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突破发展瓶颈!传感器将向精度化智能化综合化迈进!
作者:百家乐网址  来源:百家乐怎么玩  时间:2019-10-25 21:57  点击:

  对于国务院颁布的《“十三五”国家科技创新规划》纲要。在“发展新一代信息技术,发展智能绿色服务制造技术”章节中,提出重点加强新型传感器的研发,加强工业传感器制造基础共性技术研发,提升制造基础能力;在先进制造技术专栏中,提出开展MEMS(微机电系统)传感器的研发,提高自主研发能力,开展工业传感器核心器件、智能仪器仪表、传感器集成应用等技术攻关,加强工业传感器技术在智能制造体系建设中的应用,提升工业传感器产业技术创新能力;在海洋资源开发利用技术专栏中,提出发展近海环境质量监测传感器和仪器系统。

  近几年来,政府陆续出台了《国家集成电路产业发展推进纲要》、《中国制造2025》、《智能传感器产业三年行动指南(2017-2019)》等国家战略,为传感器产业的发展提供了强有力的支撑。随着近几年智能时代的到来,人工智能成为了当红的产物,作为人工智能之眼,传感器产业的发展成为了全球瞩目的焦点。

  我国传感器技术大体可分为三代:第一代是结构型传感器,利用结构参量变化来感受和转化信号;第二代是20世纪70年代发展起来的固体型传感器,这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成,是利用材料某些特性制成;第三代传感器是智能传感器,是微型计算机技术与检测技术相结合的产物。

  市场经济是决定传感器产业能否蓬勃发展的关键驱动因素。在智能农业、智能工业、智能交通、建筑节能、智能环保、智能电网、健康医疗、智能穿戴等领域,传感器有着广阔的应用空间。市场旺盛的需求刺激越来越多的研发、生产及销售企业加入到传感器行业中。

  据前瞻产业研究院统计数据显示,预测2019年我国传感器市场规模将达1660亿元左右。2021年我国传感器市场规模突破2000亿元,并预测在2023年我国传感器市场规模增长至2580亿元左右,2019-2023年均复合增长率约为11.65%。

  麦肯锡报告指出,到2025年,物联网带来的经济效益将在2.7万亿到6.2万亿美元之间,其中传感器作为物联网技术最重要的数据采集入口,将迎来广阔的发展空间。据中国信通院数据显示,近年来中国传感器市场规模保持较快增长,2018年达到1472亿元,同比增长13.2%,近5年均保持两位数的增长率。

  中投顾问产业研究中心:2018年我国传感器市场将达到1472亿元,未来五年(2018-2022)年均复合增长率约为12.13%,2022年将达到2327亿元。

  电子发烧友:关键技术有待突破:目前国内传感器在高精度、高敏感度分析、成分分析和特殊应用等高端方面与国际水平差距巨大,传感器芯片市场国有化率不足10%,中高档传感器产品几乎完全从国外进口,绝大部分芯片依赖国外,国内缺乏对新原理、新器件和新材料传感器的研发和产业化能力。

  下游应用发展迅速,带动传感器需求:传感器应用范围涵盖工业、汽车电子、消费电子、物联网等多个领域,下游应用的蓬勃发展将提高对信息感知的需求,带动传感器的需求增加。在这样的背景之下,我国传感器朝着“四化”方向发展,有望实现弯道超车:传感器系统向着微小型化、智能化、多功能化和网络化的方向发展,我国企业仍有弯道超车的机会。

  产业集群化发展:我国传感器企业正努力追赶国外企业,并出现了区域性的传感器企业集群。当前传感器的生产企业主要集中在长三角地区,并逐渐形成以北京、上海、南京、深圳、沈阳和西安等中心城市为主的区域空间布局。其中,主要传感器企业有接近一半的比例分布在长三角地区,其他依次为珠三角、京津地区、中部地区及东北地区等。

