传感器行业市场突围战略研究

传感器行业市场突围战略研究 一、 传感器行业发展态势 随着物联网、云计算、大数据等高新科学技术的日益成熟，传统传感器由于体积较大、集成度低等劣势，已逐渐无法满足下游行业的需求。在此背景下，MEMS技术在传感器行业的运用日益提升。与传统传感器相比，MEMS传感器具有微型化、重量轻、集成度高、智能化、低成本、功耗低、可大规模生产等优点，使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能，目前已成为替代传统传感器的重要选择之一。 MEMS传感器目前已经广泛运用于消费电子、汽车、工业、医疗、通信等各个领域，随着人工智能和物联网技术的发展，MEMS传感器的应用场景将更加多元。人工智能方面，随着下游行业对传感器数据收集的精确性提出更高要求，MEMS传感器已逐渐成为人工智能的重要底层硬件之一。物联网方面，系统复杂程度的提升、结点数量的增长也将要求更多的传感器数量以及更高的智能化程度。 从目前全球的发展趋势来看，汽车工业和消费类电子的市场已经十分发达，成为MEMS传感器的发展基础。未来，随着医疗、人工智能、物联网、智慧城市等应用领域智能现代化趋势日益明显，MEMS传感器将迎来更广阔的发展空间。 二、 中国智能传感器行业前景广阔 智能传感器在工业4．0时代扮演着十分重要的角色。随着物联网在工业领域的应用推广，智能传感器在其中的应用越来越广泛。物联网、移动互联网等新兴产业的快速发展为智能传感器行业带来巨大发展契机。中国智能传感器行业前景广阔，预计到2026年中国智能传感器行业市场规模将达239亿美元。 三、 影响传感器行业发展的有利和不利因素 （一）影响传感器行业发展的有利因素 1、传感器行业政策环境持续优化 国家传感器产业发展政策环境持续优化。为促进我国传感器产业发展并迈向中高端水平，2016年，《十三五国家科技创新规划》明确提出重点加强新型传感器的技术与器件的研发，并计划加强工业传感器技术在智能制造体系建设中应用，提升工业传感器产业技术创新能力；2017年，工信部《智能传感器产业三年行动指南（2017-2019）》鼓励推进智能传感器向中高端升级；2021年，十三届全国人大四次会议审议通过《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，明确指出聚焦传感器的关键领域；2021年，工信部颁布《基础电子元器件产业发展行动计划（2021-2023年）》，提出实施重点产品高端提升行动，重点发展小型化、低功耗、集成化、高灵敏度的感测元件，如温度、气体、位移、速度、光电、生化等类别的高端传感器。随着国家各政策的大力支持，高可靠性传感器技术及传感器产业的重要性将日益凸显，未来传感器技术将是我国科技发展的重中之重。 2、传感器行业进口速度加快 传感器行业是高科技产业发展的先导行业和核心组成部分之一。此前，受国际贸易争端以及芯片禁运等事件的影响，国内开始重视对半导体芯片行业等高科技产业核心技术的自主研发，并且开始加大对相关产业的资金和政策支持。出于对产业安全及核心技术领域自主战略的考虑，可以预期在未来一段时间内，国产产品替代进口产品的趋势将继续保持不变，而这种趋势以及国内企业的崛起将为国内传感器行业提供了更多的发展机遇。 3、传感器行业应用场景多元化 目前，传感器已经广泛应用于消费电子、汽车、工业、医疗、通信等各个领域，随着人工智能和物联网技术的发展，传感器的应用场景将更加多元。传感器是人工智能重要的底层硬件之一，传感器收集的数据越丰富和精准，人工智能的功能才会越完善。物联网生态系统的核心是传感、连接和计算，随着联网节点的不断增长，对智能传感器数量和智能化程度的要求也不断提升。