启泰“传感中国芯”的湖南担当
——解读中国首条压力传感芯片量产线背后的故事
■ 李 治
（刊载于《湖南日报》2021年12月1日10版）
#中国科技##传感器#
不久前，在国家智能传感器创新中心等单位主办的第二届中国智能传感大会上，湖南启泰传感科技有限公司（简称：“启泰公司”或“启泰”）被评为“2021感知领航年度杰出创新企业（成长型企业组，全国总共三家）”，公司董事长兼总经理王国秋被评为“2021感知领航八大标杆人物之一”。作为唯一代表，为湖南捧回行业盛会的最高荣誉。
传感器是物联网、大数据、人工智能、智能制造等新一代信息技术的感知基础和数据来源，已经成为推动数字经济转型升级与高质量发展的关键基础与重要引擎。
从人类社会发展趋势表明，传感器的需求量将随着经济和科技进步而水涨船高。《第三次工业革命》和《零边际成本社会》作者杰里米·里夫金甚至曾大胆猜想，“2030 年，全球应用的传感器数量将从 2013 年的 35 亿个突飞猛进到超过 100 万亿个，人与自然环境通过传感器紧密相连。”
近些年来，随着国际产业竞争格局的变化，全球万亿级传感器产业格局重新洗牌。这为智能传感器国产化带来新的挑战与机遇。
制造业正朝着数字化、智能化的方向转型，传感器的大量使用将是传统制造业实现高质量发展的必然选择，这为传感器企业的发展提供了前所未有的机会。
王国秋介绍，在工业控制、石油石化、采油炼油、航空航天、城市管网监测、工程机械、汽车等领域，压力传感器使用非常广泛。如一辆传统燃油汽车上面，压力传感器超过20颗。在未来发展中，压力传感器会趋向微型化、内置化、数字化、网络化方向发展。
产业竞争为传感器打开巨大的市场机会，正是检验企业技术真功夫的关键时刻。
“我不能说启泰的产品超过了欧美国家，但至少不会逊色。”启泰公司所在的长沙是工程机械之都，全球50强中，有4家在此地。
长沙工程机械产业规模全国第一，但液压传感器作为关键零部件还长期依赖进口。两年前，启泰量产线通线，长沙乃至全国工程机械产业的液压传感器配套需求均可实现自主可控。
经过对产品的严格筛查，启泰公司今年已是本土三一集团、中联重科、山河智能等工程机械巨头的合格供应商。
沈阳国仪检测技术有限公司等业内权威机构的抽查检测结果表明，由工程机械类客户单位送检的启泰传感器，各项指标均达到优良水平。大部分指标甚至高于国外一流企业的产品。
王国秋提到一件趣事，一家企业在对启泰公司产品的反复测试中，发现其各项性能指标好得超乎预期。怀疑启泰特意挑好的送检。有一次搞了个突然袭击，派人直接上门，找到库房挑了一些刚出产的产品去测试。结果发现，性能指标和之前的测试完全一致。
【自主可控】 传感器虽小作用大
在我国民用市场完全空白的金属基MEMS压敏芯片领域翩翩起舞，开启自主可控的全新技术时代，启泰公司凭什么这么牛？其技术产业化的价值到底有多大？
早些年，我国对传感器的发展有很大的争议。很多人认为传感器非常重要，需要国家加大力度来支持。但也有一种声音说，传感器单体价值不高，发展起来非常难，中国没有必要去做，用国际上现成的产品就好。美其名曰，产业分工。
王国秋介绍，我国自己能够生产的传感器敏感芯片占据份额不到10%。比如压敏金属基芯片，国产率不到0.5%。国内民品市场国产芯片，在启泰量产之前，颗粒无收。
“没有传感器，什么设备的能力都发挥不出来。所以传感器单个价值不大，但作用巨大。” 王国秋说，我国去年起加大对传感器研发的支持力度。但这种支持多从研究型出发，忽略了产业型。而产业化主要靠各种设备、工艺来保障。如果在特种工艺和设备上没有投入的话，产业化不可能有结果。
王国秋说，传感器敏感芯片生产线不像一般的集成电路产线那样具有通用性，一条传感器敏感芯片线，往往只能做很少种类的产品。比如说做温度传感器的产线不能做压力传感器，反之亦然。
“尽管单条线3到5亿元的投资看起来不大，但是由于传感器的种类太多，要把这两三万种传感器敏感芯片都做全，这个投资也是一个巨大的数额。”王国秋表示，传感器敏感芯片短期内完全自主可控有困难，有些传感器芯片不花10-20年时间是做不好的。
创新不是空喊口号，没有速成法，不经过长期积累是无法创新的。
基于科学预见和科学家情怀，启泰在压力传感器产业化这条道路进行了长期的艰辛探索。
启泰作为一个民营企业，在国家早期没有一分钱的投入下，在这个“高技术门槛、高资金门槛、高人才门槛”的微机电领域，以不管企业是否实现盈利，也一定要研发出“传感中国芯”，在产品价格与质量上与国外竞争的目标。凭借着满腔热诚和湖南人“吃得苦、霸得蛮、耐得烦”的秉性，王国秋最终坚持了下来。
在“十四五”开局之年，国家已将微机电系统作为集成电路的特色工艺纳入到了“十四五”前沿攻关技术领域，“传感中国芯”真正迎来了发展的春天。
【研发历程】 这把剑磨了十五年
压力传感器的核心技术是敏感芯片，从相关技术的研发到量产，王国秋这把剑磨了15年。
王国秋是从事“中国芯”较早的一批科研人员。早年在国防科技大学工作，后任湖南师范大学数学与统计学院教授、博士生导师。曾获得全军科技进步一等奖和二等奖，主持过4项国家级集成电路项目，湖南省政府曾给其记一等功。
2006年，王国秋研究重心转向应用广泛的压敏芯片和传感器，并决定走产业化道路。但是，压敏芯片的研制难度远超王国秋的预料。实验数不胜数，纽扣般大小的基底材料一箩筐、一箩筐的被烧坏。仅从2019年通线开始，调试工艺和设备用的芯片就消耗了1.9万颗。
但他的投入几近痴迷，这些年心无旁骛，没有做过其他投资。别说不赚快钱做房地产，连自己的住房都一直没有买，股票从没开过户。
研发是有风险的，因为一旦卡在一个环节上过不去，意味着前面的所有投入都白费。
