中國傳感器行業(yè)發(fā)展需求及趨勢

中國傳感器行業(yè)發(fā)展需求及趨勢

傳感器是一種將物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號器件.國家標(biāo)準(zhǔn)?GB7665-87對傳感器下的定義是：能夠受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置.傳感器的分類分類方式代表傳感器按輸入量分溫度傳感器、壓力傳感器、氣體傳感器、濕度傳感器等按工作(檢測)原理分電阻式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、熱電式傳感器等按傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)在信號轉(zhuǎn)變過程中是否發(fā)生變化分物性型傳感器、結(jié)構(gòu)型傳感器按是否需要外加能源分有源式傳感器、自源式傳感器、他源式傳感器、參量式傳感器等按輸出信號性質(zhì)分模擬式傳感器、數(shù)字式傳感器按是否接觸分電位差計式傳感器、應(yīng)變式傳感器、非接觸式傳感器按傳感器構(gòu)成分基本型傳感器、組合型傳感器、應(yīng)用型傳感器按作用形式分主動型傳感器、被動型傳感器按傳感器特殊性分醫(yī)療用傳感器、軍用傳感器、監(jiān)視用傳感器等

傳感器在研究自然現(xiàn)象和人類生產(chǎn)生活中發(fā)揮著不可替代的作用,在醫(yī)學(xué)診斷、環(huán)境保護(hù)、智能監(jiān)控、工業(yè)生產(chǎn)等許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用.

傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和變換電路三部分組成,有時還要加上輔助電源.敏感元件：直接感受被測量,并輸出與被測量呈現(xiàn)相關(guān)關(guān)系的某一物理量的元件.轉(zhuǎn)換元件：傳感器的核心元件,以敏感元件的輸出為輸入,把感知的非電量轉(zhuǎn)換為電信號輸出.轉(zhuǎn)換元件本身可以作為獨(dú)立的傳感器使用,叫做元件傳感器.變換電路：把傳感元件輸出的電信號轉(zhuǎn)化成便于處理、控制、記錄和顯示的有用電信號所涉及的有關(guān)電路.

2015年中國移動IoT終端的數(shù)量為7億枚,2018年增長至18億枚,2015-2018年的CAGR約為37%.不僅是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè),工業(yè)4.0、智慧城市、車聯(lián)網(wǎng)、VR/AR虛擬現(xiàn)實(shí)、自動駕駛、5G萬物互聯(lián)等各種火爆的概念項目都離不開傳感器的支撐.

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、國務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)?物聯(lián)網(wǎng)+行動的指導(dǎo)意見等國家戰(zhàn)略,推動了傳感器的發(fā)展.2019年12月,工信部規(guī)劃司發(fā)布了2019年工業(yè)強(qiáng)基重點(diǎn)產(chǎn)品、工藝?一條龍應(yīng)用計劃示范企業(yè)和示范項目公示.傳感器是其中的重點(diǎn)之一,產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景可期.政策利好傳感器產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展時間相關(guān)政策2014年《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》2015年《中國制造2025》2015年《國務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》2017年《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動指南(2017-2019年)》2019年《2019年工業(yè)強(qiáng)基重點(diǎn)產(chǎn)品、工藝“一條龍”應(yīng)用計劃示范企業(yè)和示范項目公示》

隨著傳感器在物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療、環(huán)保和工業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域的不斷滲透,市場對傳感器的需求持續(xù)提升,據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,2017年全球傳感器行業(yè)市場規(guī)模為1955億美元,同比增長12.29%,2018年全球市場規(guī)模為2059億美元左右,同比增長5.3%.預(yù)測到2024年市場規(guī)模將達(dá)到3284億美元.2010-2024年全球傳感器行業(yè)市場規(guī)模及預(yù)測

2010年到2018年中國傳感器市場規(guī)模穩(wěn)步提升,份額從2010年的397億元提升至2018年的1472億元,預(yù)計2019年到2022年的復(fù)合增長率為12.13%（2022年市場份額將達(dá)到約2327億元）,產(chǎn)業(yè)鏈公司有望充分受益.2010-2022年中國傳感器行業(yè)市場規(guī)模及預(yù)測

一、熱電堆紅外傳感器

隨著新冠疫情在全球的蔓延,各國陸續(xù)啟動應(yīng)對措施以控制疫情發(fā)展,其中,非接觸式體溫檢測是疫情篩查、診斷和防控的重要方式之一.非接觸式體溫檢測設(shè)備主要包括額溫槍、耳溫槍以及紅外熱成像測溫系統(tǒng)等,其工作過程為利用熱電堆紅外傳感器探測被測對象的溫度,之后借助數(shù)字電路進(jìn)行信號放大處理,并由MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,最終在LCD等顯示模塊輸出溫度信息.非接觸式體溫檢測設(shè)備具有安全、快捷、精度高和讀數(shù)直觀等優(yōu)勢,在醫(yī)療、公共衛(wèi)生和消費(fèi)電子等場景中獲得了廣泛的應(yīng)用.