未来，工业互联网、车联网、智能城市等新产业领域都将为传感器行业带来更广阔的市场空间。 （二）影响传感器行业发展的不利因素 1、传感器行业基础相对薄弱 由于国内传感器行业起步较晚，发展时间较短，虽然近年来得到了快速发展，技术水平和产业规模都有所提升，但与国外相比，国内传感器产业在产品品质、工艺水平、生产装备、企业规模、市场占有率和综合竞争能力等方面存在一定差距。在传感器行业面临全球范围内充分竞争的背景下，国内传感器企业资本实力相对较弱，研发实力与创新能力也需要进一步提升。 2、传感器行业高端人才短缺 传感器的研发需要研发人员具备机械、电子、材料、半导体等跨学科知识以及机械制造、半导体制造等跨行业技术的积累，同时还需具备对上下游行业深入的理解，对人才要求较高。而我国传感器产业起步较晚，目前国内院校对传感器专业人才的培养也较为缺乏，在人才储备上具有滞后性。因此，缺乏行业高端人才是制约我国传感器行业发展的一大障碍。 四、 传感器产业链情况 （一）传感器产业链概述 传感器产业链上游为各类原材料供应，包括感测元件、电路、电源、不同类型的元件及五金件等的生产制造；中游为各种类型的传感器生产设计、制造及封装测试；下游为系统应用，如消费电子、汽车电子、工业电子、工业通信、国防航空等，由于传感器的应用领域和配套终端产品种类繁多，数量庞杂，且工作环境相差甚远，因此不同产品对传感器的需求各不相同。 行业传感器产品主要分为MEMS传感器和非MEMS传感器，其中MEMS传感器对应压力传感器、湿度传感器、加速度传感器等，非MEMS传感器对应温度传感器、振动传感器（收入分类属于加速度传感器）等。 1、MEMS传感器产业链 对于MEMS传感器，即感测元件采用MEMS敏感芯片的传感器，从产业链角度来看，各环节与通用IC芯片较为相似，一般可分为四个环节：设计研发、晶圆制造、封装测试以及系统应用。其中，设计研发包括MEMS敏感芯片设计和传感器器件设计；晶圆制造为MEMS敏感芯片的生产环节，即晶圆厂商将MEMS敏感芯片进行流片制成裸芯片；封装测试环节则包括芯片级封装（即晶圆级封装）、器件级封装和系统级封装（传感器器件应用于终端系统）；系统应用为在各个特定行业领域的终端应用。 为满足差异化的需求，传感器生产企业需从传感器设计出发，确定满足测量范围、精度和稳定性的感测原理，设计传感器的外部形状和内部结构布局，采购满足消费级、工业级甚至宇航级产品标准的电子元器件、结构件和封装材料等，采用相应的传感器生产制造工艺进行器件封装，同时进行性能检验测试和信号调理补偿，确保产品的输出满足下游需求。 针对传感器感测元件（应用MEMS技术）的芯片设计、晶圆制造以及芯片封装三个环节与通用IC芯片的生产制造环节一致。传感器企业通常会采购已完成芯片封装的MEMS敏感芯片，或直接采购由晶圆厂流片完成的裸芯片而后自行封装。在通用IC芯片产业链中，存在专门提供封装测试服务的企业。而在传感器产业链中，传感器制造企业既负责前端的传感器设计，也负责后端的传感器器件封装，本质是自产自销模式，不存在专门从事传感器器件封装业务（即来料加工模式）的企业。此外，检验测试通常会伴随传感器生产的各个环节，由于终端需求不同，通常由传感器企业自行完成或委托第三方完成，但无论是否采用MEMS工艺技术，对感测元件、电子元器件、封装完成的器件的结构强度、性能指标、可靠性、稳定性、精确度等多方面检验测试均为必要环节。 2、非MEMS传感器产业链 对于非MEMS传感器，即感测元件未采用MEMS工艺技术的传感器。非MEMS传感器由于未应用MEMS技术，产品中不涉及MEMS芯片的应用，因此产业链环节中不包含芯片设计及晶圆制造环节，仅包括传感器设计、器件封装以及检验测试三个环节。 （二）产业链各环节的技术特点及竞争格局 不同的应用环境对传感器的性能要求有所差异。