面对各种困境，王国秋也有过几近崩溃、差点放弃的时刻，“要买材料、买设备、做实验，200万元很快就没了，还欠下了一屁股债，过年都有人上门讨债。还好，最终挺过来了。”
2013年，符合国际主流技术的压敏芯片关键技术终于破冰。这不是简单地重复国外的技术，而是一场颠覆性原创，研发了全新的功能材料和电路布局。
2016年开始建量产中试线，2019年，启泰的一条规范的高标准金属基压敏芯片生产线建成，从材料、核心技术、关键工艺和设备，到厂房的设计、芯片检测、封装均由启泰团队自主完成。
这是国内第一条量产线，也是目前唯一的一条。
自此，启泰攻克了“传感中国芯”生产全流程的难题，填补了我国规模化生产线的空白。
长沙市工程机械协会常务副会长兼秘书长吴京生说，启泰生产的芯片，是中国目前很少几类能与国际先进同类芯片相PK的芯片产品，是真正填补市场空白的具有核心竞争力的技术产品。
通线的喜悦实在是太短暂。还没有来得及好好休息一下，意料之中的“拦路虎”很快又出现了。芯片产线最麻烦的是良率、产能双爬坡，启泰生产线的第一批下线产品合格率不到20%。于是，启泰人开始了艰苦的良率爬坡。
所谓的良率爬坡，就是攻克产线里几十套生产工艺，任何一套工艺没有攻克，生产就会在这个环节停摆。例如，在光刻环节，由于进口的光刻胶不适合金属基底，启泰人硬是“跨界”配置出了自己的光刻胶，定制出了自己的光刻机。没有专用光刻机，生产效率是不可能提升的，产品的品质更无法保证。在产线建设中，由于芯片的基底不是硅材，由此导致传统的设备失效，这样的学费交了许多。如研磨机也是由国内知名厂商定制的，但它达不到对粗糙度的要求，第一台研磨机就交了学费。
又是一年半时间的努力，在产线上喂了1.9万颗基底，启泰产品现在的良率终于稳定在95%上下。
“在这个行业里面，95%良率是目前的天花板了。”王国秋自豪地说。
产能爬坡也在同步进行。启泰第一条线的设计产能是每年600万颗。目前正在根据市场的需求，逐步释放产能。
不久的将来，启泰首条线每年可生产600万颗金属基压敏芯片和数百万支传感器，年产值可达10亿元。
【湖南力量】 “三个高地”生力军
11月28日上午，中国共产党湖南省第十二次代表大会在省人民会堂胜利闭幕。
在全面落实“三高四新”战略定位和使命任务，为全面建设富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化新湖南而努力奋斗的历史号角声中，启泰正加快启动第二条生产线的建设。产品专门针对新能源汽车，年产值将达到50亿元，可填补我国汽车传感器这类芯片领域产线的空白。
今年的省政府工作报告明确提出，要重点抓好十大技术攻关项目。其中列出的“湘潭大学碳基生物等先进传感器件项目”提到，湘潭大学、启泰传感等正在研制的传感器，突破碳基场效应晶体管传感器和我国工程机械、汽车产业液压装备发展的高性能压力传感器关键瓶颈技术，实现液压装备金属基薄膜压力传感器芯片产业化，建设液压装备压力传感器封装生产线，实现进口替代，提升我省工程机械关键核心零部件配套能力。
不久前，建设银行给予启泰传感授信1.39亿元，第一笔款项8000万元已到账。这些资金主要用于芯片产能的建设上。
建行浏阳支行行长章卓说，建行以服务全省全面落实“三高四新”战略定位和使命任务、增强服务国家建设能力为己任，今年以来，通过“五大行动”已对重点高科技型企业实现了走访的全覆盖。“对湖南十大攻关项目启泰的支持，得益于省行浓厚的创新氛围和创新实力。在省行直接指导下，我们通过产品创新，克服了公司处于初创期在融资上的系列限制，成功实现授信，这在金融支持科技企业发展上有较强的示范意义。基于启泰在传感器领域的核心地位，我们会长期合作而不仅仅是微风拂面式的短期支持。”
11月中旬，中国安全应急产业大会创投交易会发布项目评审结果，启泰公司“智慧消防物联网监测系统”入选为50大优秀项目之一，项目的核心支撑点就是启泰芯片在低压领域的重大突破。在国际上，这类芯片的最低测压只能到1MPa。而启泰芯片的最低测压可以到0.2MPa，将测量能力下探了两个数量级。
此前，长沙银行对启泰的预授信高达20亿元，积极支持启泰传感进军智慧消防领域。
今年5月29日，湖南省传感器产业促进会第一次会员大会在长沙召开，王国秋当选第一届会长。
湖南省传感器产业促进会的成立，是传感器产业发展的一座里程碑。
在启泰等行业龙头企业带动下，促进会将加快传感器关键核心技术攻关，攻克关键技术，发挥传感器产业促进会引领、规范、协调、服务的重大作用，未来将引导全省人工智能与传感器产业快速健康发展，助力湖南省打造成为传感器产业强省，为建设现代化新湖南贡献力量。
“传感器核心是敏感芯片，在相当长的时间内敏感芯片还是我国的短板。”展望未来，王国秋表示将继续攻坚克难，为我国制造业屹立于世界民族之林，为湖南全面落实“三高四新”战略定位和使命任务，作出新的应有贡献！
——解读中国首条压力传感芯片量产线背后的故事
■ 李 治
（刊载于《湖南日报》2021年12月1日10版）
#中国科技##传感器#
不久前，在国家智能传感器创新中心等单位主办的第二届中国智能传感大会上，湖南启泰传感科技有限公司（简称：“启泰公司”或“启泰”）被评为“2021感知领航年度杰出创新企业（成长型企业组，全国总共三家）”，公司董事长兼总经理王国秋被评为“2021感知领航八大标杆人物之一”。作为唯一代表，为湖南捧回行业盛会的最高荣誉。
传感器是物联网、大数据、人工智能、智能制造等新一代信息技术的感知基础和数据来源，已经成为推动数字经济转型升级与高质量发展的关键基础与重要引擎。
