傳感器處于整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的最底層,即感知層,是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)與根基。萬物互聯(lián)時代的到來,給傳感器產(chǎn)業(yè)注入了“興奮劑”。傳感器越來越多地被應用到社會發(fā)展及人類生活的各個領(lǐng)域,可謂“遍地開花”。
而我國傳感器產(chǎn)業(yè)總體處于中低端水平,我們應該正視挑戰(zhàn)、積極推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。期待中國傳感器產(chǎn)業(yè)躋身世界前列的那一天。
物聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展
為傳感器產(chǎn)業(yè)注入“興奮劑”
美/日/德主導傳感器市場
2014年統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,少數(shù)經(jīng)濟發(fā)達國家占據(jù)了傳感器市場70%以上份額。未來,隨著中國、印度、巴西等發(fā)展中國家經(jīng)濟的持續(xù)增長,對傳感器的需求也將大幅增加,市場有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
全球傳感器市場規(guī)模
全球傳感器市場一直保持快速增長,2011年受全球經(jīng)濟下滑的影響,傳感器市場增速下滑。隨著全球市場的逐步復蘇,市場對傳感器的需求不斷增加。
中國傳感器市場規(guī)模
我國傳感器產(chǎn)業(yè)整體素質(zhì)參差不齊,高端產(chǎn)品自給率不足,且小型企業(yè)占比近七成,產(chǎn)品以低端為主,高端產(chǎn)品主要靠進口。
全球MEMS市場產(chǎn)值現(xiàn)狀及未來預測
近幾年,全球MEMS傳感器產(chǎn)品需求增勢迅猛,2014年MEMS傳感器市場規(guī)模超過130億美元,平均12%-13%的增長率,2020年MEMS傳感器市場預計將達到300億美元。
傳感器應用“遍地開花”
傳感器在可穿戴設備的應用
如可穿戴設備安裝各類傳感器來檢測和測量心率、汗液、溫度、睡眠、卡路里、GPS坐標、血壓、UV紫外線和葡萄糖水平。已經(jīng)形成市場的這類傳感器設備,目前主要集中在三大塊:
運動傳感器,包括加速度計、陀螺儀、磁力計、壓力傳感器等;
生物傳感器,包括血糖傳感器、血壓傳感器、心電傳感器等;
環(huán)境傳感器,包括溫濕度傳感器、氣體傳感器、PH傳感器等。
傳感器在汽車工業(yè)的應用
眾所周知,汽車產(chǎn)業(yè)90%的革新來自汽車電子的創(chuàng)新。汽車傳感器是信息采集分析的前端系統(tǒng),一般有兩種類型:一個是車身感知,包括壓力、流量、加速度傳感器和陀螺儀等,另一個是環(huán)境感知,包括激光雷達、毫米波雷達、攝像頭和紅外夜視等智能傳感設備。下面對汽車上應用的各類傳感器做簡單介紹:
水溫傳感器,用于檢測發(fā)動機冷卻液溫度(提供發(fā)動機溫度信號);
節(jié)氣門位置傳感器,用于檢測發(fā)動機的節(jié)氣門位置(也是用于提供發(fā)動機負荷信號);
爆震傳感器,用于檢測發(fā)動機是否發(fā)生爆震;
進氣歧管絕對壓力傳感器,用于檢測進氣管內(nèi)的進氣壓力;
空氣流量計,用于檢測進氣空氣的質(zhì)量;
加速踏板位置傳感器,用于檢測加速踏板位置;
輪速傳感器,用于檢測輪速;
車速傳感器,用于檢測車速。
此外還有風速傳感器、雨量傳感器、光照強度傳感器、車身高度傳感器、燃油液位傳感器、燃油溫度傳感器、機油壓力傳感器、噴油器升程傳感器等等。
傳感器在工業(yè)自動化領(lǐng)域的應用
在自動化生產(chǎn)線,各個組成環(huán)節(jié)都需要傳感器進行監(jiān)控,并把數(shù)據(jù)反饋給控制中心,以便對出現(xiàn)異常節(jié)點進行及時干預,保證工業(yè)生產(chǎn)正常進行。
傳感器在瓶子生產(chǎn)線的應用
