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世界智能傳感器發展動向
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圖1 2016-2019年全球四大應用領域的智能傳感器市場規模(百萬美元) 資料來源:中國信通院
圖2 2016年全球智能傳感器各產品占比 資料來源:中國信通院 2.美洲地區市場份額占比最大,亞太地區增長快速據Global Market Insights發布的數據,2015年在全球智能傳感器區域市場中,美洲地區市場規模最大,占據全球45%的市場份額,美洲地區預計在2022年前將一直主導智能傳感器市場;亞太地區(中國、日本、韓國、印度、澳大利亞)位列第二,占據23%,由于汽車和消費電子領域等下游產業的帶動,亞太地區成為市場規模增長最快的地區;歐洲地區占據17%,其他區域市場份額占比約為15%(圖3)。
圖3 2015年全球各地區智能傳感器市場占比 資料來源:Global Market Insights. 3. 智能傳感器的重要性在智能物聯網時代更加凸顯在當前智能時代的推動下,智能傳感器的重要性更加凸顯,不僅在《中國制造2025》、《德國2020高技術戰略》及歐盟、美國、韓國、新加坡等推進的智慧城市等戰略方面發揮著重要的支撐作用,而且也在物聯網、虛擬現實(VR)、機器人、智能家居、自動駕駛汽車等產業發展中發揮著關鍵作用。高性能、高可靠性的多功能復雜自動、測控系統以及基于射頻識別技術的物聯網的興起與發展,愈發凸顯了具有感知、認知能力的智能傳感器的重要性及其大力、快速發展的迫切性。 二、重點領域智能傳感器的產品類型多樣,按照不同的分類標準就有不同的分類類別。例如按智能化的實現方式可分為:非集成式智能傳感器、集成化智能傳感器和混合式智能傳感器;按技術不同可分為:基于MEMS的傳感器、基于CMOS的圖像傳感器和其他(光譜學、ASIC等)的傳感器。 1. MEMS傳感器MEMS(Micro—Electro Mechanical System,微機電系統)傳感器是采用微電子和微機械加工技術制造出來的新型傳感器,與傳統的傳感器相比,MEMS傳感器[1]具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高,適于批量化生產、易于集成和實現智能化等特點。物聯網時代下的傳感器對物理尺寸十分敏感,傳感器的微型化對物聯網產業的發展至關重要。MEMS傳感器正逐步取代傳統機械傳感器的主導地位,在消費電子、汽車工業、航空航天、機械、化工及醫藥等領域展開廣泛應用。
圖4 2017—2022年不同MEMS器件的復合年均增長率及市場規模(單位:億美元)
說明:氣泡大小代表到2022年市場規模 資料來源:麥姆斯咨詢(MEMS Consulting). 據麥姆斯咨詢(MEMS Consulting)數據,2016年全球MEMS傳感器市場規模約114億美元,到2021年市場規模將達到220億美元,年均復合增長率為14%。其中,射頻MEMS、振蕩器、微流控和氣體傳感器成為MEMS增長驅動力(圖4)。 當前全球前十名MEMS廠商是博世、意法半導體、惠普、德州儀器、應美盛、安華高、Qorvo、樓氏電子、佳能和松下。博世因為其在汽車電子和消費電子的雙重布局,牢牢占據著第一的位置。目前,大部分MEMS行業的主要廠商是以Fabless(只做設計,沒有生產)為主,例如樓氏、惠普、佳能等。同時,也有IDM(Integrated Device Manufacture,集成器件制造模式,從設計,到制造、封裝測試以及投向消費市場一條龍全包的企業,稱為IDM公司)廠商垂直參與到整條產業鏈的各個環節,比如博世、意法半導體等都建有自己的晶元代工生產線。 MEMS傳感器趨向微型化、材料多樣化、無源化方向發展。受益于物聯網產業的快速發展,將對MEMS行業帶來巨大的發展紅利。除了智能手機,MEMS傳感器將在 AR/VR、可穿戴等消費電子,智能駕駛、智能工廠、智慧物流、 智能家居、環境監測、智慧醫療等物聯網領域廣泛應用。 2.CMOS圖像傳感器CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補金屬氧化物場效應管)圖像傳感器芯片采用CMOS工藝,將圖像采集單元和信號處理單元集成到同一塊芯片上,適合大規模批量生產,適用于要求小尺寸、低價格、攝像質量無過高要求的應用,如保安用小型和微型相機、手機、計算機網絡視頻會議系統、無線手持式視頻會議系統、條形碼掃描器、傳真機、玩具、生物顯微計數、某些車用攝像系統等大量商用領域。20世紀80年代,英國愛丁堡大學成功制造出世界上第一塊單片CMOS圖像傳感器件。目前,CMOS圖像傳感器正在得到廣泛的應用,具有很強的市場競爭力和廣闊的發展前景。 據市場研究調查機構IC Insights的數據,2015年全球CMOS圖像傳感器市場規模增長12%,達到99億美元,而2015年也是連續5年年度銷售創新高。IC Insight預測2015年至2020年期間,CMOS圖像傳感器市場將以9.0%的年均復合增長率逐年增長,到2020年市場規模將達到152億美元。 IC Insights表示,過去的增長主要基于智能手機和數碼相機對CMOS圖像傳感器的采用,但現在及以后的增長則主要擴大到汽車、安全和醫療應用。汽車以后很可能會需要幾個甚至更多的圖像傳感器用于觀察行人,注意外面可能發生的事故或錄制撞車等其他事故的視頻。預計汽車系統將成為CMOS圖像傳感器增長最快的應用,未來5年全球銷售將以55%的年均復合增長率發展,到2020年市場規模達22億美元(占2020年CMOS圖像傳感器市場規模的14%)。緊隨汽車之后的是安防(以36%的年均復合增長率增長到9.12億美元)、醫療/科學應用(以34%的年均復合增長率增長到8.67億美元)、玩具/電子游戲(以32%的年均復合增長率增長到2.74億美元)和工業系統(以18%的年均復合增長率增長到8.97億美元)。同時,CMOS圖像傳感器領先應用的智能手機預計將以1%的年均復合增長率到2020年達到73億美元(市場占比為48%)。用于PC和平板電腦的相機模塊中的CMOS圖像傳感器預計會以6%的年均復合增長率發展到2020年的9.73億美元,而用于獨立數碼相機的傳感器銷售預計在未來5年達到6.23億美元(圖5)。
圖5 2015年和2020年全球CMOS圖像傳感器應用領域份額占比 資料來源:IC Insights
在CMOS圖像傳感器領域,無論是在技術方面和市場方面,索尼都是該行業的領先者,2015年其占據全球市場35%的份額。除了索尼外,市場上的其他幾大廠商分別是三星(19%)、豪威科技(OmniVision)(12%)、安森美半導體(8%)、佳能(4%)、東芝(3.4%)、松下(3.3%)、SK海力士(3.1%)、格科微(2.7%)和意法半導體(2%)。 |