从人类社会发展趋势表明，传感器的需求量将随着经济和科技进步而水涨船高。《第三次工业革命》和《零边际成本社会》作者杰里米·里夫金甚至曾大胆猜想，“2030 年，全球应用的传感器数量将从 2013 年的 35 亿个突飞猛进到超过 100 万亿个，人与自然环境通过传感器紧密相连。”
近些年来，随着国际产业竞争格局的变化，全球万亿级传感器产业格局重新洗牌。这为智能传感器国产化带来新的挑战与机遇。
制造业正朝着数字化、智能化的方向转型，传感器的大量使用将是传统制造业实现高质量发展的必然选择，这为传感器企业的发展提供了前所未有的机会。
王国秋介绍，在工业控制、石油石化、采油炼油、航空航天、城市管网监测、工程机械、汽车等领域，压力传感器使用非常广泛。如一辆传统燃油汽车上面，压力传感器超过20颗。在未来发展中，压力传感器会趋向微型化、内置化、数字化、网络化方向发展。
产业竞争为传感器打开巨大的市场机会，正是检验企业技术真功夫的关键时刻。
“我不能说启泰的产品超过了欧美国家，但至少不会逊色。”启泰公司所在的长沙是工程机械之都，全球50强中，有4家在此地。
长沙工程机械产业规模全国第一，但液压传感器作为关键零部件还长期依赖进口。两年前，启泰量产线通线，长沙乃至全国工程机械产业的液压传感器配套需求均可实现自主可控。
经过对产品的严格筛查，启泰公司今年已是本土三一集团、中联重科、山河智能等工程机械巨头的合格供应商。
沈阳国仪检测技术有限公司等业内权威机构的抽查检测结果表明，由工程机械类客户单位送检的启泰传感器，各项指标均达到优良水平。大部分指标甚至高于国外一流企业的产品。
王国秋提到一件趣事，一家企业在对启泰公司产品的反复测试中，发现其各项性能指标好得超乎预期。怀疑启泰特意挑好的送检。有一次搞了个突然袭击，派人直接上门，找到库房挑了一些刚出产的产品去测试。结果发现，性能指标和之前的测试完全一致。
【自主可控】 传感器虽小作用大
在我国民用市场完全空白的金属基MEMS压敏芯片领域翩翩起舞，开启自主可控的全新技术时代，启泰公司凭什么这么牛？其技术产业化的价值到底有多大？
早些年，我国对传感器的发展有很大的争议。很多人认为传感器非常重要，需要国家加大力度来支持。但也有一种声音说，传感器单体价值不高，发展起来非常难，中国没有必要去做，用国际上现成的产品就好。美其名曰，产业分工。
王国秋介绍，我国自己能够生产的传感器敏感芯片占据份额不到10%。比如压敏金属基芯片，国产率不到0.5%。国内民品市场国产芯片，在启泰量产之前，颗粒无收。
“没有传感器，什么设备的能力都发挥不出来。所以传感器单个价值不大，但作用巨大。” 王国秋说，我国去年起加大对传感器研发的支持力度。但这种支持多从研究型出发，忽略了产业型。而产业化主要靠各种设备、工艺来保障。如果在特种工艺和设备上没有投入的话，产业化不可能有结果。
王国秋说，传感器敏感芯片生产线不像一般的集成电路产线那样具有通用性，一条传感器敏感芯片线，往往只能做很少种类的产品。比如说做温度传感器的产线不能做压力传感器，反之亦然。
“尽管单条线3到5亿元的投资看起来不大，但是由于传感器的种类太多，要把这两三万种传感器敏感芯片都做全，这个投资也是一个巨大的数额。”王国秋表示，传感器敏感芯片短期内完全自主可控有困难，有些传感器芯片不花10-20年时间是做不好的。
创新不是空喊口号，没有速成法，不经过长期积累是无法创新的。
基于科学预见和科学家情怀，启泰在压力传感器产业化这条道路进行了长期的艰辛探索。
启泰作为一个民营企业，在国家早期没有一分钱的投入下，在这个“高技术门槛、高资金门槛、高人才门槛”的微机电领域，以不管企业是否实现盈利，也一定要研发出“传感中国芯”，在产品价格与质量上与国外竞争的目标。凭借着满腔热诚和湖南人“吃得苦、霸得蛮、耐得烦”的秉性，王国秋最终坚持了下来。
在“十四五”开局之年，国家已将微机电系统作为集成电路的特色工艺纳入到了“十四五”前沿攻关技术领域，“传感中国芯”真正迎来了发展的春天。
【研发历程】 这把剑磨了十五年
压力传感器的核心技术是敏感芯片，从相关技术的研发到量产，王国秋这把剑磨了15年。
王国秋是从事“中国芯”较早的一批科研人员。早年在国防科技大学工作，后任湖南师范大学数学与统计学院教授、博士生导师。曾获得全军科技进步一等奖和二等奖，主持过4项国家级集成电路项目，湖南省政府曾给其记一等功。
2006年，王国秋研究重心转向应用广泛的压敏芯片和传感器，并决定走产业化道路。但是，压敏芯片的研制难度远超王国秋的预料。实验数不胜数，纽扣般大小的基底材料一箩筐、一箩筐的被烧坏。仅从2019年通线开始，调试工艺和设备用的芯片就消耗了1.9万颗。
但他的投入几近痴迷，这些年心无旁骛，没有做过其他投资。别说不赚快钱做房地产，连自己的住房都一直没有买，股票从没开过户。
研发是有风险的，因为一旦卡在一个环节上过不去，意味着前面的所有投入都白费。
面对各种困境，王国秋也有过几近崩溃、差点放弃的时刻，“要买材料、买设备、做实验，200万元很快就没了，还欠下了一屁股债，过年都有人上门讨债。还好，最终挺过来了。”
2013年，符合国际主流技术的压敏芯片关键技术终于破冰。这不是简单地重复国外的技术，而是一场颠覆性原创，研发了全新的功能材料和电路布局。
2016年开始建量产中试线，2019年，启泰的一条规范的高标准金属基压敏芯片生产线建成，从材料、核心技术、关键工艺和设备，到厂房的设计、芯片检测、封装均由启泰团队自主完成。
这是国内第一条量产线，也是目前唯一的一条。
自此，启泰攻克了“传感中国芯”生产全流程的难题，填补了我国规模化生产线的空白。
长沙市工程机械协会常务副会长兼秘书长吴京生说，启泰生产的芯片，是中国目前很少几类能与国际先进同类芯片相PK的芯片产品，是真正填补市场空白的具有核心竞争力的技术产品。