行业高可靠性传感器主要应用于航天、航空、兵器、轨道交通、工程机械、冶金等领域，该等应用场景对传感器性能要求与消费电子、汽车电子等民用领域具有显著差异。 五、 传感器行业市场竞争格局 伴随着我国信息化的高速发展，近年来我国的传感器行业发展飞快。从竞争格局来看，我国传感器行业TOP5占据了国内传感器市场40%以上的份额，行业竞争格局逐渐成熟。其中，华工科技传感器产品主要应用于智慧出行、智慧家庭、智慧医疗、智慧城市等领域，是全球有影响力的传感器系统解决方案提供商，具有较强的竞争优势；大立科技是国内少数能够独立研发、生产红外热成像相关核心芯片，机芯组件到整机系统全产业链完整的高新技术企业，旗下传感器业务占比高达90%以上，主要生产红外温度成像传感器；歌尔股份目前精密零组件收入规模较大，歌尔传感器涵盖压力传感器、交互类传感器和流体传感器等，广泛应用于各类消费类电子产品，处于行业领先地位，竞争力较强。 热敏电阻及传感器产业作为国民经济的基础性、战略性产业，对促进工业转型升级、发展战略性新兴产业发挥重要作用。同时，受到国际形势的影响，国家日益重视传感器行业的发展，其健康发展符合国家的发展战略。近年来，国家在政策层面给予传感器行业一系列支持，推动行业技术水平的提升及在重点应用领域的拓展，逐步实现进口替代。2021年1月，工信部发布《基础电子元器件产业发展行动计划（2021-2023）》提出，重点发展小型化、低功耗、集成化、高灵敏度的敏感元件，温度、气体、位移、速度、光电、生化等类别的高端传感器，为传感器带来良好的发展机遇。 随着以人工智能、5G通信、大数据等为代表的智能化时代到来，传感器作为重要的元件，具有广泛的应用，受到了世界各国的普遍重视，并快速发展。在热敏电阻领域，过去几年，其应用范围不断扩大，全球市场规模保持稳定增长。在传感器领域，其作为物联网感知层的硬件基础，应用范围日益广泛，在智能家居、汽车电子、智慧医疗、智慧工业等物联网各细分领域有着广泛应用。物联网产业的蓬勃发展将释放大量传感器制造需求，这也将推动传感器各细分行业的稳步增长。 随着国家产业结构调整、高端制造业发展以及智能制造和工业物联网的推广，传感器在工业领域的应用呈现出新的技术发展特点。随着微电子元器件和芯片工艺技术进步，以前需要复杂系统和高成本的解决方案，现在可以用较为经济的方式实现．以白光共焦为例，其测量系统本身就是一台完整的微型光谱分析仪，而现在可以很方便地用集成化的方案实现模块化封装。逐渐可负担的解决方案成本使得下游应用领域需求出现喷发。 六、 中国传感器行业发展趋势 中国传感器行业未来发展趋势预计会朝着智能化、高性能、多功能、低成本、高精度、小型化、集成化和环保等方向发展。随着物联网、工业互联网、智能制造、智能家居、智能汽车、智能城市等领域的快速发展，传感器将会在这些领域中发挥重要作用。同时，随着技术的不断提升，传感器的性能将会越来越高，成本也会越来越低，这将有助于普及传感器的应用。此外，政府对于传感器产业的大力支持也将有助于传感器行业的发展。另外，随着人工智能和机器学习技术的不断发展，传感器数据在人工智能和机器学习中的应用将会越来越广泛，这也是传感器行业未来发展的重要方向。 七、 智能传感器主要应用于汽车电子工业制造等领域 从应用领域看，目前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、消费电子和医疗领域，占比分别为24．2%、21．1%、21%、14．7%和7．2%。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，如针对新能源汽车电池冷却用冷媒泄漏监测的气体传感器，随着新能源车产销量逐年扩大，可能迎来发展机遇。