  其中,长三角区域逐渐形成了包括热敏、磁敏、图像、称重、光电、温度、气敏等较为完备的传感器生产体系及产业配套;珠三角区域形成了以热敏、磁敏、称重、超声波为主的传感器产业体系;东北地区主要生产MEMS力敏传感器、气敏传感器、湿度传感器;京津区域及中部地区则以产学研紧密结合的模式发展,主要集中于新型传感器的研发创新。

  中国工程院院士、清华大学副校长尤政曾强调,核心传感元器件是“工业基石”,是工业赖以生存和发展的基础;也是“性能关键”,直接决定重大装备和主机产品的性能、质量,包括寿命、可靠性、适用工况等。尽管目前我国的核心传感元器件还存在着“发展瓶颈”,关键基础件发展滞后,核心传感元器件受制于人。

  但随着本土企业加快研发进程和智能传感器产业链布局,中国智能传感器市场未来将保持较快的发展速度,本土化率将不断提高。据Yole预测固态传感器和执行器市场将实现强劲增长,到2023年达到千亿美元级,出货量达1850亿颗。光学传感器,特别是CMOS图像传感器,将占据该领域近40%的市场份额。MEMS也将在这一增长中发挥重要作用:在2018~2023年期间,MEMS市场规模增长率为17.5%,出货量增长率为26.7%,其中消费领域占比超过50%。

  RFID世界网:预计2020年,我国传感器市场规模将突破1800亿元。主要集中在长三角地区的传感器生产企业,逐渐分散扩大,形成以北京、上海、南京、深圳、沈阳和西安等中心城市为主的区域空间布局。那么,面对良好的市场前景,传感器将有哪些新机遇?这些行业将会有哪些创造新爆点?

  国内传感器主要应用于汽车电子、通信电子、消费电子(智能手机及可穿戴设备等)以及工业生产等市场。以目前市场使用情况来看,国内的主流传感器为温度传感器、压敏传感器、光敏传感器、气压传感器以及重力传感器等。

  随着材料科学、纳米技术、微电子等领域前沿技术的突破以及经济社会发展的需求,以下领域可能成为传感器技术未来发展的重点。

  为了满足市场需求,电子制造业大量地应用工业传感器,以全面提升整体生产能力。在电子制造的生产线中,无论是机器人组装,还是电子元件的检测,都离不开视觉传感设备的应用。

  作为机器视觉重点关注之一,图像传感器被广泛应用于消费电子,医疗电子,航空电子等领域。近几年来,CMOS图像传感器在汽车电子领域增长较快,2015年全球销售额为4.8亿美元,占CMOS市场的4.8%,预计2020年销售额可达18亿美元,市场占比将达到11%。在牙科用X光机市场上,用于从口腔内侧给1~2颗牙拍摄X光片的小型CMOS传感器在欧洲已达到实用水平,在美国也在推广。而在从口腔外侧拍摄全景X光片的X光机领域,今后仍将以CCD传感器为主。预计CMOS图像传感器2020年间的年均增长率将保持在10.6%左右,到2020年,市场规模预计将达到162亿美元。

  人工智能在近年来一度成为热潮。为了使机器人提高适应能力,及时检测到作业环境,在机器人上应用了大量的传感设备,这些传感器改善了机器人工作状况,使其能够更充分地完成复杂的工作。在一台机器人身上,集成了触觉传感器、视觉传感器、力觉传感器、接近觉传感器、超声波传感器和听觉传感器,甚至安全传感器等。

  其中,传感器在机器人产业中的应用受到了以美国和日本为主的大部分国家的关注,在这些先进国家的带动作用下,全球掀起了一股“智能传感器”发展的热潮,当前我国也身处其中并积极应对。

  机器人则为传感器的发展提供了良好落地场景和更高要求。随着机器人产业的发展壮大,一方面传感器应用需求迎来快速增长,传感器的研发生产获得进一步加快;另一方面,机器人给传感器的升级带来了功能、种类和技术方面的新要求,促进着传感器产业的转型与升级。