通线的喜悦实在是太短暂。还没有来得及好好休息一下，意料之中的“拦路虎”很快又出现了。芯片产线最麻烦的是良率、产能双爬坡，启泰生产线的第一批下线产品合格率不到20%。于是，启泰人开始了艰苦的良率爬坡。
所谓的良率爬坡，就是攻克产线里几十套生产工艺，任何一套工艺没有攻克，生产就会在这个环节停摆。例如，在光刻环节，由于进口的光刻胶不适合金属基底，启泰人硬是“跨界”配置出了自己的光刻胶，定制出了自己的光刻机。没有专用光刻机，生产效率是不可能提升的，产品的品质更无法保证。在产线建设中，由于芯片的基底不是硅材，由此导致传统的设备失效，这样的学费交了许多。如研磨机也是由国内知名厂商定制的，但它达不到对粗糙度的要求，第一台研磨机就交了学费。
又是一年半时间的努力，在产线上喂了1.9万颗基底，启泰产品现在的良率终于稳定在95%上下。
“在这个行业里面，95%良率是目前的天花板了。”王国秋自豪地说。
产能爬坡也在同步进行。启泰第一条线的设计产能是每年600万颗。目前正在根据市场的需求，逐步释放产能。
不久的将来，启泰首条线每年可生产600万颗金属基压敏芯片和数百万支传感器，年产值可达10亿元。
【湖南力量】 “三个高地”生力军
11月28日上午，中国共产党湖南省第十二次代表大会在省人民会堂胜利闭幕。
在全面落实“三高四新”战略定位和使命任务，为全面建设富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化新湖南而努力奋斗的历史号角声中，启泰正加快启动第二条生产线的建设。产品专门针对新能源汽车，年产值将达到50亿元，可填补我国汽车传感器这类芯片领域产线的空白。
今年的省政府工作报告明确提出，要重点抓好十大技术攻关项目。其中列出的“湘潭大学碳基生物等先进传感器件项目”提到，湘潭大学、启泰传感等正在研制的传感器，突破碳基场效应晶体管传感器和我国工程机械、汽车产业液压装备发展的高性能压力传感器关键瓶颈技术，实现液压装备金属基薄膜压力传感器芯片产业化，建设液压装备压力传感器封装生产线，实现进口替代，提升我省工程机械关键核心零部件配套能力。
不久前，建设银行给予启泰传感授信1.39亿元，第一笔款项8000万元已到账。这些资金主要用于芯片产能的建设上。
建行浏阳支行行长章卓说，建行以服务全省全面落实“三高四新”战略定位和使命任务、增强服务国家建设能力为己任，今年以来，通过“五大行动”已对重点高科技型企业实现了走访的全覆盖。“对湖南十大攻关项目启泰的支持，得益于省行浓厚的创新氛围和创新实力。在省行直接指导下，我们通过产品创新，克服了公司处于初创期在融资上的系列限制，成功实现授信，这在金融支持科技企业发展上有较强的示范意义。基于启泰在传感器领域的核心地位，我们会长期合作而不仅仅是微风拂面式的短期支持。”
11月中旬，中国安全应急产业大会创投交易会发布项目评审结果，启泰公司“智慧消防物联网监测系统”入选为50大优秀项目之一，项目的核心支撑点就是启泰芯片在低压领域的重大突破。在国际上，这类芯片的最低测压只能到1MPa。而启泰芯片的最低测压可以到0.2MPa，将测量能力下探了两个数量级。
此前，长沙银行对启泰的预授信高达20亿元，积极支持启泰传感进军智慧消防领域。
今年5月29日，湖南省传感器产业促进会第一次会员大会在长沙召开，王国秋当选第一届会长。
湖南省传感器产业促进会的成立，是传感器产业发展的一座里程碑。
在启泰等行业龙头企业带动下，促进会将加快传感器关键核心技术攻关，攻克关键技术，发挥传感器产业促进会引领、规范、协调、服务的重大作用，未来将引导全省人工智能与传感器产业快速健康发展，助力湖南省打造成为传感器产业强省，为建设现代化新湖南贡献力量。
“传感器核心是敏感芯片，在相当长的时间内敏感芯片还是我国的短板。”展望未来，王国秋表示将继续攻坚克难，为我国制造业屹立于世界民族之林，为湖南全面落实“三高四新”战略定位和使命任务，作出新的应有贡献！
【2021汽车季】实现真正运输变革过程中C-V2X测试的必备内容
C-V2X为我们带来了全新的基于不断运动的，甚至在网络之间移动的设备之上的动态功能，而这些设备对关键任务有性能指标的要求。欢迎了解如何设计C-V2X测试战略，让高质量的产品以更快的速度投放市场。
——
车对万物（V2X）通信有希望实现交通运输的彻底变革。是更高的安全性，更高效的交流，还是更清洁的环境？人们的期望永无止境。
全球市场都看好蜂窝V2X（C-V2X）技术，希望通过它来实现更广泛的连接普及性，以及压低部署成本的机遇。毕竟，与将基于Wi-Fi的专门用途802.11p DSRC技术融入现有基础设施相比，使用现有的蜂窝通信塔可以实现更快、更廉价的部署过程。此外，中国正在对C-V2X标准化，因此该领域将不会缺乏包含丰富实质内容的部署经验，而世界其它地区可以将这种经验集成到自己计划中的产品和试验当中。
C-V2X面临的挑战不可避免
随着5G与4G/LTE的融合，确保关键联网车辆数据在这两种网络类型之间的平稳交接就变得非常重要。例如，在交通严重拥堵的区域，如果大量的车辆都尝试同时发送和接收数据，扩展能力就成为一个关键问题。接下来，还有满足安全相关应用所涉及严格时延要求的挑战。在这方面，不足一秒的误差可能带来的是生死之间的差异。除此之外，支持C-V2X的网络、基础设施和设备所具备的安全性也将是一项需要不懈追求的目标。
经过十余年的规划、试验和标准制定过程之后，V2X最终将驶上实际的道路，而且没有任何犯错的空间。现在，各利益攸关方最关心的问题就是，如何确保推广过程一帆风顺。
在这一过程中，发挥关键作用的就是能够以极高的精度诊断出各类问题及其根源的先进测试战略。
