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1、传感器细分行业运行现状分析:这里主要介绍压力传感器、加速度传感器、温湿度传感器,具体细分行业情况如下:
①压力传感器:压力传感器是一种能够感应到压力信号并根据一定的规则将其转换为可用输出电信号的装置,是工业实践中最为常用的一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。
根据中金企信统计数据,2019年国内压力传感器市场规模约为357亿元。受益于MEMS技术及下游行业需求的发展,2019年至2024年压力传感器市场将以6.3%的年复合增长率增长。按上述年复合增长率测算,2022年国内压力传感器市场规模将达到约428亿元。
如今,快速发展的物联网带来的整个生态都将会是压力传感器的潜在应用市场。物联网兴起了一个智能化时代,随之而来被大众所知的概念像智慧城市、智慧交通、智慧工业、智能家居、智慧农业、智慧医疗等等,这些领域的发展离不开传感器这个助推器,压力传感器也必定得到更加广阔的应用场景和更强的需求。物联网带来百花齐放的应用场景,将成为压力传感器市场的巨大机遇。
②加速度传感器:加速度传感器,是指以量测对象物的加速度(速度的变化率)为目的的惯性传感器,在下游领域中具有广泛且多样化的应用。在汽车电子领域,加速度传感器主要应用于车身操控、安全系统和导航,典型的应用如汽车安全气囊、ABS防抱死刹车系统、电子稳定程序(ESP)、电控悬挂系统等;在消费电子领域,可应用于手机重力检测、电子计步器、数码相机防震、游戏手柄动作采集等;在医疗电子领域,可应用于医疗可穿戴智能设备监测穿戴者的身体各项信息,如胎儿心率监测等。
2019年国内加速度传感器市场规模约为349亿元。根据中金企信统计数据,国内市场规模增长快速,2016年至2020年复合增长率达2.28%,2021年至2027年复合增长率达4.39%。按上述年复合增长率测算,2022年国内加速度传感器市场规模将达到约389亿元。
如今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。各国竞相加速新一代传感器的开发和产业化,新技术的发展将重新定义未来的传感器市场,加速度传感器市场作为其中重要的一种类型,也将得到更广泛的应用。
③温湿度传感器:温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。由于温度与湿度不管是从物理量本身,还是在实际人们的生活中都有着密切的关系,所以经常被一起考虑,也产生了温湿度一体的传感器。
2019年国内温湿度传感器市场规模为132亿元。根据中金企信统计数,2020年全球温度传感器市场规模为63亿美元,预计未来8年的复合增长率为4.8%。以全球温度传感器的复合增长率为基础进行推算,2022年国内温度与湿度传感器市场规模为152亿元。
温湿度传感器极大的方便了我们的生活,并带动了汽车电子、工业制造、消费电子和医疗等行业的发展和进步,并且随着技术的进步与发展,温湿度传感器正朝着高精度、多功能、高稳定的方向提升,温湿度传感器也将在工业、电子通讯及物联网等领域拥有更加广阔的前景。
中金企信国际咨询公布的《全球与中国传感器行业全产业深度分析及投资战略可行性评估预测报告(2023版)》
2、MEMS(含传感器)行业情况:
(1)MEMS技术:MEMS即微机电系统,是一种利用集成电路(IC)制造技术和微结构加工技术把微传感器、微执行器等制造在一块或者多块芯片上的微型集成系统,其尺寸约为几毫米乃至更小,其内部结构一般在微米甚至纳米量级,是一个独立的智能系统。MEMS是一个多学科交叉的前沿性研究领域,涉及了物理学、半导体、光学、电子工程、化学、材料工程、机械工程、医学、信息工程及生物工程等多种学科和工程技术。
MEMS技术被誉为21世纪具有革命性的新技术,最早可追溯到1987年美国,当年伯克利加州大学发明的微马达被认为是MEMS技术的开端。1993年ADI公司的微加速度计产品大批量应用于汽车防撞气囊,MEMS正式走入产业化阶段。20世纪90年代MEMS技术快速发展,围绕深槽蚀刻技术发展出多种加工工艺,微镜、喷墨打印头等MEMS产品不断涌现。2007年以后,以智能手机为代表的消费电子产品大量应用MEMS传感器,惯性传感器、磁力计、光学MEMS、射频MEMS等应运而生。近年来,物联网的发展不断推动MEMS技术进步,MEMS集成化、智能化是未来发展趋势。
(2)MEMS传感器:MEMS传感器即运用了MEMS技术的传感器。与传统传感器相比,MEMS传感器具有体积小、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,MEMS内部一般在微米甚至纳米级别,使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。
