傳感器是一個極其特殊的行業(yè)，它的產值不算高，2019年我國市場規(guī)模約2200億人民幣，但卻有數萬個品類，幾乎遍布所有產業(yè)和每個國民經濟的角落。它集機械、光、電于一身，能精確衡量壓力、溫度、濃度、速度等，卻又受制于芯片、材料、電路的發(fā)展瓶頸。它的原理透明，但工藝卻非常復雜，是制造業(yè)中少見的帶有“手藝”氣息的工業(yè)品，技術訣竅深藏在工藝之中。

　　我國傳感器行業(yè)起步較晚，核心技術缺失，因而以中低端制造為主，隨著近年智能制造、工業(yè)物聯網、人工智能等熱火朝天的發(fā)展，特別是MEMS技術的發(fā)展，半導體傳感器朝著微型、低功耗、高精度方向發(fā)展，傳感器行業(yè)迎來了第二春。

　　一、超百億，壓力傳感器發(fā)展駛入快車道

　　據數據顯示，近年來我國傳感器市場規(guī)模保持較快增長，預計到2021年，我國傳感器市場規(guī)?；驅⑼黄?000億元，毫無疑問，中國傳感器行業(yè)正迎來發(fā)展的黃金時期，而這也將為國內傳感器企業(yè)帶來巨大的發(fā)展機遇。其中，壓力傳感器市場規(guī)模超百億，發(fā)展駛入快車道。

　　我國壓力傳感器市場主要是工業(yè)自動化控制領域，和汽車領域。在工控領域里目前我國絕大部份采用擴散硅壓力傳感器、應變片式壓力傳感器和濺射薄膜壓力傳感器，而國內廠家生產面廣量大的就是擴散硅壓力傳感器。

　　而壓力傳感器市場的增長主要是由微電子機械系統(tǒng)(MEMS)的發(fā)展、汽車和醫(yī)療行業(yè)需求的增長、嚴格的政府法規(guī)以及智能技術的采用等推動的。據預測，2024年，壓力傳感器市場將以6.3%的復合年增長率增長，預計壓力傳感器市場將從2019年的174億美元增長到2024年的236億美元，相關企業(yè)可重點布局。

　　二、5大壓力傳感器及應用場景

　　壓力傳感器有多種分類方式。從工作原理來劃分，壓力傳感可分為壓電式、壓阻式、應變式、電容式等。從使用材料和傳感原理來看，主要有應變式壓力傳感器、陶瓷壓力傳感器、擴散硅壓力傳感器、藍寶石壓力傳感器、壓電壓力傳感器5種。

　　1、應變片壓力傳感器——高精度 最廣泛

　　電阻應變片壓力傳感器的核心是電阻應變片，即一個受力會形變的金屬片。當應變片受外力影響時，其長度和截面積都會發(fā)生變化，進而改變電阻值。比如當金屬絲受外力作用而伸長時，其長度增加，而截面積減少，電阻值便會增大。

　　應變式傳感器可以測量應變應力、彎矩、扭矩、加速度、位移等物理量，在不同領域間的應用也最為廣泛。尤其應用在高精度要求的工業(yè)稱量系統(tǒng)產品，如平臺秤和料斗稱量系統(tǒng)。

　　2、陶瓷壓力傳感器——抗磨損 夠穩(wěn)定

　　彈性好、抗沖擊、抗磨損、性能穩(wěn)定……陶瓷是壓力傳感器的理性材料。陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，而是以陶瓷直接作為感應膜片，讓壓力間接作用于陶瓷膜片背面的厚膜電阻， 連接成一個惠斯通電橋，電阻阻值變化后通過電橋產生一個與壓力、激勵電壓成正比的電壓信號。

　　相比金屬應變片，陶瓷壓力傳感器最大的特點就是抗腐蝕，在測量腐蝕性介質的壓力時，如在化工、制冷等領域中往往大顯身手。其次，陶瓷壓力傳感器常以分層結構組成，故有較好的抵抗壓力峰值的作用，但相應的靈敏度可能沒有前者表現優(yōu)秀。

　　3、擴散硅壓力傳感器——小體型 大信號

　　其原理是被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片上，使膜片產生與介質壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，并依靠電子線路檢測到變化，迅速轉換、輸出相應的標準測量信號。

　　擴散硅壓力傳感器的一個顯著優(yōu)點是信號輸出大，為后端變送調理線路提供了很大的優(yōu)勢，加上分辨率高，靈敏度高，其可選的后端電路更多。其次，擴散硅的體積小巧利于安裝，可以廣泛應用在醫(yī)療器械中，用于輔助生物監(jiān)測。