  我国汽车销量迅猛增长,传感器应用也随之快速增长。微型化、多功能化、集成化和智能化的传感器将逐步取代传统的传感器,成为汽车传感器的主流。此外,在汽车生产自动化过程中,对零部件的位置检测成为传感器应用的重要一环,也是对传感器要求最高的环节。

  传感器是汽车电子控制系统的信息来源,是车辆电子控制系统的基础关键部件。传统汽车传感器在各个系统控制过程进行信息的反馈,实现自动控制工作,是汽车的“神经元”,主要应用于动力总成系统,车身控制系统以及底盘系统中。汽车传感器在这些系统中担负着信息的采集和传输功用,它采集的信息由电控单元进行处理后,形成向执行器发出的指令,完成电子控制。

  随着汽车无人驾驶技术的突破,汽车电子开始注重传感器的智能化发展。智能传感器是无人驾驶车辆的“眼睛”。汽车正在向一台安全联网的自动驾驶机器人快速演进,进行环境感知、规划决策,最终实现安全抵达目的地。目前应用于环境感知的主流传感器产品主要包括激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达和摄像头等四类。

  未来智能驾驶、无人驾驶浪潮下,汽车电子化、智能化水平不断提升,传感器的市场规模将会进一步扩大。

  在物联网、大数据以及云计算背景下传感器给医疗带来了巨大的进步。传感器可使医疗设备能够呈现更精确的图像,帮助医生正确诊断病症并有效治疗患者;高精度的传感器获取准确的监测数据,让医护人员的诊断、设备监控病患的身体数据更精准。新型的医疗传感器如生物、纳米等传感器更是具有更灵敏、微型化、无创或者微创、互联性等优点切入医疗监测、医学诊断、施药治疗、临床研究、药物研发等领域。

  智慧医疗也是利用物联网技术,实现患者和医务人员及医疗设备之间的互动,其工作的核心部分是对患者的信息进行采集、存储、传输和处理。在进行图像传输以及海量数据计算处理的过程中,需要各种具有智能处理功能的传感器,如用于测量病人血压的MEMS压力传感器,用于研究睡眠窒息的热电传感器,用于监控和测量体表体温的温度传感器等。

  随着食品安全问题日益突出,我国对食品安全越来越重视,于是对食品检测技术提出了精细化要求。过去我国食品机械制造厂忽略了对食品检测技术的应用,而与整机性能提高相比,食品检测技术将有更大的发展空间。传感技术在食品检测技术中发挥着重要作用,包括采集食品温度、位置等。

  在机器视觉产品中,彩色机器视觉产品已经在食品检测中得以应用,主要通过食品的颜色来判断其成熟度与质量等级。另外,无线传感器网络的应用也普及较快,国外的大型食品加工厂已经将该项技术应用到采集食品信息、保障食品安全的系统中。通过无线传感器的网络功能,消费者可更好地了解食品加工厂生产食品、存储食品以及运输食品的全过程,让食品加工更加直观化、透明化,可有效打消消费者对食品安全问题的顾虑。同时,在出现问题的情况下,无线传感器技术也方便监管部门及时发现问题,并做到有据可查,从源头遏制食品安全问题。

  目前,全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出,传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高,各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化,竞争也将日益激烈。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场,比如无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大。

  作为机器视觉重要分支,图像传感器近几年的发展形势也是十分喜人!CMOS 图像传感器增长迅速,行业主要参与者都在加大CMOS 图像传感器的投入力度。据相关资料显示,从2014年到2018年,市场一直处于稳定的增长态势。Yole预测,到2023年,其市场规模将超过230亿美元。

  未来,图像传感器将向着高性能、低成本、低功耗技术水平方向进一步发展。关键技术包括单芯片集成传感器和微处理系统的MEMS芯片、支持微处理器信息处理、存储智能化传感器、新材料新功能传感器、适应各类特殊环境的高精度传感器等技术。

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