传感器行业跨行业的专业知识壁垒

传感器行业跨行业的专业知识壁垒 一、 传感器行业跨行业的专业知识壁垒 MEMS是一门交叉学科，MEMS产品的研发与设计需要机械、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和整合。MEMS行业的研发设计人员需要具备以上专业知识技术的深入储备和对上下游行业的深入理解，才能设计出既满足客户需求、又适合供应商实际加工能力的MEMS产品，因此对研发人员的专业知识和行业经验都提出了较高的要求。 二、 磁传感器行业竞争格局 从全球磁传感器行业竞争格局来看，全球磁传感器主要厂家包括Allegro、英飞凌、AKM等，以收入口径计算，前三大厂家市场份额分别为16%/15%/10%。国内玩家有纳芯微、宁波时代电气、比亚迪半导体等。AMR、GMR、TMR均基于磁阻原理，作为下一代磁传感器技术，凭借性能优势，渗透率正日益提升，主要磁传感器芯片厂商均有所布局。 三、 行业上下游情况 传感器上游为芯片、电路、电源、不同类型的元件等各种原材料；中游是电容式气压传感器、红外气体传感器、图像传感器等各种类型的传感器制造；下游则是于消费电子、汽车电子、工业电子、通信电子等下游应用。 （一）上游产业 近年来随着消费电子、移动互联网、汽车电子、工业控制、医疗电子等市场需求的不断提升，以及国家支持政策的不断提出，我国集成电路行业发展快速。数据显示，2021年我国集成电路市场规模由2016年的4336亿元增长至10458亿元，年均复合增长率为19．3%。预计2022年我国集成电路行业市场规模将达12036亿元。 电源可将各种形式的能量转换成电能，是各类电子设备的心脏，是电力电子设备实现正常运行及电压调节的基础。不同的电源具有不同的工作原理和功能，可广泛应用于经济建设、科学研究、国防建设等多个领域。 近年来受益于技术的进步和社会电气化程度提高，我国电源产业实现快速增长。根据中国电源学会数据，2021年我国电源行业市场规模由2016年的2056亿元增长至3416亿元。预计2022年我国电源行业市场规模将达3700亿元。 （二）下游产业 目前我国传感器在汽车电子、工业制造、网络通信、消费电子及医疗电子中应用较为广泛。其中传感器在汽车电子领域中占比最高，达24．2%；其次在工业制造领域，占比为21．1%，排第二。 汽车电子是用传感器、微处理器、执行器、数十甚至上百个及其零部件组成的电控系统，是车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控制装置的总称，主要是提高汽车的安全性、舒适性、经济性和娱乐性。 近年来随着汽车智能化和电动化趋势的影响以及政策的推动，汽车电子广泛应用于汽车各种领域中，使得我国汽车电子市场的快速成长，渗透率不断提升。有相关数据显示，2020年我国后倒车雷达渗透率为86．25%，中控屏幕渗透率为85．57%，驻车影像系统渗透率为78．50%，巡航系统渗透率为72．58%，前倒车雷达的渗透率为37．46%，倒车车侧预警系统的渗透率为13．54%，并线辅助的渗透率为20．79%。同时占整车的比重快速增长。2020年我国汽车电子占整车的比重从1980年的10%增长到了34．32%。预计在互联网、娱乐、节能、安全四大趋势的驱动下，汽车电子化水平将持续增长，到2030年汽车电子占整车制造成本的比重将接近50%。 随着渗透率不断提升，我国汽车电子市场规模也保持稳定增长态势。数据显示，2021年我国汽车电子市场规模达1104亿美元，同比增长7．3%。其中动力控制系统占比最多，占整体市场的28．7%；其次为底盘与安全控制系统，占比为26．7%。 近年来，随着我国各级政府高度重视不断重视通信行业发展，我国通信行业发展较为迅速。进入2021年，进一步推进网络强国和数字中国建设，5G和千兆光网等新型信息基础设施建设覆盖和应用普及全面加速，行业发展质量和增长水平进一步提升。数据显示，2021年电信业务收入累计完成1．47万亿元，比上年增长8．0%，增速同比提高4．1个百分点。 四、 磁传感器行业未来发展趋势 磁传感器在传统燃油车和新能源汽车中均有广泛应用，在传统燃油车中，磁传感器可以应用于汽车传动轴，泵、阀开关检测、油门踏板位置检测、车轮速度检测等；在新能源车中，磁电流传感器可以用于新能源车主驱、OBC、DC/DC等组件的电流传感中，磁位置传感器还可以用于BMS液冷系统阀门的控制。根据相关数据测算，在新能源汽车中单车需要约15-30个磁传感器。