　　4、藍寶石壓力傳感器——精度準價格高

　　與第1種應變電阻式工作原理類似，受到傳輸壓力后其接收膜片發(fā)生形變，變化被硅-藍寶石敏感元件感知后，其電橋將輸出和壓力呈現正比的變化電信號。

　　作為半導體敏感元件，藍寶石的計量特性無與倫比，既不會發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現象，也憑借極高的硬度不怕形變。此外，藍寶石有著非常好的彈性和絕緣特性，此類傳感器可以在各種極端環(huán)境下工作，且可靠性高、精度好、溫度誤差極小。其缺點也很明顯——價格會相比其他壓力傳感器貴一倍以上，應用場景一般在在高端或重型裝備上。

　　5、壓電壓力傳感器——動態(tài)場景優(yōu)勢

　　壓電壓力傳感器基于壓電效應而工作，從結構上看內部有一個薄圓筒，當薄圓筒內側受到壓力作用時，圓筒的內張力增大，從而使其固有振動頻率升高。只要測出振筒的固有振動頻率，就可知道壓力大小。

　　壓電傳感器具有結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點。但不可以應用在靜態(tài)的測量當中，原因是受到外力作用后的電荷，僅在回路中有無限大輸入抗阻的時候，才可以保存下來，因此只應用在動態(tài)測量當中，如壓電噴墨打印頭、相機中使用壓電MEMS進行自動對焦等等。

　　此外，壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經得到了廣泛的應用，在航空領域有特殊地位。

　　三、IOT時代來臨，壓力傳感器有哪些應用場景?

　　縱觀整個產業(yè)鏈，壓力傳感器上游主要是原材料供應商，上游廠商提供金屬片、陶瓷片、硅片、藍寶石-硅壓合片等以及封裝所需材料。今年大部分原材料價格的不斷漲價對身處中游的壓力傳感器行業(yè)造成較大影響。

　　壓力傳感器的下游應用十分廣泛，除了汽車制造、機械工業(yè)、醫(yī)療器械等行業(yè)，還在航空航天、消費電子等產品中使用，隨著物聯網時代的到來，越來越多的智能產品也急需感應元件滿足消費者需求。

　　近些年來，新型半導體材料不斷出現，讓壓力傳感器的結構設計、敏感元件集成設計、加工工藝得以突破迭代，MEMS壓力傳感器供需量不斷增加，其應用范圍也能夠走向更廣闊的領域。國內知名的壓力傳感器供應商不少，但大部分集中在產品集成商手中，配套產品一同進行銷售。

　　四、壓力傳感器行業(yè)發(fā)展趨勢：微型化、場景化、協(xié)同化

　　中國壓力傳感器的研發(fā)和制造目前尚處于起步期，未出現具有一定經營規(guī)模的企業(yè)，掌握核心部件研發(fā)和制造能力的企業(yè)十分稀缺。不僅如此，目前高精度的國產壓力傳感器，其內部晶片或者芯體大多仍需進口，但在全球疫情以及中美國際貿易關系的影響下，海外供貨受阻，供應周期拉長，這使得研發(fā)自主設計生產的國產壓力傳感器芯體迫在眉睫。

　　微型化是壓力傳感器研發(fā)的一大趨勢，廠商們正不斷地縮小壓力傳感器的體積。MEMS壓力傳感器的出貨量逐年上升，多元化的應用場景也在不斷拓寬，智能家居、管道檢測、車聯網、智能制造中都會大量使用壓力傳感器。

　　同時，多傳感器協(xié)同的情況也會普遍地出現在各種智能產品中，通過多傳感器的融合與協(xié)同，提升了信號識別與收集的效果，也提高了智能設備的集成化程度，節(jié)約了內部空間。相信在未來，物聯網時代，壓力傳感器的應用會越來越多。

　　傳感器是人類對世界萬物進行準確感知、制造、加工及運行的依據。傳感器在科學技術領域、工農業(yè)生產以及日常生活中發(fā)揮著越來越重要的作用?？梢哉f，沒有傳感技術就難以有高精度的測量和感知應用。

　　根據傳感器種類情況，占據我國傳感器市場份額前三位就有壓力傳感器，百億市場在呼喚，壓力傳感器發(fā)展駛入快車道，相關企業(yè)可了解壓力傳感器的發(fā)展趨勢，根據自身的發(fā)展情況，制定相應的發(fā)展策略，搶奪發(fā)展先機。

　　文章來源： 物聯傳媒，儀表網