中国台湾工业感测生态系动起来！

传感器是一种检测装置，用来满足信息传输、处理、显示、存储、记录和控制等要求。过去2年，疫情带动的宅经济加速数字转型与数字升级需求，在感测技术应用有关的解决方案上，越来越百家争鸣。

全球AI化与智慧化带动传感器需求。ReportLinker预估，2025年全球传感器市场规模将达1285.6亿美元，复合年增率为8.86%。中国台湾加入全球传感器竞技舞台是五年前政府开始大力推动时，有没有可能后发先至，工研院提出的Sensing Taiwan感测生态系会是重要的观察指标。

全球传感器市场的发展现况
全球传感器市场稳定发展，增长最快速的地区主要集中在东欧、亚太地区和加拿大。近年来，亚太地区已成为传感器运用最大市场，第二为北美地区，欧洲市场排名第三，其中又以美国、德国、日本占比较高；知名传感器制造商多半集中在欧洲、北美洲与亚洲，如美国的德州仪器、MEAS、霍尼韦尔国际、通用电气等公司；德国的西门子、西克等公司；日本的奥姆龙、基恩斯、横河电机等公司。

传感器是一种检测装置，用来满足信息传输、处理、显示、存储、记录和控制等要求，广泛应用于航天/航空、国防、医疗设备、工农与农业等领域。过去2年，疫情带动的宅经济加速数字转型与数字升级需求，在感测技术的应用上，与防疫、非接触、监控、保健相关的智慧医疗、智慧生活，或与环境扫描、远/近红外线、4D成像雷达等感测技术有关的解决方案越来越百家争鸣。

工研院产科国际研究所数据显示，全球感测模块产值自2020年后逐步攀升，2022年产值达1582.69亿美元，预估2023年产值达1699.89亿美元，2022-2023年年成长率逾7%(图1)。至于2022年中国台湾的感测模块产值达新台币2299.73亿元，预估2023年产值达新台币2419.69元，2022-2023年年成长率逾5%。(图2)



图1 : 中国台湾传感器产业值推估。(Source：工研院)


 
图2 : 全球传感器产业值推估。(Source：工研院)

工研院智能感测与系统科技中心执行长朱俊勋指出(图3)，智慧感测出现不少新需求，尤其是因应高龄化社会产生的智慧生活需求、2035-2050年全球净零永续的智能制造需求，以及电动载具日新月异带动的智慧行动需求。其中，智慧生活又进一步带动元宇宙、虚实扩延、智慧照护、个人化履历、数字治理、智能城市等感测需求；智能制造进一步带动数字转型、低碳转型、自动化感知、回授控制、智能节能制程、系统化管理等感测需求；智慧行动进一步带动电动车/自驾车、无人载具、安全监控、ADAS等感测需求。


 
图3 : 工研院智能感测与系统科技中心执行长朱俊勋。(Source：工研院)

中国台湾的工业传感器应用
就工业感测技术而言，随着前述智慧传感器需求攀升，全球工业传感器不断有新的技术突破，然而中国台湾政府开始推动工业传感器领域才五年时间，起步晚，与全球发展进程相比，仍有相当大的追赶空间。

举例来说，全球工具机技术融合机台多为同时内建传感器，可以读取直接数据，这也是产品的核心价值，如果传感器外挂或组装，只能获得间接数据。国外是内建技术为主，制造与加工过程就能判读结果，中国台湾是外挂或组装为主，设计程序再加工，读取的是间接数据，刀把、电路板等多数产品都循此一模式。若电镀化镀槽要维持镀液浓度，国际上的做法是透过传感器或机器实时检测，中国台湾多数企业仍是找人工执行检测。

朱俊勋坦言，中国台湾与国际有相当差距，主要是因为中国台湾没有能量设计机台，基础能力不够强以至于无法内建传感器，「技术基础是关键，没有掌握核心技术就无法与欧美等国竞争。」

中国台湾目前只有少数业者投入感测技术，许多业者仍在懵懂阶段，多数感测技术仰赖国外业者，缺乏基本的研发能量与技术含量，自然也缺乏产品差异化能力，产业链有待建立。长期仰赖国外传感器模块的结果是，只能单纯撷取资料判读，技术发展受制于人，中国台湾习惯走组装与搭配外挂的快经济模式，久而久之无法累积扎实的基本功，就智慧感测发展来说，处于不利地位。

朱俊勋认为，中国台湾在智慧感测技术的发展上主要面临2大挑战：一是无法掌握智慧感测技术，技术为智慧化根源，中国台湾需要补强Domain专精基盘能量；二是软硬件整合及系统接口链接感测技术有待突破，这部分有待跨整合基盘核心技术建立绩效与扩大成果。但中国台湾具有关键零组件优势，具有整合设计与制造国产化能量，如能善用此一优势，还是有机会累积技术能量，提升国际竞争力。

目前中国台湾在智慧感测基盘技术发展上，智慧生活领域包含拟真触觉、人机互动、智能装置与服务，关键供应链如联发科、硅创、原相、华硕、宏达电、同欣电等；智能制造领域包含预测分析、制程优化、动态监控与效能提升，关键供应链如友嘉、广明、上银、研华、台达电等；智能行动领域包含自动辅助、环境感知、实时判读高度运算，供应链如鸿海、同致、光宝、裕隆、雷虎、扬明光等。