设计道路测试战略
思博伦与汽车OEM制造商、研究机构、零件供应商和网络运营商开展了密切的合作，所设计出的C-V2X测试战略可以在这些重要领域为道路行驶准备情况提供最精确的指标：
• 互操作性 － 在过去超过十五年的时间里，该技术的开发工作遍及全世界多个地理区域，而且全球参与者所遵从的标准机构也不尽相同，因此必须经过严格的互操作性测试才能确保该技术能够真正兑现“车对万物”的承诺。
• 性能 － 在我们的日常生活中，数据时延是可以容忍的，但在实时C-V2X通信中却可能是致命的。这是因为，交通运输中的安全性和效率取决于一秒之内的正确决策和反应。车辆制造商、政府、驾驶者和乘客都需要对相关的支持技术建立信心。现场出现的任何故障都可能使推广过程延后数年。为此，基于时延的性能测试和验证必须涵盖所有的无线电组件、信号和多层协议栈。
• 安全性 － 比性能更为重要的问题是，恶意行动方（潜在攻击者）所发动的黑客活动可能使用户面临严重的安全和数据隐私风险。因此，C-V2X基础设施和设备必须确保数据通信的隐私，使驾驶者相信自己的安全不会受到损害，而其个人数据也不会遭到非法使用。
在上路前证明联网车辆的安全性
C-V2X为我们带来了全新的动态，而不断运动中的设备需要具备多项关键任务性能，包括网络之间移动的能力。在实际的驾驶和联网条件下，联网车辆的测试要困难得多。这就产生了一系列的矛盾，因为车辆在实际道路上性能之前变得可信任之前，必须证明其能够在实际道路上的安全性。
基于这一考虑，思博伦推荐由以下关键阶段定义的测试战略：
• 一致性测试 － 作为互操作性和后期测试阶段的一个前提条件，一致性测试可以提供系统能力的基本视图。在该联合会中，所执行的认证测试用来确保定义这些技术的标准规格得到正确的实施。这样便可确保来自不同厂商的产品能够如预期一般实现互操作。该测试通常在基于实验室的环境中执行，但并不能反映实际道路上的真实情况。
• 应用测试 － 在确保基础标准的正确实施后，待部署的终端用户应用还必须接受功能性和性能方面的验证。这意味着需要对路口碰撞预警（ICW）和前方碰撞预警（FCW）等涉及车对车消息传递的场景进行测试。在此处，重点测试的是相关车辆的行为，以及支持总体C-V2X体验的各应用和系统的性能。
• 基准测试 － 可互操作网络的组件之间可能存在形形色色的关键性能挑战，而对C-V2X设备和基础设施应对此类挑战的能力进行测量和对比也是至关重要的。根据产品生命周期中开发阶段的不同，测试方法也需要做出适当的调整。基于软件的模拟最初是根据模型在环（MiL）和软件在环（SiL）设置而应用于早期原型设计中。迭代式开发将最终让解决方案为硬件在环（HiL）测试做好准备。
• 网络测试 － 如果利益攸关方想在真实条件下开展测试，对实时的4G和5G网络进行评估，那将是一件极具挑战性的工作。5G数字孪生可以为真实条件和流量负载下的广泛测试提供沙盘。该技术可以支持几乎任何场景下的广泛测试，包括对安全攻击和网络服务中断的模拟。
• 现场测试 － 当车辆及其支持的技术和网络基础设施在受控的实验室环境中证明自己能够在V2X应用场景中成功发挥作用之后，它们便可以最终进入真实条件下的现场测试。在这一阶段中，每一个细节都会得到仔细的检查，确定产品是否为大规模的市场投放做好了准备。
在未来的博文中，我们将更深入地讨论本文所涵盖的C-V2X测试的各个关键阶段。点击https://t.cn/A6xmbM8u，阅读我们的白皮书汽车行业应如何测试V2X系统？了解如何创建强健、可靠的系统，即时发现遭受攻击的任何迹象。
作者：Alain Vouffo
高级产品经理
Alain Vouffo拥有伯林理工大学的软件工程博士学位和电气工程及通信网络硕士学位。他拥有超过15年的通信系统测试和设计工作经验，并广泛参与电信、汽车、铁路和医疗领域的应用测试与设计。Vouffo博士现任思博伦通信公司汽车产品经理，负责设计各类车辆测试解决方案，目的是实现完全联网和自主驾驶的车辆，并且满足此类技术最新演进的相关测试需求。
C-V2X为我们带来了全新的基于不断运动的，甚至在网络之间移动的设备之上的动态功能，而这些设备对关键任务有性能指标的要求。欢迎了解如何设计C-V2X测试战略，让高质量的产品以更快的速度投放市场。
——
车对万物（V2X）通信有希望实现交通运输的彻底变革。是更高的安全性，更高效的交流，还是更清洁的环境？人们的期望永无止境。
全球市场都看好蜂窝V2X（C-V2X）技术，希望通过它来实现更广泛的连接普及性，以及压低部署成本的机遇。毕竟，与将基于Wi-Fi的专门用途802.11p DSRC技术融入现有基础设施相比，使用现有的蜂窝通信塔可以实现更快、更廉价的部署过程。此外，中国正在对C-V2X标准化，因此该领域将不会缺乏包含丰富实质内容的部署经验，而世界其它地区可以将这种经验集成到自己计划中的产品和试验当中。
C-V2X面临的挑战不可避免
随着5G与4G/LTE的融合，确保关键联网车辆数据在这两种网络类型之间的平稳交接就变得非常重要。例如，在交通严重拥堵的区域，如果大量的车辆都尝试同时发送和接收数据，扩展能力就成为一个关键问题。接下来，还有满足安全相关应用所涉及严格时延要求的挑战。在这方面，不足一秒的误差可能带来的是生死之间的差异。除此之外，支持C-V2X的网络、基础设施和设备所具备的安全性也将是一项需要不懈追求的目标。
经过十余年的规划、试验和标准制定过程之后，V2X最终将驶上实际的道路，而且没有任何犯错的空间。现在，各利益攸关方最关心的问题就是，如何确保推广过程一帆风顺。
在这一过程中，发挥关键作用的就是能够以极高的精度诊断出各类问题及其根源的先进测试战略。
