傳感器作為現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的重要神經(jīng)觸角,是新技術(shù)革命和信息社會的重要技術(shù)基礎(chǔ),廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。目前世界發(fā)達(dá)國家都大力布局傳感技術(shù)產(chǎn)業(yè),中國的傳感器市場發(fā)展很快,比如我國1400億人民幣的傳感器市場,但本土傳感器技術(shù)與世界發(fā)達(dá)國家水平相比仍存在明顯差距,很多核心技術(shù)都掌握在國外企業(yè)的手里,因此還有較大的提升空間。
傳感器產(chǎn)業(yè)鏈及發(fā)展歷程概述
傳感器是信息社會的重要技術(shù)基礎(chǔ),它也是當(dāng)前各發(fā)達(dá)國家競相發(fā)展的技術(shù)。目前,活躍在國際市場上的仍然是德國、日本、美國等國家。相比而言,我國的傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展較慢,80%以上的傳感器都依靠進(jìn)口。我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展一直無法突破,缺乏“感知能力”正是一個重要原因。
傳感器創(chuàng)業(yè)鏈大致可分為研究與開發(fā)→設(shè)計→制造→封裝→測試→應(yīng)用等環(huán)節(jié)。目前,我國在傳感器研發(fā)、設(shè)計、代工生產(chǎn)、封裝測試、應(yīng)用已形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。
傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展大體可分三個階段:
階段是20世紀(jì)50年代伊始,結(jié)構(gòu)型傳感器出現(xiàn),它利用結(jié)構(gòu)參量變化來感受和轉(zhuǎn)化信號;
第二階段是20世紀(jì)70年代開始,固體型傳感器逐漸發(fā)展起來,這種傳感器由半導(dǎo)體、電介質(zhì)、磁性材料等固體元件構(gòu)成,是利用材料某些特性制成;
第三階段是20世紀(jì)末開始,智能型傳感器出現(xiàn)并得到快速發(fā)展。智能型傳感器是微型計算機(jī)技術(shù)與檢測技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,使傳感器具有人工智能的特性。
物聯(lián)網(wǎng)時代標(biāo)配,行業(yè)增速保持2位數(shù)
近年來,、、等紛紛出臺物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指導(dǎo)文件,2017年1月,發(fā)布《信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃物聯(lián)網(wǎng)分冊(2016-2020年)》,明確指出我國物聯(lián)網(wǎng)加速進(jìn)入“跨界融合、集成創(chuàng)新和規(guī)模化發(fā)展”的新階段,提出強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)生態(tài)布局、完善技術(shù)創(chuàng)新體系、完善標(biāo)準(zhǔn)體系、推進(jìn)規(guī)模應(yīng)用、完善公共服務(wù)體系、提升安全保障能力等六大重點(diǎn)任務(wù),為我國未來5年物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向。近幾年中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)增速都在20%以上,2018年中國物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模超1.2萬億元。
麥肯錫報告指出,到2025年,物聯(lián)網(wǎng)帶來的經(jīng)濟(jì)效益將在2.7萬億到6.2萬億美元之間,其中傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)重要的數(shù)據(jù)采集入口,將迎來廣闊的發(fā)展空間。據(jù)中國信通院數(shù)據(jù)顯示,近年來中國傳感器市場規(guī)模保持較快增長,2018年達(dá)到1472億元,同比增長13.2%,近5年均保持兩位數(shù)的增長率。
根據(jù)傳感器類型不同,具體包括溫度和濕度傳感器、壓力傳感器、圖像傳感器、光傳感器、位置傳感器、重力傳感器等。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器占據(jù)。
國家政策支持,智能化發(fā)展優(yōu)勢明顯
我國對MEMS傳感器的研究雖然起步較晚,但重視程度深,投入力度大,出臺了《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》、《中國制造2025重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖》、《十三五規(guī)劃》、《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動指南(2017-2019年)》、《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動計劃(2018-2020年)》等多項政策文件,從關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用等多角度大力支持MEMS傳感器的發(fā)展。
技術(shù)方面,智能傳感器、傳感器集成應(yīng)用、智能感知、新材料傳感器、傳感器核心器件等技術(shù)是國家重點(diǎn)研究對象;產(chǎn)品應(yīng)用上,工業(yè)制造、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)、VR/AR等領(lǐng)域的傳感器應(yīng)用是收到我國政策的大力支持。近年來,我國MEMS傳感器持續(xù)保持快速增長,2018年市場規(guī)模為143.4億元,同比增長了15.1%。
區(qū)域格局明顯,形成四大產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)
從產(chǎn)業(yè)鏈來看,我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)生態(tài)也逐漸趨于完備,設(shè)計制造,封測等重點(diǎn)環(huán)節(jié)均有骨干企業(yè)布局。這些傳感器的生產(chǎn)企業(yè)主要集中在長三角地區(qū),并逐漸形成以北京、上海、南京、深圳、沈陽和西安等中心城市為主的區(qū)域空間布局。
