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2022年MEMS传感器行业市场规模竞争格局分析及下游应用市场需求战略可行性研究预测


1、MEMS传感器行业概述及发展现状:传感器是物体实现感知功能的主力,传感器产业是国民经济的基础性、战略性产业,是信息化和工业化深度融合的源头,对促进工业转型升级、发展战略性新兴产业、保障和提高人民生活水平发挥着重要作用。当今全球信息技术发展正处于跨界融合、加速创新、深度调整的历史时期,呈现万物互联、万物智能的新特征。在万物互联、人机交互时代,符合需求的传感器必须具备体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性强、适于批量化生产、易于集成和实现智能化等特征,应用MEMS技术的传感器应运而生,成为了与外界环境交互的重要手段和感知信息的主要来源,正在逐步替代传统机械传感器,广泛应用于消费电子、汽车电子、工业、医疗等领域。

MEMS传感器与传统传感器比较分析

 

随着物联网、人工智能和5G等新兴技术的快速发展,MEMS新产品不断涌现、新功能不断开发、新应用场景不断拓展。同时,设备智能化程度的不断提升,将使得单个设备中搭载的MEMS传感器数量逐步增加,从而带动行业持续快速增长。以iPhone手机为例,2007年iPhone2G到2021年iPhone13,手机智能化程度不断提升、功能不断丰富,指纹识别、3Dtouch、ToF、深度感知等功能的加入,使得传感器数量(包含非MEMS传感器)由最初的5颗增加到20颗以上。根据中金企信统计数据,2018-2026年全球MEMS传感器市场规模从90.85亿美元增长至123.60亿美元,年均复合增长率为3.92%。

中金企信国际咨询公布的《2022-2028年MEMS传感器行业市场运行格局分析及投资战略可行性评估预测报告

2、MEMS传感器细分行业概述及发展现状:

(1)MEMS声学传感器:

①行业概述及市场规模:MEMS声学传感器是一种运用MEMS技术将声学信号转换为电信号的声学传感器,具有体积小、功耗低、一致性好、可靠性及抗干扰能力强等优势,广泛应用于智能手机、智能无线耳机、平板电脑、智能可穿戴设备和智能家居等消费电子领域及汽车电子等领域。目前,消费电子为MEMS声学传感器主要应用领域,2020年占比为94.09%。受益于下游应用领域的快速发展,MEMS声学传感器成为了MEMS产品中市场份额较大、增速较快的细分市场之一。根据中金企信统计数据,2018-2026年全球MEMS声学传感器市场规模从11.53亿美元增长至18.71亿美元,年均复合增长率为6.24%;出货量从52.98亿颗增长至111.15亿颗,年均复合增长率为9.70%,均呈现稳步上升的态势。

随着物联网、人工智能和5G等新兴技术的快速发展,MEMS声学传感器成为了智能语音以及人工智能感知的硬件基础,高品质语音通话、环境降噪和人机语音交互带来MEMS声学传感器市场需求的快速提升;同时,人机交互、健康监测、环境监测、工业互联、元宇宙等新应用场景不断涌现,推动了MEMS声学传感器应用场景的快速拓展。

②主要下游市场需求及变动因素:

A、智能手机:智能手机为MEMS声学传感器最主要的应用领域,根据中金企信统计数据,2020年智能手机领域MEMS声学传感器出货量为33亿颗,占比约为48.12%;预计2026年出货量增长至47亿颗,年均复合增长率为6.07%。智能手机作为信息时代的硬件接口,技术升级和功能创新所引发的新产品需求推动其在2010年以后实现渗透率的快速提升,但随着行业发展日趋成熟并进入4G向5G升级的过渡期,行业增速逐渐放缓。根据中金企信统计数据,2020年全球智能手机出货量为12.92亿部,同比下降5.9%。随着成熟市场5G网络的大规模铺设,非洲、南亚、东南亚和南美等新兴市场的日益成熟,全球智能手机市场将迎来新一轮产业升级,终端消费者的产品更新、迭代需求上升,智能手机有望迎来换机潮,市场规模将随之逐渐回暖。此外,手机渗透率的逐步提升使得各手机产业链上的相关厂商更加重视产品性能更新换代所带来的销量增长,推动产品质量的进一步提升,产品性能日趋完善,在进一步改善用户体验的同时,也变相提升了消费者更换机型的预期。根据中金企信统计数据,2021年全球智能手机出货量将增长7.4%,达到13.7亿台,其中5G手机出货量将达到5.7亿台,同比增长123.4%。随着全球智能手机市场的逐渐回暖,智能手机领域MEMS声学传感器需求量也将随着上升。