设计道路测试战略
思博伦与汽车OEM制造商、研究机构、零件供应商和网络运营商开展了密切的合作，所设计出的C-V2X测试战略可以在这些重要领域为道路行驶准备情况提供最精确的指标：
• 互操作性 － 在过去超过十五年的时间里，该技术的开发工作遍及全世界多个地理区域，而且全球参与者所遵从的标准机构也不尽相同，因此必须经过严格的互操作性测试才能确保该技术能够真正兑现“车对万物”的承诺。
• 性能 － 在我们的日常生活中，数据时延是可以容忍的，但在实时C-V2X通信中却可能是致命的。这是因为，交通运输中的安全性和效率取决于一秒之内的正确决策和反应。车辆制造商、政府、驾驶者和乘客都需要对相关的支持技术建立信心。现场出现的任何故障都可能使推广过程延后数年。为此，基于时延的性能测试和验证必须涵盖所有的无线电组件、信号和多层协议栈。
• 安全性 － 比性能更为重要的问题是，恶意行动方（潜在攻击者）所发动的黑客活动可能使用户面临严重的安全和数据隐私风险。因此，C-V2X基础设施和设备必须确保数据通信的隐私，使驾驶者相信自己的安全不会受到损害，而其个人数据也不会遭到非法使用。
在上路前证明联网车辆的安全性
C-V2X为我们带来了全新的动态，而不断运动中的设备需要具备多项关键任务性能，包括网络之间移动的能力。在实际的驾驶和联网条件下，联网车辆的测试要困难得多。这就产生了一系列的矛盾，因为车辆在实际道路上性能之前变得可信任之前，必须证明其能够在实际道路上的安全性。
基于这一考虑，思博伦推荐由以下关键阶段定义的测试战略：
• 一致性测试 － 作为互操作性和后期测试阶段的一个前提条件，一致性测试可以提供系统能力的基本视图。在该联合会中，所执行的认证测试用来确保定义这些技术的标准规格得到正确的实施。这样便可确保来自不同厂商的产品能够如预期一般实现互操作。该测试通常在基于实验室的环境中执行，但并不能反映实际道路上的真实情况。
• 应用测试 － 在确保基础标准的正确实施后，待部署的终端用户应用还必须接受功能性和性能方面的验证。这意味着需要对路口碰撞预警（ICW）和前方碰撞预警（FCW）等涉及车对车消息传递的场景进行测试。在此处，重点测试的是相关车辆的行为，以及支持总体C-V2X体验的各应用和系统的性能。
• 基准测试 － 可互操作网络的组件之间可能存在形形色色的关键性能挑战，而对C-V2X设备和基础设施应对此类挑战的能力进行测量和对比也是至关重要的。根据产品生命周期中开发阶段的不同，测试方法也需要做出适当的调整。基于软件的模拟最初是根据模型在环（MiL）和软件在环（SiL）设置而应用于早期原型设计中。迭代式开发将最终让解决方案为硬件在环（HiL）测试做好准备。
• 网络测试 － 如果利益攸关方想在真实条件下开展测试，对实时的4G和5G网络进行评估，那将是一件极具挑战性的工作。5G数字孪生可以为真实条件和流量负载下的广泛测试提供沙盘。该技术可以支持几乎任何场景下的广泛测试，包括对安全攻击和网络服务中断的模拟。
• 现场测试 － 当车辆及其支持的技术和网络基础设施在受控的实验室环境中证明自己能够在V2X应用场景中成功发挥作用之后，它们便可以最终进入真实条件下的现场测试。在这一阶段中，每一个细节都会得到仔细的检查，确定产品是否为大规模的市场投放做好了准备。
在未来的博文中，我们将更深入地讨论本文所涵盖的C-V2X测试的各个关键阶段。点击https://t.cn/A6xmbM8u，阅读我们的白皮书汽车行业应如何测试V2X系统？了解如何创建强健、可靠的系统，即时发现遭受攻击的任何迹象。
作者：Alain Vouffo
高级产品经理
Alain Vouffo拥有伯林理工大学的软件工程博士学位和电气工程及通信网络硕士学位。他拥有超过15年的通信系统测试和设计工作经验，并广泛参与电信、汽车、铁路和医疗领域的应用测试与设计。Vouffo博士现任思博伦通信公司汽车产品经理，负责设计各类车辆测试解决方案，目的是实现完全联网和自主驾驶的车辆，并且满足此类技术最新演进的相关测试需求。
谁是最具实力的天然气出口国
先来看看2020年天然气产量前11位与出口世界前10位国家(详见表一，据bp《世界能源70年回顾2021年版》；表二,据IEA《全球能源统计年鉴2021年版》），进一步考察同年世界天然气可采储量达5.5万亿立方米以上和产量大于马来西亚的国家，同时还要观察其产量（体现生产能力）、扣除国内消费量以后的富裕量、实际出口量和可采年限，以便了解可持续出口天然气的时间。其综合具体数据按储量大小排序，详见表三（除出口量以外，均根据bp《世界能源70年回顾2021年版》）。为了便于比较，三张表均以马来西亚的数据垫底。
这样一来，我们的讨论范围一下子就缩小到表三中除中国以外的15个国家。
02分类比较与分析
01 出口量超过1000亿立方米的国家
此类国家有俄罗斯、卡塔尔、挪威和澳大利亚4个国家。其中，俄罗斯是目前全球天然气出口量唯一超过2000亿立方米的国家，且其可采储量位居世界第一，产量居世界第二、可采年限高达58.6年，应该说是当之无愧的世界天然气出口能力第一的国家。
卡塔尔出口量居世界第二位、储量居世界第三位。值得注意的是该国消费量不高（仅约占产量的20%）、出口量约占产量的80%，而且其可采年限特别长（144年），在开采量与出口量方面还有很大的潜力。
挪威的特点在于其消费量低，仅占产量的4%，出口量占产量的比例高达96%，基本上在欧州就近出口使用；但是挪威的天然气储量仅有1.4万亿立方米，可采年限也仅有12.8年。并不具有长期投资价值。
澳大利亚2020年的国内天然气消费量约占产量的64%，很难长期维持上千亿立方米的出口量。