未来随着汽车功能复杂度的提升和安全要求的提升，预期汽车磁传感器应用规模将持续增长。 从技术路线来看，TMR传感器的性能提升十分显著，利用磁性多层膜材料的隧道磁电阻效应，与霍尔元件、AMR、GMR相比，优势突出：1）温度性能好，前端模块电镀了纳米厚度的氧化层，而不是半导体；2）电流功耗小，从霍尔的5-20mA减少到μA级别；3）敏感性很强，规模上量后成本更低，霍尔元件需要用钕铁硼等强力磁铁。 TMR传感器将凭借突出的产品性能，在高要求应用场景替代霍尔传感器：替代霍尔传感器：1）角度角度、转速、位臵类传感器：包括BLDC转子位臵、方向盘转角、轮速、节气门位臵、曲轴/凸轮轴角度等功能安全等级要求非常高的应用场合；2）液位传感器：TMR取代干簧管，干簧管容易破裂、一致性差、成本较高，TMR灵敏度高、成本低、克服破碎问题。 传感器的上游为各种原材料，包括芯片、电路、电源、不同类型的元件等；中游为各种类型的传感器，包括电容式气压传感器、红外气体传感器、图像传感器等；下游应用于消费电子、汽车电子、工业电子、通信电子等。 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。 目前，中国传感器在传感器、工业制造、网络通信、消费电子及医疗电子中应用较为广泛。数据显示，传感器在传感器领域中占比最高，达24．2%；其次传感器在工业制造领域的占比为21．1%，排第二；传感器在网络通信、消费电子、医疗电子领域的占比分别为21%、14．7%、7．2%。 传感器市场规模的稳步增长为智能传感器的发展奠定了基础，中国智能传感器市场规模从2017年的792．8亿元上升至2019年的928．3亿元，同期国内厂商智能传感器产值从94．9亿元上升至250．7亿元，国产化增速显著高于市场整体增速，预计到2022年中国智能传感器行业市场规模将达1179．1亿元。 MEMS即微机电系统，相比传统的机械系统，微机电系统具有微型化、重量低、功耗低、成本低、功能多等竞争优势，可通过微纳加工工艺进行批量制造、封装和测试，因此量产性与一致性都优于传统机械系统。MEMS技术满足了消费电子市场对小体积、高性能传感器的需求，正逐步取代传统的机械传感器。数据显示，中国MEMS行业市场规模由2016年的363亿元增长至2020年的705亿元，年均复合增长率为6．9%。相关研究机构预测，2022年中国MEMS行业市场规模将达1008亿元。 MEMS传感器凭借着微型化、成本低和功能多等优势，在消费电子、汽车电子、工业、医疗和通信等领域有着越来越广泛的应用。2020年下游应用领域中，消费电子占比达59．6%，其次是汽车电子占比18．9%，工业占比10．9%。 企查查数据显示，2017-2019年中国传感器相关企业注册量呈增长趋势，由6964家增至8611家，复合增长率为11%。2020年受新冠肺炎疫情影响，我国传感器相关企业注册量降至5205家，2021年进一步降低至2333家。截止2022年7月，传感器行业相关企业注册量仅为328家。 目前，我国传感器企业区域分布较为集中，主要分布在华东地区，占比超5成，约占全国企业总数的56．9%。其次，中南地区的传感器企业占总传感器企业数量的23．1%；华北地区、西北地区的传感器企业数量占比分别为8．4%、4．4%。 五、 中国传感器行业技术现状 目前中国传感器行业技术水平在全球范围内处于中上水平。在加速传感器、陀螺仪、指南针、气压传感器、温度传感器、湿度传感器等传感器领域，中国传感器行业均有自主研发能力。在高端传感器领域，中国传感器行业目前在全球范围内处于领先地位。在生物传感器、化学传感器、纳米传感器等领域，中国传感器行业目前处于起步阶段。总的来说，中国传感器行业技术现状较好，有较大的发展潜力。 六、 中国智能传感器市场规模持续上升 根据中国信通院的数据，中国智能传感器市场规模从2015年的106亿美元上升至2019年的137亿美元，我国智能传感器产业生态逐渐趋于完备，设计制造，封测等重点环节均有骨干企业布局。2020年，中国智能传感器行业市场规模在148亿美元左右。 七、 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。 八、 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。 九、 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。