聞在國內首條千萬級MEMS氣體傳感器生產線情況。

孫旭輝：我們的生產線主要是通過MEMS基板加工，然后涂覆納米氣敏材料，封裝形成MEMS氣體傳感器芯片。具有低功耗、小體積、高靈敏度、高選擇性和智能化的優點。因為體積小、功耗低的特點可以組成陣列，加上算法后可以做出一些人工嗅覺的解決方案。

我們這條線目前產能是每年1000萬顆傳感器，且高度自動化。如果后面市場的需求增大，我們很容易做到兩三千萬顆的芯片規模。

Q：請您談談氣體傳感器成本如何？慧聞有哪些降本增效的解決方案？

孫旭輝：一直以來氣體傳感器產業由于其涉及多學科領域，在眾多傳感器種類中屬于技術難度大并且發展緩慢。氣體傳感器的工序和本身的原理以及工藝都比較多，所以相對來說，氣體傳感器的成本相對較高，特別是在工業安全等傳統領域有一些強制性的應用，涉及到產品認證，所以整體成本比較高。

那么做MEMS傳感器有一個非常好的市場前景，就是通過MEMS工藝，將傳統半導體氣體傳感器低成本、批量化生產，大大降低傳統傳感器的生產成本。同時，MEMS氣體傳感器因為在民用、商用等新領域里的規模應用，價格也會隨之下降。

Q：請您談談氣體傳感器的應用市場有多大？后續氣體傳感器的增長點是什么？

孫旭輝：之前我們傳統的氣體傳感器主要應用于環境監測、工業安全和公共安全這三個傳統領域。像環境監測這塊，最近這幾年市場也在快速增長。國外一些統計數據看，在2035年，氣體傳感器在環境監測領域市場可能達到38億美金。氣體傳感器在環境監測、在工業環境這一塊的發展趨勢，也是逐漸趨向物聯網的形式，特別是無線物聯網的形式。

對于剛才說的氣體傳感器小體積、低功耗和智能化的趨勢在未來會有新的應用需求，比如說智能家居家電、品質監測和醫療健康方面的應用，這是完全新的增長點。

比方說，醫療健康方面，大家可以通過呼出的氣體來監測健康狀況和一些疾病的早期診斷。實際上，目前科研階段已經有很多的研究成果，下一步將逐漸進入到商品化和應用階段。

Q：這些都是非常好的增長點，那您認為存在哪些痛點？

孫旭輝：其實痛點也是氣體傳感器發展的難點，因為氣體傳感器是多學科的交叉融合。所以在實際應用中，氣體傳感器的穩定性、使用壽命和選擇性是目前氣體傳感器要解決的痛點問題。目前我們正通過不斷地研發投入來解決氣體傳感器這些痛點問題。

Q：您剛剛提到的這幾個應用領域，也是慧聞科技重點關注和布局的嗎？

孫旭輝：是的，實際上新興的市場是我們比較關注和布局的地方，我們已經在跟一些國內外大型的家電廠商合作，做一些氣味相關的應用方案開發，我們也開放我們的人工嗅覺平臺給廣大客戶去做應用開發。對于傳統的氣體傳感器市場，我們主要是通過MEMS氣體傳感器的物聯網解決方案進入這些領域。

Q：請問慧聞在技術上有哪些核心的競爭力優勢？

孫旭輝：慧聞成立之初，就采用納米技術和MEMS工藝結合，這也是整個半導體產業發展的方向，尤其是傳感器發展方向。在傳感器發展中，MEMS工藝傳感器已經占了70%，所以我們在具體方面也是通過納米技術和MEMS工藝來使得氣體傳感器的競爭優勢更加明顯突出。所以，慧聞會一直在這兩方面發力和發展。

大咖觀點 ：“傳感器公司發展到一定體量和規模，必然會走IDM模式。”

Q：物聯網的發展離不開中傳感器的助力，您認為目前智能傳感領域的行業發展趨勢怎樣？隨著5G、AI的賦能，有哪些新的變化？

孫旭輝：物聯網的信息獲取，第一步是必須依賴于傳感器。如果沒有好的傳感器，數據的獲取是不可靠、不準確的。在物聯網的發展中，我們之前更多關心于它的后端——信息處理和信息傳遞。對于前端信息獲取沒有特別的關注，但隨著物聯網的發展，對于傳感器的依賴和要求會越來越高。

