智能传感器——万物互联的神经触角

来源:本站  时间:2023.11.03

随着万物互联时代的到来,智能传感器是设备、装备和系统感知外界环境信息的主要来源,也是智能制造、智能机器人、工业互联网、车联网和无人驾驶、智慧城市发展的重要支撑。全球智能传感器市场保持高速增长,预计在2026年达到4,400亿元。我国建设形成了几十个智能传感器专业产业园区,国家联盟和创新平台、国家和地方政府政策、各地产业基金投资对智能传感器产业发展起到了关键作用,在压力传感器、图像传感器、红外传感器等多个细分赛道涌现出一批优秀龙头企业,产业链不断完善。

一、智能传感器产业综述

(一)万物互联是智能传感器发展的动力引擎

智能传感器就像是人类的“眼睛”和“耳朵”,实现人和物之间的“对话”,、物和物之间的“交流”,是物联网感知层的核心技术。作为物联网时代的引擎,智能传感器作为各种智能智慧系统的前端,是现代智能化的神经触角。

图1 智能传感器结构

(数据来源:策源资本整理)

(二)全球智能传感器产业现状与形势

世界各国高度重视,全球市场保持高速增长。美国、日本、欧洲等领先的国家和地区将传感器列为科技进步、经济发展和国家安全的关键技术,对智能传感器进行了持续性战略部署。

中国智能传感器上升为国家战略,国内市场规模稳定增长。我国陆续出台了国家战略和政策文件,明确了智能传感器产业发展的方向和路径。

图2 全球智能传感器市场规模

(数据来源:赛迪顾问,策源资本整理)

(三)智能传感器产业图谱

智能传感器行业特点是技术壁垒较高,细分环节多而分散。产业链主要包括原材料、制造设备、EDA软件、器件和芯片设计、晶圆制造、封装测试、模组集成、应用几个技术环节。

图2 智能传感器产业图谱

(数据来源:策源资本整理)

二、智能传感器核心产业

(一)中国智能传感器产品型谱分析

国家层面详细指导智能传感器产品型谱,指明产品制造、产业发展方向。主要包括压力传感器型谱体系、惯性传感器型谱体系、磁传感器型谱体系、光学传感器型谱体系、温度传感器型谱体系、气体和颗粒物传感器型谱体系。

(二)上游原材料、设备和软件

智能传感器上游原材料主要包括陶瓷材料、半导体材料、金属材料、有机材料几大类。原材料中半导体材料为智能传感器的核心材料。设备是实现智能传感器制造工艺的媒介工具,在各个环节均发挥重要作用,EDA软件是智能传感器设计的有力工具。

(三)中游制造、封装测试和集成

MEMS工艺以成膜工序、光刻工序、蚀刻工序、键合工序等常规半导体工艺流程为基础。其它传感器芯片制造技术包括陶瓷制造、薄膜制造、厚膜制造等。封装是实现智能传感器电气连接、机械支撑以及环境接口的关键环节。

图3 封装后的MEMS智能传感器

(数据来源:北京智芯传感科技有限公司,策源资本整理)

(四)下游应用系统

我国智能传感器产品主要应用于汽车电子、工业制造、网络通信、消费电子和医疗等领域。汽车电子对智能传感器的应用占比最大,汽车对智能传感器的需求类型还在持续拓展。

表1 中国智能传感器下游应用产业链

应用领域代表企业应用举例
汽车电子(24%)美泰科技、比亚迪微电子、水木智芯、盛思锐、纳微电子、深迪半导体GPS定位器、行车记录仪、电缆桥架、红外雷达、智能座舱等
通信电子(21%)华为、腾讯、中兴通讯、立讯精密、珠海格力、海信集团、烽火通信网桥、网卡、避雷器、天线、立体仓库、安检设备等
工业电子(21%)四方光电、昆山双桥、欧姆龙、多维科技工业机械、专用设备以及自动化生产设备等
消费电子(15%)博世、罗姆、士兰微、歌尔声学、敏芯微电子、豪威科技、索尼智能手机、智能穿戴、3C电子、集团电话等
其他(19%)医疗:三诺生物家居:科沃斯、小米物流:大疆、拓攻医疗器械、扫地机器人、无人机

(数据来源:头豹研究,策源资本整理)

三、智能传感器产业发展趋势

(一)MEMS引领传感器技术产业变革

MEMS传感器微型化、多样化、集成化特点与传感器发展方向高度契合。基于MEMS技术的传感器具有微型化、可硅基加工工艺、批量生产、ASIC芯片集成化等优势,MEMS传感器已经成为仅次于图像传感器的第二大传感器门类,我国是全球市场发展最快的地区。

(二)多传感器集成与融合

多传感器集成与融合是智慧系统的关键技术。传感器集成是指多个传感器硬件集成在设备中,各自独立工作并将原始数据直接传输给中央处理器进行决策。而传感融合是指对多个传感器产生的原始数据进行整理、优化、融合并产生更全面的信息数据,进而传输给CPU进行决策。不同传感器之间协同工作,性能互补,为用户提供更丰富功能,赋予消费电子行业更大商业价值。



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