根据中金企信统计数据,我国为全球智能手机生产制造重要基地之一,2020年我国智能手机出货量为3.26亿台,占全球出货量比重为25.23%。此外,国产智能手机品牌市场竞争力不断提升,2020年全球前五大智能手机厂商中,我国厂商占据3席,分别为华为、OPPO和vivo,出货量占比分别为14.6%、11.4%和8.6%。我国智能手机行业的持续发展,为我国MEMS声学传感器行业的发展提供了广阔的市场空间。

随着手机智能化程度、消费者对音质及语音交互要求的不断提升,单个设备中搭载的MEMS声学传感器数量逐步增加。目前,主流智能手机至少使用2颗MEMS声学传感器,部分高端智能手机使用3-4颗MEMS声学传感器,分别用于语音采集、噪音消除和改善语音识别等功能。

B、智能无线耳机:2016年末,苹果发布首款智能无线耳机AirPods,由于其外形时尚、佩戴便利,受到了市场的广泛欢迎,各大消费电子厂商相继推出了智能无线耳机产品。越来越多的智能手机取消3.5毫米耳机插孔、产品功能向音频以外的应用场景延伸,推动了智能无线耳机市场爆发式的增长。根据中金企信统计数据,2017-2021年全球智能无线耳机出货量从0.09亿副增长至3.10亿副。

智能无线耳机没有物理按键,通过集成MEMS声学传感器、加速度计等多种MEMS传感器,使消费者通过敲击、语音、环境自适应等新型交互方式,实现通话、离线唤醒、音乐控制、应用开启和降噪模式切换等多种功能。因此,智能无线耳机是MEMS传感器尤其是MEMS声学传感器重要的应用领域之一。

随着消费者对环境降噪功能需求的快速提升,单个设备中搭载的MEMS声学传感器数量逐步增加。为了实现高性能降噪,智能无线耳机单耳使用一颗声学传感器用于接收语音,两颗声学传感器用于环境降噪。因此,一副典型的智能无线耳机可使用6颗MEMS声学传感器。根据中金企信统计数据,2020年智能无线耳机领域MEMS声学传感器出货量为11亿颗,占比约为16.04%;预计2026年出货量大于45亿颗,市场发展潜力巨大。

C、智能可穿戴设备:智能可穿戴设备是整合在服装、饰品、随身佩戴物品或植入表皮/体内,可以舒适的穿戴或佩戴的智能电子设备,其通常具有多种感知、监测状态或生理指标以及提高工作效率等功能。为了实现语音交互、运动监测和健康监测等功能,智能可穿戴设备通常搭载MEMS声学传感器、加速度计、陀螺仪、压力传感器和惯性传感器等多种传感器。智能可穿戴设备凭借其便携、可穿戴、数据可监测性、低成本、低功耗等优势,具有丰富的应用场景和广阔的市场空间。

近年来,智能可穿戴设备市场处于高速增长期,智能手表和智能手环等产品渗透率快速提高,为MEMS传感器提供了广阔的市场空间。2019-2022年全球智能可穿戴设备(不含耳机)终端用户消费规模从316.0亿美元增长至497.0亿美元,年均复合增长率为16.29%。其中,智能手表终端用户消费规模从185.0亿美元增长至313.4亿美元,保持良好的增长势头。

D、智能家居:智能家居是以家庭居住场景为对象,融合物联网、自动控制、大数据和人工智能等关键技术,将家电控制、环境监控、影音娱乐、信息管理等功能进行有机结合,通过对家居设备线上集中智能化管理,提供更加智能、安全、便捷、舒适的家庭人居环境。近年来,随着人工智能和物联网技术的快速发展,各种智能家居设备层出不穷,覆盖智能安防、智能照明、智能家电和智能影音等方面,并日益被广大消费者认知与接受。总体而言,智能家居市场目前还处于发展初期阶段,发展较为迅速,市场空间较大。

随着人工智能技术的进步和语音识别准确性的提升,语音交互已经成为智能家居的重要入口之一。由于智能家居设备使用场景主要为相对嘈杂的中远距离,为了实现远场拾音和降低环境噪音,语音交互一般需要多颗MEMS声学传感器组成的声学传感器阵列,从而对智能家居设备中MEMS声学传感器的数量和性能提出了较高的要求。受益于全球智能家居市场的快速增长和远场拾音的要求,智能家居领域的MEMS声学传感器具有广阔的市场空间。

