一、什么是传感器
传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:InternationalElectrotechnical Committee)的定义为:“传感器是测量系统中的一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是:“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”,而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的系统”。
传感器的发展历程的可大致分为三代:第一代是结构型传感器,它利用结构参量变化来感受和转化信号。第二代是上 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 2000 年开始逐渐发展的智能型传感器。智能传感器至今科学界尚无规范化的统一定义,简单概括,智能传感器带有微处理机,具有采集、处理、交换信息的能力,是传感器集成化与微处理机相结合的产物。
在当今这个信息化的时代,传感器诸多的应用场景需要更加快速地获得更精准更全面的信息。
以物联网为例,传感器位于最关键的感知层,不仅像传统传感器一样作为接收和传递信息的入口,更需要分析、处理、记忆、存储海量数据的这些功能。而智能传感器则可以充分满足这些要求,其具体优势功能包括:(1)自补偿与自诊断功能;(2)信息存储与记忆功能;(3)自学习与自适应功能;(4)数字输出功能
二、传感器市场和分类
目前主流的传感器以气体传感器、流量传感器、压力传感器、热释电传感器和湿度传感器为主,并覆盖加速度传感器、柔性传感器、MEMS 传感器等。
目前,部分传感器市场比如压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器已表现出成熟市场的特征。流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大,分别占到整个传感器市场的21%、19%和14%。
传感器市场的主要增长来自于可穿戴设备传感器、MEMS传感器、生物传感器等新兴智能传感器。
全球市场的众多产品中,CMOS图像传感器市占率最高,占据全球近 45%的市场份额,其次是指纹传感器、压力传感器、射频识别传感器,三者市占率均为 9%。
根据中国信通院最新的数据统计,2016 年全球智能传感器市场规模达 258 亿美元(1710 亿人民币),预计 2019 年将达到 378.5 亿美元,年均符合增长率 13.6%。
根据 Global Market Insights 最新的数据统计, 2015 年,美洲地区占据了全球市场的最大份额,亚太地区(中国、日本、韩国、印度、澳大利亚)位居第二,占领了 23%的市场份额。美洲地区预计在 2022 年前将一直主导智能传感器市场。而亚太地区由于汽车和消费电子领域等下游产业的带动,则成为市场规模增长最快的地区。
2015 年中国传感器行业市场规模为 995 亿元,智能传感器已取代传统传感器成为市场主流,由中国信通院的数据显示,2015 年智能传感器的市场规模约有 106 亿美元(约 698 亿人民币),占国内传感器市场总规模的 70%。目前国内企业产值较低,智能传感器市场几乎被国外企业垄断。2015 年,美、日、国三国传感器占据全球传感器市场份额分别为 29.0%、19.5%和 13.0%,合计占比为 60%。但是近年来,随着国内企业自主创新能力增强和国家政策的支持,我国传感器进口替代正在加速。14 年,我国传感器进口占比约为 80%,传感器芯片进口占比约为 90%。16 年,敏感元件与传感器大约 60%依赖进口,核心芯片约 80%以上依赖进口,进口依赖程度明显改善。
2015 年国内企业产值约为 14 亿美元,预计 2019 年国内产值将达到 37 亿美元,复合年均增长率为37%。根据中国信息通信院预测,2019 年中国智能传感器市场规模将达到 137 亿美元,意味着本土化率将从 2015 年的 13%提升到 2019 年的 27%。