在我國高速發展和國際局勢的情況下，我們國家的傳感器特別是高端傳感器進口的依賴度將近占到80%。所以，智能傳感器的發展對我們國家來說非常重要。國家層面也非常重視，十四五規劃中科技部專門設立智能傳感器專項，來推動智能傳感器的發展。

新的變化就是傳感器是向智能化的發展，這是一個必然趨勢。具體到氣體傳感器是用MEMS工藝做到小型化、低功耗，加上高度集成和智能化就是傳感器的發展方向。

Q：請您談談目前氣體傳感器運用的主流材料和生產工藝有哪些？未來技術上有哪些演進方向？

孫旭輝：因檢測原理不一樣，氣體傳感器種類非常多。市場上主流的氣體傳感器主要分成4個大類。比如說紅外傳感器、電化學傳感器、催化燃燒傳感器和現在量最大的半導體傳感器。

那這4種氣體傳感器原理不一樣，結構材料也不一樣，各自特點、優缺點也非常明顯。目前還沒有一種氣體傳感器能夠代替其他種類，形成“一統天下”的局面。

那這4種傳感器，我覺得至少在中短期是長期共存和互相互補的。那對于氣體傳感器，很多企業都在用不同的先進工藝來做到小型化、微型化，因應用場景不一樣，所以用的工藝路線也不一樣。

目前比較主流的一個方向，特別是在人工嗅覺解決方案上面，大家比較看好的可能有兩個方案，一個就是紅外光譜，解決的是類似于做大型紅外吸收光譜的小型化、微型化。另外一個就是仿生學原理，通過MEMS工藝做小型化、微型化的半導體傳感器，然后做成陣列。

目前來說MEMS工藝做的半導體傳感器，繼承了半導體已有的優勢，又能克服一些缺點。比如說靈敏度選擇性不好，可以通過陣列來解決；功耗大，可以通過MEMS工藝降低功耗。我覺得未來MEMS傳感器，特別是MEMS陣列傳感器的發展是氣體傳感器主流的一個發展方向。

Q：一些國際傳感器企業的技術基本上覆蓋了整個產業鏈，以IDM模式運營，請問慧聞是IDM的模式嗎？國內傳感器企業未來的發展模式會是IDM嗎？為什么？

孫旭輝：實際上目前我們還不是IDM的運營模式。國際上大的傳感器企業基本上是IDM模式為主，原因是因為傳感器的種類和結構非常特殊，哪怕用的都是MEMS工藝。各類傳感器的工藝定制化程度高，很難說有一個代工廠可以代工所有的傳感器。另外，傳感器的KNOW HOW也比較多，都給代工廠代工，會有一些知識產權安全的問題。

其實，IDM模式的特點是資產太重，早期投入太高。國際大企業也不是一開始就做IDM模式，他們是在不斷發展和市場積累中逐漸形成了IDM模式。所以階段不同，模式也不同。運用傳統工藝的完成制造加工的傳感器企業，我們也不叫IDM模式，因為不屬于半導體領域。

對于新型的MEMS傳感器來說，我國絕大多數中小型傳感器企業很多是代工模式。好處是我國MEMS代工廠蓬勃發展，比如中芯國際和華潤微電子等在不斷的投入大型MEMS代工廠，為傳感器的發展提供了非常好的代工平臺。

那對于傳感器公司來說，發展到一定規模，其體量市場和產品種類足夠到可以用自己的產線來做的時候，必然會走IDM模式，這是我的看法。

大咖觀點：“我們能夠在中短期內實現趕超，主要還是靠創新的技術。”

Q：目前業內討論和關注芯片“卡脖子”問題比較多，請您談談國內氣體傳感器有哪些“卡脖子”情況？原因是什么？有什么破局之道？

孫旭輝：剛才，我也提到我國對高端傳感器進口依賴度將近80%。所以有很多傳感器是卡脖子的，特別是一些高端傳感器。

對于氣體傳感器來說也一樣，一些高端的工業用的傳感器都是進口的。特別是像電化學、紅外這種高端傳感器，我們都是沒辦法做到高性能、高質量。

你說過國內有沒有這類傳感器？我們是有的，但在真正高端應用上，我們自己的傳感器還是不敢用。主要原因是積淀不夠。比如氣體傳感器多學科門類的積淀和交叉融合這一塊，從人才和開發經驗上都比較缺乏，需要去彌補。