E、汽车电子:当今,智能汽车已成为全球汽车产品发展的战略方向,汽车将由单纯的交通运输工具逐渐转变为智能移动空间和应用终端,有望成为继PC、手机后下一个互联网入口,而语音识别、人脸识别、手势识别和虹膜识别等有望逐步替代中控及仪表,成为主要的人车交互方式。语音交互作为智能汽车接收信息和指令的重要方式,为MEMS声学传感器提供了新的发展机遇。目前,MEMS声学传感器在汽车电子领域应用规模整体较小但具有较大的市场空间。根据中金企信统计数据,2018-2026年全球汽车电子领域MEMS声学传感器出货量从0.37亿颗增长至1.85亿颗,年均复合增长率为22.42%,呈现快速上升的态势。

(2)MEMS压力传感器:MEMS压力传感器是采用MEMS技术将压强信号转化为电信号的压力测量器件,具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性强、适于批量化生产、易于集成和实现智能化等优势,广泛应用于消费电子、汽车电子、工业和医疗等领域。受益于下游应用领域的快速发展,MEMS压力传感器成为了MEMS产品中市场份额较大的细分市场之一。根据中金企信统计数据,2018-2026年全球MEMS压力传感器市场规模从18.60亿美元增长至23.62亿美元,年均复合增长率为3.03%;出货量从14.85亿颗增长至21.83亿颗,年均复合增长率为4.93%。

汽车电子是MEMS压力传感器的传统应用领域,也是应用占比最大的领域,广泛应用于轮胎压力、燃油压力、气囊压力、空调压力、进气歧管压力等汽车电子系统中。随着汽车安全法规的要求及智能化的发展趋势,MEMS压力传感器的应用场景及需求越来越多,例如动力系统、底盘及安全系统、尾气处理系统、车身舒适性系统、电力系统等。此外,2020年1月1日起,我国所有新认证乘用车强制安装胎压监测系统,提升了对MEMS压力传感器的市场需求。

得益于3D导航、运动检测、健康检测等应用的开发,消费电子领域MEMS压力传感器的需求稳定增长,MEMS压力传感器逐步成为了智能手机、智能可穿戴设备的标准配置,为用户提供更准确的导航信息、运动数据及健康数据。在手机、电脑等电子产品中,利用MEMS压力传感器来感知触控的力度从而实现不同的功能;在无人机、航模中,MEMS压力传感器用于提供海拔信息并配合导航定位系统。

在医疗领域,示波法血压测量依然是传统血压计的首选。同时,便携式的血压测量终端已经在各大厂商中开发并投放市场,MEMS压力传感器是其中的关键器件。随着物联网的快速发展,工业控制领域呈现向智能监控、智能控制方向发展的趋势,在液压系统、安全控制系统、压力监控系统、制冷压缩机系统等方面配备压力传感器进行反馈控制,具有较大的市场潜力。

在电子烟、医疗雾化器等需要流量监测的应用终端上,气流传感器作为核心器件发挥了关键作用。在电子烟中,气流传感器能够检测使用者的抽吸气压,在感知到吸气后使电子烟进入工作状态。随着消费者对电子烟产品的接受程度不断提高、相关技术日趋成熟,电子烟渗透率将随之提升、市场规模将逐步扩大。

(3)MEMS惯性传感器:MEMS惯性传感器主要用于测量线性加速度、振动、冲击和倾角等物理属性,主要产品包括用于测量线性加速度的加速度计及同原理的单轴或多轴振动传感器、测量角速度的陀螺仪、感应磁场强度的磁传感器以及各类惯性传感器的组合。MEMS惯性传感器主要应用于消费电子和汽车电子领域。在消费电子领域,惯性传感器可以实现GPS导航、屏幕翻转、游戏控制、摄像机图像稳定和硬盘保护等功能;在汽车电子领域,MEMS惯性传感器主要应用于汽车电子稳定系统、GPS辅助导航系统、汽车安全气囊、车辆姿态测量等方面。

用于获取振动信号的骨声纹传感器,属于惯性传感器分类,因其高灵敏度、高带宽的特性,可用于智能无线耳机的上行降噪、语音唤醒和声纹ID等功能,主要原理为传感器接收声带发生后传播的振动信号,结合整机算法处理,实现语音活动监测和通话降噪,降低产品功耗,提升通话质量;此外,通过MEMS骨声纹传感器将头骨传导的声纹加上空气传播的声纹合在一起构成独一无二的生物信息,实现一句话完成身份验证,进行解锁或唤醒语音助手的操作。基于拾取振动的技术原理和应用技术,此类传感器也将应用于VR/AR智能眼镜、助听器和智能头盔等新兴穿戴终端,并进一步渗透到工业机器人、物联网实时监控、医疗健康监测和汽车移动终端等。

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