近年來(lái)，全球傳感器市場(chǎng)一直保持快速增長(cháng)，并收到了很多下游新興應用的新增需求（消費電子、汽車(chē)電子、工業(yè)電子和醫療電子）拉動(dòng)。與此同時(shí)，在中國制造2025等政策的號召下，國內智能傳感器產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈也在穩步向中高端升級。

 

 

本期介紹傳感器的技術(shù)演變、國內細分行業(yè)份額，以及四大下游新興需求點(diǎn)。

 

以下為智能內參整理呈現的干貨：

 

 

*傳感器技術(shù)的發(fā)展歷程

 

傳感器的發(fā)展歷程的可大致分為三代：第一代是結構型傳感器，它利用結構參量變化來(lái)感受和轉化信號。第二代是上 70 年代發(fā)展起來(lái)的固體型傳感器，這種傳感器由半導體、電介質(zhì)、磁性材料等固體元件構成，是利用材料某些特性制成。第三代傳感器是2000年開(kāi)始逐漸發(fā)展的智能型傳感器。

 

*國內2011年以來(lái)傳感器行業(yè)相關(guān)政策

 

自 2011 年國家推出《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規劃》以來(lái)，智能傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展迎來(lái)一波利好。根據中國信通院最新的數據統計，2015年智能傳感器就已取代傳統傳感器成為市場(chǎng)主流（占70%），2016年全球智能傳感器市場(chǎng)規模達258億美元（1710億人民幣），預計2019年將達到378.5億美元，年均符合增長(cháng)率13.6%。

 

此外，美洲地區占據了全球市場(chǎng)的最大份額（2015年占45%，預計該優(yōu)勢將保持到2022年）；亞太地區（中國、日本、韓國、印度、澳大利亞）位居第二（23%），但在汽車(chē)和消費電子領(lǐng)域等下游產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)下增長(cháng)最快。

 

*智能傳感器基本原理結構圖

 

智能傳感器至今科學(xué)界尚無(wú)規范化的統一定義，簡(jiǎn)單概括，智能傳感器帶有微處理機，具有采集、處理、交換信息的能力，是傳感器集成化與微處理機相結合的產(chǎn)物。由于微處理器充分發(fā)揮各種軟件的功能，可以完成硬件難以完成的任務(wù)，從而大大降低了傳感器制造的難度，提高傳感器的性能，降低成本。

 

*傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的感知層

 

在當今這個(gè)信息化的時(shí)代，傳感器諸多的應用場(chǎng)景需要更加快速地獲得更精準更全面的信息。以物聯(lián)網(wǎng)為例，傳感器位于最關(guān)鍵的感知層，不僅像傳統傳感器一樣作為接收和傳遞信息的入口，更需要分析、處理、記憶、存儲海量數據的這些功能。而智能傳感器則可以充分滿(mǎn)足這些要求，其具體優(yōu)勢功能包括自補償與自診斷功能、信息存儲與記憶功能、自學(xué)習與自適應功能、數字輸出功能。

 

*不同標準下分類(lèi)的智能傳感器

 

智能傳感器的種類(lèi)繁多，按照實(shí)現智能化的方式，可以分為三類(lèi)：非集成式智能傳感器、混合式智能傳感器和集成化智能傳感器。這三類(lèi)傳感器的技術(shù)難度依次增加，集成化的程度越高，傳感器智能化的程度就越高。

 

 

*非集成化智能傳感器原理框圖

 

此類(lèi)傳感器是在傳統傳感器后經(jīng)信號處理電路及有數據總線(xiàn)接口的微處理器而構成，集成度較低，技術(shù)壁壘低，不適用于微型化產(chǎn)品領(lǐng)域，不屬于新型智能傳感器。

 

 

*混合實(shí)現智能傳感器原理框架圖

 

該方法即根據需求，將系統各集成化環(huán)節（敏感元件、信號調理電路、數字總線(xiàn)接口）以不同組合方式集成在不同的芯片上，封裝在一個(gè)外殼內，是智能傳感器的主要種類(lèi)，被廣泛應用。

 

 

*集成化智能傳感器原理框圖

 

即利用微機械加工技術(shù)（MEMS）和大規模集成電路（IC）工藝技術(shù)，利用硅作為基本材料制作敏感元件、信號調理電路、微處理單元，并將它們集成在一塊芯片上。這類(lèi)傳感器具有多功能、一體化、精度高、適宜于大批量生產(chǎn)、體積小和便于使用等優(yōu)點(diǎn)，是智能傳感器繼續發(fā)展的方向。