從企業(yè)分布來看,傳感器企業(yè)主要分布在華東地區(qū)、京津及東北地區(qū)、珠三角地區(qū)、中西部地區(qū)四大產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)。?其中,華東地區(qū)傳感器企業(yè)數(shù)量多,約占全國企業(yè)總數(shù)的60%,珠三角地區(qū)約占15.5%,京津及東北地區(qū)約占16%,中西部地區(qū)約占8.5%。此外,傳感器產(chǎn)業(yè)伴隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起,在其它區(qū)域,如陜西、四川和山東等地也逐步發(fā)展起來。
行業(yè)集中度高,細(xì)分領(lǐng)域龍頭顯現(xiàn)
目前,我國國內(nèi)供給能力不足,艾默生、西門子、博世、意法半導(dǎo)體、霍尼韋爾等跨國公司占據(jù)超過60%的,特別是產(chǎn)品幾乎全靠進(jìn)口補(bǔ)給,80%的芯片依賴國外;剩余的份額也只要集中在幾家上市公司手中,如歌爾聲學(xué)、水晶光電、漢威電子、士蘭微和金龍機(jī)電等5家公司,占領(lǐng)國內(nèi)MEMS市場的40%以上;國內(nèi)MEMS企業(yè)中70%的是中小企業(yè),產(chǎn)品主要集中在中低端。
目前,在國內(nèi)涉足MEMS的上市公司中,歌爾股份主要生產(chǎn)微麥克風(fēng)、漢威電子生產(chǎn)流量傳感器中的氣體傳感器,蘇州固锝、士蘭微等企業(yè)生產(chǎn)加速度傳感器;而晶方科技、華天科技等則涉足MEMS芯片封裝測試領(lǐng)域。
這些企業(yè)中,歌爾股份是微麥克風(fēng)領(lǐng)域的;蘇州固锝子公司的加速度傳感器銷量一;而漢威電子的子公司煒盛科技正在開展MEMS研究創(chuàng)新、目前已經(jīng)取得了階段性成果,公司MEMS氣體傳感器已在小批量進(jìn)行試產(chǎn),適用于各類氣體監(jiān)測產(chǎn)品、智能穿戴設(shè)備等領(lǐng)域。
下游應(yīng)用集中,三大領(lǐng)域占2/3
中國MEMS傳感器市場的起步和發(fā)展與中國3C產(chǎn)品(包括計算機(jī)、通信和消費(fèi)類電子產(chǎn)品)及汽車電子產(chǎn)品保持快速增長、電子整機(jī)產(chǎn)業(yè)向中國轉(zhuǎn)移密切相關(guān),而智能手機(jī)又是3C產(chǎn)品中MEMS傳感器應(yīng)用為集中的領(lǐng)域,因此中國MEMS傳感器的市場構(gòu)成以汽車電子和智能手機(jī)相關(guān)傳感器為主。分行業(yè)來看,消費(fèi)電子目前是中國MEMS傳感器應(yīng)用領(lǐng)域,其次是工業(yè)控制和汽車電子,三者合計占據(jù)總的75%以上。
未來幾年,伴隨著新產(chǎn)品和新應(yīng)用在汽車電子、以智能手機(jī)和平板電腦為代表的3C產(chǎn)品和醫(yī)療電子中進(jìn)一步滲透,壓力傳感器、加速度傳感器、微機(jī)械陀螺和麥克風(fēng)等4類重要傳感器之外,主要應(yīng)用于醫(yī)療電子的生物微流控系統(tǒng)和應(yīng)用于智能手機(jī)的微鏡陣列的也將進(jìn)一步增加。
產(chǎn)業(yè)尋求突破,與發(fā)達(dá)國家差異明顯
物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能應(yīng)用的興起,推動傳感技術(shù)由單點(diǎn)突破向系統(tǒng)化、體系化的協(xié)同創(chuàng)新轉(zhuǎn)變,并成為發(fā)達(dá)國家和跨國企業(yè)布局的戰(zhàn)略高地。盡管中國傳感器制造行業(yè)取得長足進(jìn)步,但與發(fā)達(dá)國家相比仍存在明顯差距。從市場看,美國、日本、德國占據(jù)傳感器市場近七成份額,而中國僅占到10%左右。
目前,我國已有1700多家從事傳感器生產(chǎn)的企業(yè)。但整體素質(zhì)參差不齊,小型企業(yè)占比近70%,產(chǎn)品以低端為主,產(chǎn)品自給率不足,多為進(jìn)口。傳感器的質(zhì)量、價格、功能都是需要重點(diǎn)提高的方面。目前,我國傳感器產(chǎn)業(yè)面臨著以下問題。
未來我國智能傳感器行業(yè)發(fā)展趨勢分析
——利好政策推動發(fā)展
近年來,政府出臺了《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》、《中國制造2025》、《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動指南(2017-2019)》等國家戰(zhàn)略,推動了物聯(lián)網(wǎng)及傳感器的發(fā)展,特別是推動智能傳感器產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
——智能傳感器是方向
傳感器是用于采集各類信息并轉(zhuǎn)換為特定信號的器件,而智能傳感器是傳感器集成化與微處理機(jī)相結(jié)合的產(chǎn)物。智能傳感器相對于傳統(tǒng)的傳感器具有很多優(yōu)點(diǎn),如通過軟件技術(shù)可實現(xiàn)高精度的信息采集;成本相對較低功能多樣化;同時具有一定的編程自動化能力。
物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)的發(fā)展,將整個世界帶入到物聯(lián)網(wǎng)時代,這是比信息時代更智能的新時代。在發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的過程中,智能傳感器扮演著*的角色。因為在物體進(jìn)行信息交換過程中,首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息,而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。
——推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級
智能傳感技術(shù)是智能制造和物聯(lián)網(wǎng)的先行技術(shù),作為前端感知工具,具有非常重要的意義,智能傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動社會進(jìn)步方面的重要作用,是十分明顯的。無線測溫小編了解到,智能傳感器作為廣泛地系統(tǒng)前端感知器件,既可以助推傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級,如傳統(tǒng)工業(yè)的升級、傳統(tǒng)家電的智能化升級;又可以對創(chuàng)新應(yīng)用進(jìn)行推動,比如機(jī)器人、VR/AR(虛擬現(xiàn)實/增強(qiáng)現(xiàn)實)、無人機(jī)、智慧家庭、智慧醫(yī)療和養(yǎng)老等領(lǐng)域。