02 出口量居5-10位的6个国家的情况分析
出口量排名第五的美国，虽然其储量达12.6亿立方米，居世界第五位，产量高达9146亿立方米，居世界第一位，但是其消费量也是世界第一位，占其产量的比例高达91%。而且，美国天然气的可采年限仅有13.8年。因此，在天然气的世界出口市场上并不具备的长期优势。
排名第六的土库曼斯坦，最大的潜力在于储量高达13.6万亿立方米，排名世界第四位，可采年限更是长达230年，且国内消费量仅约为其产量的一半。如果能够加大勘探开采力度，其产量和出口量前景十分广阔。
排名第七的加拿大，其2020年的储量与产量分别居世界第十二位和第六位，其实际出口量为470亿立方米，而当年天然气的富裕量为526亿立方米，即还有56亿立方米的出口储备量。看来，加拿大的产量与出口量还有一些上升空间。
排名第八的阿尔及利亚，其出口量约占当年产量的一半，二者尚有上升空间。
排名第九的尼日利亚，其主要特点在于该国的天然气储量高达5.5亿立方米，位居世界第十位，且可采年限长达118年。但是目前其产量与出口量才仅有490亿立方米和270亿立方米，因此这两方面都有较大的提升空间。
排名第十的马来西亚，值得一提的是，2020年其天然气除了出口220亿立方米以外，还有130亿立方米的富裕储备量。这在上述十大出口国中还是绝无仅有的。可惜的是由于该国天然气的可采年限仅有12.4年，因此对于世界天然气出口市场的影响有限。
03未列入前十位出口国中具有一定甚至较大潜力的国家
笔者认为，应该首推伊朗。因为伊朗的2020年天然气储量排名世界第二位，高达32.1万亿立方米，其产量排名世界第三位，达到2508亿立方米。其可采年限也长达128年。可是其天然气产量与消费量之间的富裕量仅有177亿立方米，因此其出口量无法进入前十位。如果勘探开采力度能够显著增加，产量有望大幅提升，其出口量也就可以大幅提高。
类似的情况，还有储量分别位居世界第七位（6.3万亿立方米）的委内瑞拉、第八位（6.0万亿立方米）的沙特阿拉伯和第九位（5.9亿立方米）的阿联酋及第十一位（3.5亿立方米）的伊拉克，其可采年限分别长达333.9年、53.7年、107.1年和336.3年。这些国家产量都不怎么高，特别是委内瑞拉的产量特别低，仅有188亿立方米。这几个中东国家天然气资源特别丰富，笔者认为是具有投资价值的，或许是未来世界天然气出口市场的后来居上者。米）的伊拉克，其可采年限分别长达333.9年、53.7年、107.1年和336.3年。这些国家产量都不怎么高，特别是委内瑞拉的产量特别低，仅有188亿立方米。这几个中东国家天然气资源特别丰富，笔者认为是具有投资价值的，或许是未来世界天然气出口市场的后来居上者。
03 三点结论
01 欧美及亚太地区的几大出口大国后劲不足
该地区的挪威、美国、加拿大、澳大利亚和马来西亚5个国家列入天然气出口世界前十位，占了一半席位，但其天然气可采年限都只有十几年，天然气生产和出口的后劲严重不足。
02 中东、中亚及非洲地区的不少国家天然气出口潜力颇大
进入天然气出口前十位的土库曼斯坦、阿尔及利亚和尼日利亚，尽管目前出口量不那么大，但是其可采年限非常长，分别长达230.7年、28年和118年，加上伊朗、沙特、阿联酋、伊拉克等储量大、可采年限长的中东地区国家，其天然气生产和出口能力提升的前景可期。
03 俄罗斯与卡塔尔，无论是目前还是长期，在世界天然气出口市场中都具有非常强大的竞争实力
俄罗斯目前的出口量为卡塔尔的1.8倍，而卡塔尔的可采年限为俄罗斯的2.5倍。2020年俄罗斯的出口量占其当年产量的36.6%，而卡塔尔的该比例高达80%。当然目前是俄罗斯略胜一筹，2020年俄罗斯天然气出口量在世界10170亿出口总量中的占比高达22.6%。但是目前在LNG的出口方面，却是卡塔尔占先（1061亿立方米），俄罗斯仅为404亿立方米。卡塔尔计划，到2026年将LNG的年产量提高约40%，达到1.1亿吨，2027年进一步达到1.26亿吨/年的产能。届时，极有可能由目前的世界第二位超过澳大利亚（1062亿立方米）成为第一位。
04 一点担忧
据报道，今年上海进博会前后，中国石化等多家企业与美国几个能源公司签署了好几个关于LNG的10-20年长期购买协议，合计进口规模达到1000万吨/年。笔者担忧到2035-2040年时，美国还有没有足够的天然气资源来履约。查表三，2020年美国天然气的储量为12.6亿立方米，当年产量为9146亿，可采年限只有13.8年。换言之，如果今后几年没有增加相当数量的新探明储量，则会在15年左右后出现天然气资源衰竭的现象。即使有新的储量增加，但未必能够在维持其国内居高不下的巨大天然气消费量以外，还有足够的富裕天然气供出口用。客观地说，未来十几年 尚存在不少不确定因素。但愿这是杞人之忧吧。
先来看看2020年天然气产量前11位与出口世界前10位国家(详见表一，据bp《世界能源70年回顾2021年版》；表二,据IEA《全球能源统计年鉴2021年版》），进一步考察同年世界天然气可采储量达5.5万亿立方米以上和产量大于马来西亚的国家，同时还要观察其产量（体现生产能力）、扣除国内消费量以后的富裕量、实际出口量和可采年限，以便了解可持续出口天然气的时间。其综合具体数据按储量大小排序，详见表三（除出口量以外，均根据bp《世界能源70年回顾2021年版》）。为了便于比较，三张表均以马来西亚的数据垫底。
这样一来，我们的讨论范围一下子就缩小到表三中除中国以外的15个国家。
02分类比较与分析
01 出口量超过1000亿立方米的国家