 

MEMS傳感器是目前智能化程度最高的傳感器。MEMS技術(shù)是在傳統半導體材料和工藝基礎上，微米操作范圍內，將在一個(gè)硅片基礎上將傳感器、機械元件、致動(dòng)器與電子元件結合在一起的技術(shù)，是目前前沿微型傳感器的主流方案。

 

*2016全球智能傳感器各產(chǎn)品占比（單位：%）

 

智能傳感器產(chǎn)品種類(lèi)繁多，工藝復雜，沒(méi)有完全相同的標準。這樣的產(chǎn)品特點(diǎn)意味著(zhù)研發(fā)投入過(guò)大的話(huà)，單一類(lèi)型產(chǎn)品的產(chǎn)量一旦不能擴大就會(huì )導致虧損。全球市場(chǎng)的眾多產(chǎn)品中，CMOS圖像傳感器市占率最高，占據全球近 45%的市場(chǎng)份額，其次是指紋傳感器、壓力傳感器、射頻識別傳感器，三者市占率均為9%。

 

 

根據中國高端芯片聯(lián)盟和中國信通院發(fā)布關(guān)于智能傳感器的產(chǎn)業(yè)地圖，產(chǎn)業(yè)鏈具體包括研發(fā)、設計、制造、封裝、測試、軟件、芯片及解決方案、系統/應用這八個(gè)環(huán)節，各環(huán)節的技術(shù)壁壘高。

 

在工藝和技術(shù)層面上，智能傳感器的設計、制造、封裝以及測試這四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節和半導體集成電路行業(yè)的對應環(huán)節都有許多相似之處，擁有IC經(jīng)驗的企業(yè)具有先天優(yōu)勢，紛紛切入傳感器領(lǐng)域。智能傳感器的設計、制造、封裝和測試環(huán)節的市場(chǎng)規模還未有詳盡的分環(huán)節統計，基于二者的產(chǎn)業(yè)相似性，智能傳感器設計環(huán)節市場(chǎng)空間最大，封裝環(huán)節將成為國內市場(chǎng)空間增長(cháng)最快的環(huán)節。

 

盡管?chē)鴥日w技術(shù)水準與國外頂尖技術(shù)還存在一定的差距，但是切入細分領(lǐng)域較早的技術(shù)型公司的自主研發(fā)能力經(jīng)過(guò)多年的積累已經(jīng)可以與國外媲美，培養穩定的客戶(hù)群，部分產(chǎn)品甚至實(shí)現了出口。

 

*2016年全球MEMS傳感器公司營(yíng)收前三十排行榜

 

 

智能傳感器的重點(diǎn)下游應用領(lǐng)域分別是消費電子、汽車(chē)電子、工業(yè)電子和醫療電子，其相應的市占率依次遞減。綜合市場(chǎng)規模的大小以及增長(cháng)速度兩方面考慮，廣證恒生認為發(fā)展較快的新興應用如指紋識別和智能駕駛將成為智能傳感器市場(chǎng)成長(cháng)的主要動(dòng)力，初步發(fā)展的新興應用如智能機器人和智能醫療器械將

 

*2016-2019年全球四大應用領(lǐng)域的智能傳感器市場(chǎng)規模（單位：百萬(wàn)美元）

 

 

*指紋傳感器的主要類(lèi)型及國際生產(chǎn)商

 

在消費電子的細分領(lǐng)域中，指紋傳感器（包括光學(xué)指紋傳感器、電容式指紋傳感器、熱敏式指紋傳感器和超聲波指紋傳感器等）市場(chǎng)規模增長(cháng)速度最快。根據中國信通院的數據，預計2016年-2019年的年均復合增長(cháng)率達到14.84%，國內市場(chǎng)規模2017年將超31億元，全球市場(chǎng)規模2022年有望達到47億美元。

 

 

*汽車(chē)各系統中的常見(jiàn)智能傳感器

 

汽車(chē)傳感器大多處于非常惡劣的運行環(huán)境中，傳感器必須要有高穩定、抗環(huán)境干擾和自適應、自補償調整的能力。同時(shí)為了保證電子元器件和模塊能實(shí)現大規模生產(chǎn)，成本也需要降低。新型智能傳感器能從技術(shù)和成本上兩方面滿(mǎn)足上述需求。智能傳感器在汽車(chē)領(lǐng)域的應用已經(jīng)非常廣泛，如汽車(chē)動(dòng)力系統、安全行駛系統、車(chē)身系統。

