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，但本土高端傳感器技術(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：
第一階段是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，國務(wù)院、工信部、發(fā)改委等紛紛出臺物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指導(dǎo)文件，2017年1月，工信部發(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)最重要的數(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)最大的市場份額。
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)量最多，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，愛默生、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%的市場份額，特別是高端產(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)域的龍頭企業(yè)；蘇州固锝子公司的加速度傳感器銷量中國第一；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、全球電子整機(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)用最為集中的領(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傳感器最大的應(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)總市場份額的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)的微鏡陣列的市場份額也將進(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。從全球市場看，美國、日本、德國占據(jù)全球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，高端產(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(shí)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，智能傳感器扮演著不可或缺的角色。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。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(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))、無人機(jī)、智慧家庭、智慧醫(yī)療和養(yǎng)老等領(lǐng)域。
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