機械制造行業(yè)中,要對機床的靜態(tài)、動態(tài)參數(shù)進行檢測,從而控制加工質(zhì)量;在化工、電力等行業(yè)中,要隨時自動檢測生產(chǎn)過程中溫度、壓力、流量等參數(shù);可以說,沒有眾多的優(yōu)良的傳感器,現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎。
傳感器在消費性電子領(lǐng)域的應用
如傳感器在手機中的應用:
重力傳感器,在極品飛車、天天跑酷等游戲中有著近乎完美的體現(xiàn);
加速度傳感器,例如手機的搖一搖功能就是對手機的加速度進行感應;
光線傳感器,例如手機的自動調(diào)光功能;
距離傳感器,例如接電話時手機離開耳朵屏幕變亮,手機貼近耳朵屏幕變黑。
手機中的傳感器數(shù)不勝數(shù),很多功能都是利用傳感器來實現(xiàn)的。
傳感器在智能家居領(lǐng)域的應用
傳統(tǒng)傳感器在智能家居領(lǐng)域依舊存在著一些局限性,如組網(wǎng)開銷成本巨大。隨著無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展與成熟,無線傳感器網(wǎng)絡產(chǎn)品開始憑借自身獨特的優(yōu)勢,開始逐步替代傳統(tǒng)有線傳感器產(chǎn)品,并滲入到智能家居領(lǐng)域的各個環(huán)節(jié),成為市場上的新興熱點。
還有諸多其他領(lǐng)域的應用就不一一展開介紹!
傳感器行業(yè)未來發(fā)展方向
微型化
微型傳感器是基于半導體集成電路技術(shù)發(fā)展的MEMS(micro-electromechanicalsystems微電子機械系統(tǒng))技術(shù),利用微機械加工技術(shù)將微米級的敏感組件、信號處理器、數(shù)據(jù)處理裝置封裝在一塊芯片上,具有體積小、成本低、便于集成等明顯優(yōu)勢,并可以提高系統(tǒng)測試精度。
現(xiàn)在已經(jīng)開始用基于MEMS技術(shù)的傳感器來取代已有的產(chǎn)品。隨著微電子加工技術(shù)特別是納米加工技術(shù)的進一步發(fā)展,傳感器技術(shù)還將從微型傳感器進化到納米傳感器。微型傳感器的研制和應用將越來越受到各個領(lǐng)域的青睞。
集成化
集成傳感器的優(yōu)勢是傳統(tǒng)傳感器無法達到的,它不僅僅是一個簡單的傳感器,其將輔助電路中的元件與傳感元件集成在一塊芯片上,使之具有校準、補償、自診斷和網(wǎng)絡通訊的功能。
智能化
智能化傳感器是由一個或多個敏感元件、微處理器、外圍控制及通訊電路、智能軟件系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物,它兼有監(jiān)測、判斷、信息處理等功能。與傳統(tǒng)傳感器相比,它具有很多特點。
例如,它可以確定傳感器工作狀態(tài),對測量資料進行修正,以便減少環(huán)境因素如溫度、濕度引起的誤差;它可以用軟件解決硬件難以解決的問題;它可以完成資料計算與處理工作等。而且智能傳感器的精度、量程覆蓋范圍、信噪比、智能水平、遠程可維護性、準確度、穩(wěn)定性、可靠性和互換性都遠高于一般的傳感器。
柔性化
在可穿戴設備2.0時代,穿戴計算和貼身智能成為設計方向。但目前可穿戴設備更多是形態(tài)上的變化,無論是產(chǎn)品實用性,還是抗沖擊、防鹽防水、衛(wèi)生等等,都還有很長的路要走。其中很大的一個制約因素就是制造材料限制。
據(jù)美國市場研究機構(gòu)透明市場研究(TransparencyMarketResearch)公司最新發(fā)布的報告顯示,到2020年,全球可穿戴傳感器市場將以45.2%的復合年均增長率繼續(xù)成長。YoleDeveloppement也預測,作為傳感器重要組成部分的MEMS傳感器產(chǎn)品需求在近年增勢迅猛,從2014年起平均以12%-13%的增長率增長,2020年MEMS傳感器市場預計將達到300億美元。
國內(nèi)傳感器行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)
如何向中高端轉(zhuǎn)型?