中国台湾工业传感器的技术优劣势
智能感测与系统重视效率、质量、精度与节能(图4)，中国台湾目前在这块领域的发展主要在系统组装及智能化应用，在芯片、组件、模块与传感器的有效数据撷取技术，以及感测、致动、检测、量测技术，还有端运算、判读、回馈等方面仍有极大的进步空间。



 
图4 : 智能感测与系统重视效率、质量、精度与节能。(Source：工研院)

中国台湾适合优先发展的主要需求包含振动、力、视觉感测、雷射3D扫描、非接触式温度、扭力、编码器等具有高附加价值、共通性及使用量大的关键工业传感器；次要发展包含与压力、酸碱成分、镀液分析与气体浓度有关的传感器需求。在传感器自主机盘技术的建立上，中国台湾可以朝客制化导入、价格竞争优势、提供完整软硬件感测技术方案等面向发展。单就力感测技术、振动感测技术、雷射3D扫描感测技术与视觉感测技术而言，目前国产感测技术与国际相比，仍相对落后，不过，近年来因工研院研发能量的累积与带动，中国台湾在振动传感器及视觉感测技术方面有大幅进步(图5)。



 
图5 : 国产感测技术与国际相比，仍有追赶空间。(Source：工研院)

工业传感器产业化推动与分工
朱俊勋认为，可以透过产业链韧性带动智慧感测风潮，毕竟有效的数据才能创造新商业模式与应用价值，而新的应用市场有助催生新的智能感测技术，为带动产业数字转型与节能低碳转型。

工研院智能感测与系统科技中心自今年3月1日起更名，积极投入运作，希望打造Sensing Taiwan生态系，创造中国台湾的3S:Smart、Sensing、System，串联工研院与机械公会、工具机公会、智能自动化与机机器人协会、电子设备协会、电电公会等盟友的力量，链接国研院仪器科技中心、国研院半导体研究中心、产学研感测技术服务等研发能量，共同带动中国台湾的智慧感测发展，希望未来可以吸引更多业者加入，也希望获得更多政府政策面及投资面上的支持。

如果这个平台架构得以落实，有助推动中国台湾的工业传感器产业发展，各供应链可以发挥不同的功能服务，如传感器这一端可以强化芯片标准化设计流程与国际标准测试流程，进行可靠度验证及小量试产；感测模块智能化这一端可以设计客制化模块，透过感测信息融合进行智能化运算；设备商可以自行导入需求或由SI业者协助导入；SI业者可以标准通讯界面、安装与调校，协助整合与通讯并负责维护与排除故障；产线可以视需求自行导入或由SI协助导入。

此一模式有助培植国内传感器制造商，使其有能力提供关键传感器产品而不需受制于国外业者，比方达明机器人在机器手臂上建置视觉传感器技术，一跃成为技术与产品提供者，具有视觉能力的机器人也跳脱单一功能，提高产品竞争力与商品价值，连带提高获利能力。朱俊勋笑说，如果手机智能感测加速度器价值3毛，工业用智能传感器价值可以上看3000美元，工业智慧传感器的获利能力(非组装)相当惊人。

以工研院协助达明机器人视觉机器手臂成标配为例，让机器手臂智慧化以协助判读，一举让达明成为视觉传感器Maker，也同步提高产品竞争力。获得2022 CES创新奖的工研院「RGB-D AI机器人」是全球第一台将3D视觉感测与智能取物做为标准配置的MIT协作型机器人，视觉传感器体积较其他品牌缩小168倍，感测速度提升38.6倍，材质反光的重建率提高2.1倍，并结合AI人工智能，自动标记上万张训练数据，在12小时内快速学习最佳取物策略(图6)。



 
图6 : RGB-D AI机器人。(Source：工研院)

循此模式，五年内工研院已将感测技术成功导入60家业者，包含机器人、工具机/零组件、产业机械、金属运具、纺织/制鞋、PCB/半导体业者，已有高达3000个传感器进行场域验证及应用。

中国台湾愿意扎根或只是放烟火？
未来，这个新世代生态系将锁定智能制造、绿能与环境、个人化装置、自主移动系统、智能商务、智能医疗、智能照护、循环经济等领域，「除了品牌可以带来商机与创造商业模式，技术也能创造商机，中国台湾可以切入制造业技术，累积实力。」

朱俊勋认为，工业用传感器在可见光与红外线(视觉)方面的发展会是未来的发展亮点，工业传感器是非常标准的工业基础技术，「中国台湾有最好的技术工程师，一定要重新打底，不能只赚组装财，国外业者是整合传感器与技术，这些Know-How才是商业价值所在。」

工业感测技术的投入不像消费性传感器，生命周期较短，动辄10年起跳的保固、安全、稳定与耐久特性也代表投入工业感测技术的资金与时间成本更高，除了产学研各单位与业者投入，政府政策长期支持才能吸引更多资源投入，一如过去政府扶植半导体产业，虽然政府自五年前才开始积极投入感测技术，只要开始做，仍有成功的机会。