此类国家有俄罗斯、卡塔尔、挪威和澳大利亚4个国家。其中，俄罗斯是目前全球天然气出口量唯一超过2000亿立方米的国家，且其可采储量位居世界第一，产量居世界第二、可采年限高达58.6年，应该说是当之无愧的世界天然气出口能力第一的国家。
卡塔尔出口量居世界第二位、储量居世界第三位。值得注意的是该国消费量不高（仅约占产量的20%）、出口量约占产量的80%，而且其可采年限特别长（144年），在开采量与出口量方面还有很大的潜力。
挪威的特点在于其消费量低，仅占产量的4%，出口量占产量的比例高达96%，基本上在欧州就近出口使用；但是挪威的天然气储量仅有1.4万亿立方米，可采年限也仅有12.8年。并不具有长期投资价值。
澳大利亚2020年的国内天然气消费量约占产量的64%，很难长期维持上千亿立方米的出口量。
02 出口量居5-10位的6个国家的情况分析
出口量排名第五的美国，虽然其储量达12.6亿立方米，居世界第五位，产量高达9146亿立方米，居世界第一位，但是其消费量也是世界第一位，占其产量的比例高达91%。而且，美国天然气的可采年限仅有13.8年。因此，在天然气的世界出口市场上并不具备的长期优势。
排名第六的土库曼斯坦，最大的潜力在于储量高达13.6万亿立方米，排名世界第四位，可采年限更是长达230年，且国内消费量仅约为其产量的一半。如果能够加大勘探开采力度，其产量和出口量前景十分广阔。
排名第七的加拿大，其2020年的储量与产量分别居世界第十二位和第六位，其实际出口量为470亿立方米，而当年天然气的富裕量为526亿立方米，即还有56亿立方米的出口储备量。看来，加拿大的产量与出口量还有一些上升空间。
排名第八的阿尔及利亚，其出口量约占当年产量的一半，二者尚有上升空间。
排名第九的尼日利亚，其主要特点在于该国的天然气储量高达5.5亿立方米，位居世界第十位，且可采年限长达118年。但是目前其产量与出口量才仅有490亿立方米和270亿立方米，因此这两方面都有较大的提升空间。
排名第十的马来西亚，值得一提的是，2020年其天然气除了出口220亿立方米以外，还有130亿立方米的富裕储备量。这在上述十大出口国中还是绝无仅有的。可惜的是由于该国天然气的可采年限仅有12.4年，因此对于世界天然气出口市场的影响有限。
03未列入前十位出口国中具有一定甚至较大潜力的国家
笔者认为，应该首推伊朗。因为伊朗的2020年天然气储量排名世界第二位，高达32.1万亿立方米，其产量排名世界第三位，达到2508亿立方米。其可采年限也长达128年。可是其天然气产量与消费量之间的富裕量仅有177亿立方米，因此其出口量无法进入前十位。如果勘探开采力度能够显著增加，产量有望大幅提升，其出口量也就可以大幅提高。
类似的情况，还有储量分别位居世界第七位（6.3万亿立方米）的委内瑞拉、第八位（6.0万亿立方米）的沙特阿拉伯和第九位（5.9亿立方米）的阿联酋及第十一位（3.5亿立方米）的伊拉克，其可采年限分别长达333.9年、53.7年、107.1年和336.3年。这些国家产量都不怎么高，特别是委内瑞拉的产量特别低，仅有188亿立方米。这几个中东国家天然气资源特别丰富，笔者认为是具有投资价值的，或许是未来世界天然气出口市场的后来居上者。米）的伊拉克，其可采年限分别长达333.9年、53.7年、107.1年和336.3年。这些国家产量都不怎么高，特别是委内瑞拉的产量特别低，仅有188亿立方米。这几个中东国家天然气资源特别丰富，笔者认为是具有投资价值的，或许是未来世界天然气出口市场的后来居上者。
03 三点结论
01 欧美及亚太地区的几大出口大国后劲不足
该地区的挪威、美国、加拿大、澳大利亚和马来西亚5个国家列入天然气出口世界前十位，占了一半席位，但其天然气可采年限都只有十几年，天然气生产和出口的后劲严重不足。
02 中东、中亚及非洲地区的不少国家天然气出口潜力颇大
进入天然气出口前十位的土库曼斯坦、阿尔及利亚和尼日利亚，尽管目前出口量不那么大，但是其可采年限非常长，分别长达230.7年、28年和118年，加上伊朗、沙特、阿联酋、伊拉克等储量大、可采年限长的中东地区国家，其天然气生产和出口能力提升的前景可期。
03 俄罗斯与卡塔尔，无论是目前还是长期，在世界天然气出口市场中都具有非常强大的竞争实力
俄罗斯目前的出口量为卡塔尔的1.8倍，而卡塔尔的可采年限为俄罗斯的2.5倍。2020年俄罗斯的出口量占其当年产量的36.6%，而卡塔尔的该比例高达80%。当然目前是俄罗斯略胜一筹，2020年俄罗斯天然气出口量在世界10170亿出口总量中的占比高达22.6%。但是目前在LNG的出口方面，却是卡塔尔占先（1061亿立方米），俄罗斯仅为404亿立方米。卡塔尔计划，到2026年将LNG的年产量提高约40%，达到1.1亿吨，2027年进一步达到1.26亿吨/年的产能。届时，极有可能由目前的世界第二位超过澳大利亚（1062亿立方米）成为第一位。
04 一点担忧
据报道，今年上海进博会前后，中国石化等多家企业与美国几个能源公司签署了好几个关于LNG的10-20年长期购买协议，合计进口规模达到1000万吨/年。笔者担忧到2035-2040年时，美国还有没有足够的天然气资源来履约。查表三，2020年美国天然气的储量为12.6亿立方米，当年产量为9146亿，可采年限只有13.8年。换言之，如果今后几年没有增加相当数量的新探明储量，则会在15年左右后出现天然气资源衰竭的现象。即使有新的储量增加，但未必能够在维持其国内居高不下的巨大天然气消费量以外，还有足够的富裕天然气供出口用。客观地说，未来十几年 尚存在不少不确定因素。但愿这是杞人之忧吧。
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