從額溫槍等非接觸式體溫檢測的工作過程可知,熱電堆紅外傳感器是其實(shí)現(xiàn)溫度檢測的核心元件.熱電堆紅外傳感器是將一系列熱電偶串聯(lián)形成熱電堆,并基于塞貝克效應(yīng)將紅外信號轉(zhuǎn)換成熱電勢輸出的傳感器件.由于人體會持續(xù)向周圍環(huán)境發(fā)出紅外輻射,因此利用熱電堆紅外傳感器便可實(shí)現(xiàn)體溫的非接觸測量.

以熱電堆紅外傳感器為代表的紅外傳感元件的技術(shù)和制造工藝復(fù)雜,產(chǎn)品價值量較高.以額溫槍為例,紅外傳感器在額溫槍中的成本占比約為15%,是額溫槍中單機(jī)價值量最高的零部件.額溫槍成本占比

紅外熱電堆傳感器一般采用采用硅基微加工工藝制造,其產(chǎn)業(yè)鏈包括芯片的設(shè)計、制造、封測、模組化和終端應(yīng)用等.

熱電堆紅外傳感器在公共衛(wèi)生、安防監(jiān)控、消費(fèi)電子等領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛,市場空間十分廣闊,調(diào)查數(shù)據(jù),2020年全球民用紅外市場規(guī)模達(dá)56.01億美元,同比增長11.11%.同時,受近期疫情的影響,下游應(yīng)用市場對熱電堆紅外傳感器的需求十分迫切.2014-2023年全球民用紅外市場規(guī)模及增速預(yù)測

二、IoT系統(tǒng)對傳統(tǒng)器需求

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展有望受益于自上而下推動的新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè).不搞鋼筋水泥的?新基建或?qū)⒓铀僦腔鄢鞘小⒐I(yè)物聯(lián)網(wǎng)等IoT場景的落地.同時5G等基礎(chǔ)通信設(shè)施的建設(shè),將作為萬物互聯(lián)的承載基礎(chǔ),滿足物聯(lián)網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò)的速率、穩(wěn)定性、時延等要求.物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用包含了智能家居、車聯(lián)網(wǎng)、智能支付終端、智能可穿戴設(shè)備、傳感設(shè)備及工業(yè)控制等多個領(lǐng)域.

物聯(lián)網(wǎng)是通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的拓展應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)延伸,其架構(gòu)自下而上可分為：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層.物聯(lián)網(wǎng)利用感知技術(shù)與智能裝置對物理世界進(jìn)行感知識別,通過網(wǎng)絡(luò)傳輸互聯(lián)、進(jìn)行計算、處理和知識挖掘,實(shí)現(xiàn)人與物、物與物信息交互和無縫連接,達(dá)到對物理世界實(shí)時控制、精確管理和科學(xué)決策目的.

數(shù)據(jù)顯示：與4G相比,5G給物聯(lián)網(wǎng)的助力不僅僅只是傳輸速率的顯著提升,5G三大應(yīng)用場景之一的海量機(jī)器類型通信（mMTC）滿足了物與物連接的需求.現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)NB-IoT(窄帶物聯(lián)網(wǎng))實(shí)質(zhì)上就是5G網(wǎng)絡(luò)在4G時代的先行應(yīng)用,NB-IoT在硬件層面上可適配5G網(wǎng)絡(luò),5G落地后可百倍提高范圍內(nèi)可連接設(shè)備的數(shù)量,使海量互聯(lián)成為可能.

隨著通信標(biāo)準(zhǔn)的落地、云計算技術(shù)的發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)已從最初的導(dǎo)入期發(fā)展至現(xiàn)在的成長期.預(yù)計2020年全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達(dá)204億臺,其中LPWAN技術(shù)接入設(shè)備數(shù)量約25億臺.物聯(lián)網(wǎng)終端市場規(guī)模將達(dá)到2.93萬億美元,2016到2020年CAGR達(dá)20.7%.2016-2020年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量（億臺）及預(yù)測IoT終端市場規(guī)模（百億美元）快速增長

中國市場移動用戶數(shù)超過15億,人與人的連接普及率超過112%,1/2/3/4G人的連接已經(jīng)飽和,發(fā)展的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到物和物的連接.根據(jù)工信部數(shù)據(jù),中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模從2009年的1700億元發(fā)展到了2016年的9300億元,CAGR達(dá)到27.48%.預(yù)計到2020年,中國具有國際競爭力的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系基本形成,包含感知制造、網(wǎng)絡(luò)傳