MEMS传感器由传感器、信息处理单元、执行器和通讯/接口单元等组成。其输入信号通过传感器转换为电信号,经过信号处理(模拟的或/和数字的)后,由执行器与外界产生作用。每一个微系统可以采用数字或模拟信号(电、光、磁等物理量)与其他的微系统进行通信。
MEMS传感器工作原理图分析
在封装方面,相较于普通IC封装,MEMS传感器产品的封装更庞大、更复杂、更困难。首先,相较于普通IC较为温和的工作环境,MEMS传感器常处于高压力、强振动、高温度、高湿度等恶劣环境之中,因此要求封装结构与封装材料能适应各种复杂的工作环境,对封装技术要求较高。
其次,由于MEMS传感器需要感知外部世界,在封装过程中需要提供让芯片敏感区与外界环境交互作用的通道,因此相较于普通IC的封装,MEMS封装还需保证芯片敏感区与外界环境充分交互作用。同时,MEMS封装还需要保护芯片敏感区不因两者间的交互作用产生性能恶化,保持其性能稳定。由于上述两点需同时满足,这对封装技术而言是一个挑战。
此外,由于MEMS制造工艺的多样性、结构的复杂性以及应用环境的多样性,使得MEMS封装技术难以像普通芯片封装技术一样实现规范化与标准化,无法采用统一的封装形式与封装工艺,因此对封装技术提出了更高要求。在测试方面,与传统IC不同,MEMS传感器产品的非标准化特性明显,即使同类型传感器的测试方法、测试设备也可能存在差异,因此具备更高的测试难度。
综上,在MEMS传感器产品的量产化过程中,封装与测试是最重要的环节,其所占的成本比重已经越来越大。封装测试的成本往往占据产品成本的大半,甚至超过70%。
中金企信国际咨询公布的《2023-2029年全球及中国微机电系统市场发展深度调查及发展战略可行性评估预测报告》
(3)MEMS(含传感器)行业发展概况:
①全球MEMS行业发展概况:随着物联网时代到来,传感器将作为基础设施得到先行发展。传感器的应用已渗透进各行各业,如消费电子、医疗诊断、工业自动化、汽车电子、环境监测、交通运输、资源开发、军事工程等。2020年MEMS传感器市场规模为149亿美元,同比增长5.7%。
随着MEMS产业化浪潮的推进,预计到2026年,MEMS传感器的市场规模将实现突破性增长。MEMS传感器市场规模将达到269亿美元,年复合增长率为10.34%。
②中国MEMS行业发展概况:从全球产业竞争格局来看,全球MEMS销售收入以亚太地区为主,主要系亚太地区是消费电子、汽车和工业领域的主要市场,对于MEMS的需求规模较大,其次为北美地区。
目前,随着下游行业的迅速发展,国内MEMS的市场应用正处于快速增长阶段,中国已经成为全球MEMS市场发展最快的地区。根据中金企信统计数据,近几年MEMS市场规模增长均保持在20%左右,即使2020年受新冠疫情影响,我国MEMS行业规模仍达到736.70亿元,增速达到23.2%,远高于同年国内GDP增速。2022年市场规模将突破1,000亿元,并且未来仍会以20%左右的速度持续增长。
中金企信国际咨询公布的《2023-2029年全球及中国加速度传感器行业发展趋势分析及竞争格局评估预测报告》
(4)MEMS行业市场结构:
①MEMS行业的产品结构:从2020年全球MEMS行业的产品结构来看,射频、压力、麦克风、加速度、陀螺仪和惯性组合是目前应用最为广泛的器件。2020年中国MEMS行业的产品结构与全球类似,根据中金企信统计数据显示,2020年国内射频MEMS产品、压力传感器、麦克风、惯性组合、加速度计占比较高。其中MEMS压力传感器是将压强信号转化为电信号的压力测量器件,受益于其体积小、重量轻、功耗低等特点,广泛应用于汽车、航空航天、工业控制、消费电子和医疗保健领域。
2020年中国MEMS行业市场结构分析
数据统计:中金企信国际咨询
伴随着物联网的迅速发展,下游客户对MEMS压力传感器和加速度传感器的需求将不断增加。专家预测,2025年其全球市场规模可达约20亿美元。此外,随着工业智能的快速发展和国产替代的实施,航空航天、轨道交通、冶金制造等工业领域对于MEMS温度、湿度、加速度等传感器的需求也将迅速增长。
②MEMS行业的应用领域结构:从MEMS的应用领域结构来看,过去MEMS主要用在家电和消费领域,占比超过50%。如今,伴随着MEMS行业市场规模的整体扩大,汽车、工业、医疗的新兴应用领域也正在蓬勃发展,2022年,工业领域的MEMS应用规模将由2018年的50.53亿元增长至114.87亿元。
按照产品应用领域,公司的MEMS传感器产品主要应用于航天、航空、兵器、轨道交通、工程机械、冶金、能源等行业。根据中金企信统计数据显示,2020年工业领域的MEMS市场规模为73.67亿元,已经发展成为MEMS行业的重要分支。
③MEMS行业的区域结构:在政策鼓励下,中国MEMS产业迅速向全国地区渗透,已在长三角和京津冀地区建立完整的产学研布局。从企业数量和分布来看,2020年我国MEMS制造企业大约有200家,大多属于初创类中小型企业,主要集中在长三角地区,并逐渐形成以北京、上海、深圳等中心城市为主的区域空间布局。
除以上重点区域外,泉州、郑州、武汉、重庆也都在进行产学研紧密结合的模式,在地方政府支持和企业的带动下,国内MEMS产业发展已经开始全面升温。