那現在從國家層面、企業層面也意識到這個問題：以前可以買得到傳感器，那將來買不到的時候怎么辦？其實我們國家在往往買不到的情況下，我們反而能夠做好。不是說我們沒有這個能力，是因為我們之前沒有把“力”發在這塊，沒有找到突破口。因為能買得到，就不會花更大力量去研發。那現在已經意識到這個情況，加上國產化替代的趨勢，給了企業很好的機會去做深度研發。

Q：國產氣體傳感器是否可以在新材料和新應用以及新組合上實現國產化或是占領技術與市場制高點。原因是什么？

孫旭輝：如果我們能夠在中短期內實現趕超，或者說我們進入從落后到并跑甚至領跑的一個局面，主要還是靠創新的技術。

如果一個新技術出現，我們可以在同一起跑線上。比方說，在納米技術和MEMS這個領域，我們實際上不比國外的廠商落后。比如像MEMS氣體傳感器，我們現在的技術水平跟國外已處在并跑的階段，甚至有一些技術我們還處于領先，所以這些是我們的一個機會。

對于傳統的高端傳感器來說，我們可能更多的是要有耐心。全世界巨大的市場在中國，國外的一些技術還需要在我們這個巨大市場上去應用。那在這個過程中，我們更多的是去吸收、學習國外的一些先進技術。在一些傳統傳感器的落后領域，通過長時間的積淀、積累，最后實現趕超。

大咖觀點：“各地推進傳感器產業建設，要有所為有所不為。”

Q：我們了解到高校和研究機構往往以發表論文為評判指標，作為學術界的專家和產業界的行業領袖，請您談談這是否影響到學術界和產業界的緊密合作？

孫旭輝：當然會，因為指標評價標準就是一個指揮棒。但目前來看，從國家層面到學校、科研所已慢慢改善這個情況，不以論文為評判標準。習主席也曾說要把科研成果寫在祖國的大地上，這是個很強的趨勢。我們高校已開始開展多種評價體系，鼓勵并實行多種措施來實現科研成果轉化，建立良好的渠道。

Q：您認為企業應該是扮演怎樣的角色和校方共同去推動傳感器產業發展？

孫旭輝：企業其實是由市場和利益驅動。所以在企業這塊，實際更多是看到了科技給企業的賦能和帶來的利潤。這點如果形成趨勢后，企業對于技術的追求必然成為一個主要的驅動力。特別是現在的科創板，加上北交所成立之后，對企業來說，他覺得科技含量和研發能力可以直接給他帶來效益和利潤。

另外是對于市場，國家在鼓勵轉型，低科技、高能耗的產業慢慢淘汰，那這時候企業就要追求高科技引領產業方向。所以這兩塊形成合力以后，將來企業對于技術追求、科研能力培養以及產業聚集是一個比較大和不可逆轉的趨勢。

Q：全國很多地方都在推進傳感器產業建設。從企業需求產業發展來看，請您對國內各地在打造傳感器和物聯網產業鏈與生態建設提出建議。

孫旭輝：這是好事。從地方政府重視傳感器的發展，可以看到傳感器這個產業的市場前景。實際上，這些都有非常好的市場驅動因素在里邊，有利于我國傳感器的發展。

但是，各地政府在推進傳感器產業建設時不能一窩蜂而上，這種情況最后會傷害到產業的發展。其實，我們國家現在傳感器行業總體來說處在早期。從市場高度依賴進口可以看出，我國特別優質的傳感器企業，還沒有那么多。

各地都在推進傳感器產業的時候，應該首先看到區域優勢、產業優勢以及后端的市場優勢，綜合定義自身傳感器產業的一個方向或領域。要有所為有所不為。

進一步說要有選擇性。不能只要是傳感器企業，就落戶到產業園，不要把傳感器產業做成一個地產。要真正結合地域優勢，比如勞動力優勢、加工優勢或市場優勢，有選擇性的打造一個門類或者幾個種類結合的傳感器產業鏈生態。