 

*無(wú)人駕駛汽車(chē)上的傳感器系統

 

隨著(zhù)無(wú)人駕駛的技術(shù)越來(lái)越成熟，智能傳感器不再局限于傳統汽車(chē)市場(chǎng)，而走向了智能汽車(chē)市場(chǎng)。實(shí)現環(huán)境感知的傳感器有攝像頭（長(cháng)距攝像頭、環(huán)繞攝像頭和立體攝像頭）和雷達（超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達）。目前，國內外公司采用兩類(lèi)方案實(shí)現無(wú)人駕駛：一種是攝像頭+毫米波雷達方案（特斯拉公司），另一種是激光雷達方案（谷歌和百度公司）。

 

*2005年-2030年全球應用ADAS系統的傳感器模塊市場(chǎng)規模（單位：百萬(wàn)美元 ）

 

全球智能駕駛汽車(chē)中的傳感器模塊市場(chǎng)規模在2015年達到26億美元；Yole Development 預測，2017年市場(chǎng)規模將超過(guò)50 億美元，2030年360億美元。

 

從傳感器的類(lèi)型來(lái)看，超聲波傳感器、360 度全景攝像頭以及前置攝像頭將一直是市場(chǎng)主流的傳感器，2030年預計市場(chǎng)規模分別達到 120 億美元、87 億美元、69 億美元；雷達從2015年開(kāi)始應用于無(wú)人駕駛領(lǐng)域，技術(shù)壁壘較高，未來(lái)13年內開(kāi)始“從零到一”的爆發(fā)式增長(cháng)，到2030年達到129億美元，其中遠距雷達79億美元，短距雷達50億美元。

 

 

*2015年和2021年無(wú)人機和機器人在細分領(lǐng)域中的營(yíng)收占比（單位： % ）

 

近幾年來(lái)，機器人制造技術(shù)越來(lái)越成熟，商業(yè)進(jìn)程加快，其核心器件智能傳感器的市場(chǎng)空間也在不斷擴大。根據Yole Development數據，2015年到2021年，機器人市場(chǎng)規模將從270億美元增長(cháng)到460億美元，年均復合增長(cháng)率9.4%。在所有類(lèi)型的機器人中，應用于國防、工業(yè)、消費領(lǐng)域的機器人種類(lèi)最多，相應領(lǐng)域營(yíng)收占比也是最高的三項。

 

 

*2008年-2016年全國醫療器械市場(chǎng)規模（單位：億元 ）

 

在醫療器械行業(yè)帶動(dòng)下，智能傳感器的需求將會(huì )擴大。按照應用形式分類(lèi)，醫療傳感器可分為四類(lèi)：植入式傳感器、體外傳感器、暫時(shí)植入體腔式傳感器、用于外部設備的傳感器。根據市場(chǎng)研究公司 Grand View Research 一份新的數據分析報告，2015年全球醫療傳感器市場(chǎng)規模達到了 98 億美元，預計到 2024 年市場(chǎng)規?？稍鲋?85億美元?，F在，我國在此領(lǐng)域的布局很少，大部分依賴(lài)進(jìn)口，處于起步階段，但是未來(lái)隨著(zhù)技術(shù)不斷成熟，市場(chǎng)將迎來(lái)爆發(fā)式增長(cháng)。

 

智東西認為，智能傳感器是技術(shù)演進(jìn)的結果，同時(shí)滿(mǎn)足了萬(wàn)物互聯(lián)對感知層提出的要求，預計將隨著(zhù)智能消費電子設備、（工業(yè)）物聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)/自動(dòng)駕駛、智慧城市、智能醫療等新興理念迎來(lái)快速增長(cháng)。從行業(yè)的角度來(lái)看，智能傳感器的技術(shù)壁壘較高，細分環(huán)節多而分散，是有利于國內中小企業(yè)發(fā)展的，加上半導體、集成電路相關(guān)的利好政策頻頻推出加速產(chǎn)研結合，資金充足的條件下，暫時(shí)落后的智能傳感器自主產(chǎn)業(yè)有望崛起，進(jìn)行中高端升級，把握新興應用市場(chǎng)。

 

 

 

本文來(lái)源于智東西。