行業(yè)巨頭誰將沖出重圍?
RobertBosch(羅伯特·博世):
博世MEMS傳感器主要用于可穿戴設備、物聯(lián)網(wǎng)等新應用。主要產(chǎn)品:專業(yè)級健康類傳感器解決方案BHV250和BHV160、智能三軸加速度計BMA422和BMA455、高性能陀螺儀BMG250和BMG280、可定制編程的9軸運動傳感器BMF055。
STmicroelectronicss(意法半導體):
傳感器產(chǎn)品包括MEMS(微機電傳感器,包括加速度計、陀螺儀、數(shù)字羅盤、慣性模塊、壓力傳感器、濕度傳感器和麥克風)、智能傳感器、SensorHub、溫度傳感器和觸摸傳感器。
TexasInstruments(德州儀器):
霍爾效應磁傳感器、單芯片MEMS溫度傳感器、壓力傳感器、指紋傳感器、光傳感器等,在基于移動反射數(shù)字光處理設備的MEMS銷售方面表現(xiàn)頗佳。
AvagoTechnologies(安華高):
產(chǎn)品組合廣泛多樣,在以下四個主要目標市場中擁有約6500種產(chǎn)品,即:無線通信、有線基礎設施、工業(yè)和汽車電子產(chǎn)品以及消費品與計算機外圍設備。
KnowlesElectroincs(樓氏電子):
是先進的微聲設備、特種組件以及移動通訊、消費電子、醫(yī)療科技、軍事/空間和其它工業(yè)終端市場的人機界面解決方案的市場領(lǐng)導者和全球供應商。提供精確可靠的產(chǎn)品,包括助聽器元件、MEMs(微機電系統(tǒng))麥克風、揚聲器、受話器、傳感器、電容器、振蕩器等。
歌爾聲學:
主營業(yè)務為聲電器件、光電器件、電子配件及整機類電子產(chǎn)品等的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售,產(chǎn)品廣泛應用于智能手機、平板電腦、可穿戴設備等智能移動終端產(chǎn)品及智能家居、汽車電子等領(lǐng)域,主要為3C領(lǐng)域全球頂級廠商提供軟硬件產(chǎn)品與服務。
大華股份:
主營安防產(chǎn)品,一體化高清抓拍攝像機采用嵌入式一體化設計,將高清CCD逐行掃描圖像傳感器、DSP車牌識別單元、圖像存儲及傳輸單元設計為一體,實現(xiàn)百萬像素高清晰圖片的高速抓拍、視頻實時錄像、車牌識別、存儲、檢索等功能,是高速圖像采集處理技術(shù)在高速抓拍領(lǐng)域的綜合應用。
航天電子:
產(chǎn)品主要包括:高性能傳感器、無線電測量控制系統(tǒng)、特種電子通信、自動跟蹤系統(tǒng)和數(shù)據(jù)收集、傳輸處理系統(tǒng)、衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng),數(shù)字化有線電視網(wǎng)絡設備,衛(wèi)星通信地球站,星上精密機構(gòu)及結(jié)構(gòu)部件,大型地面工程業(yè)務測控站和電子支持設備,以及火箭、衛(wèi)星、艦船、飛機、核能等產(chǎn)品配套使用的各種電連接器、繼電器、電子儀器設備、電纜網(wǎng)及開關(guān)設備,GPS/GLONASS/北斗衛(wèi)星導航應用系統(tǒng)及終端設備等,被廣泛地應用于各類型號衛(wèi)星、火箭運載工具、相應的地面通信測量與控制設備及工業(yè)自動化控制設備中。
高德紅外:
立足自主創(chuàng)新,積極開展紅外光學、成像電路、圖象處理、人工智能、機械結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)工程等方面的設計與研究,開發(fā)出上百款擁有完全知識產(chǎn)權(quán)的紅外熱像系統(tǒng)及高科技光電系統(tǒng)。
青鳥元芯:
專門從事各種微型傳感器的研發(fā)和生產(chǎn)。公司已經(jīng)批量生產(chǎn)系列化微型濕度傳感器及模塊、MEMS壓力傳感器芯片、MEMS壓力傳感器、加速度傳感器等。