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中国传感器行业发展需求及趋势:预计 2024 年传感器市场规模将达3284亿美元[图]

2020年03月26日 14:04:47字号:T|T

    传感器是一种将物理量或化学量转变成便于利用的电信号器件。国家标准‚GB7665-87对传感器下的定义是:能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。

传感器的分类

分类方式
代表传感器
按输入量分
温度传感器、压力传感器、气体传感器、湿度传感器等
按工作(检测)原理分
电阻式传感器、电容式传感器、压电式传感器、热电式传感器等
按传感器结构参数在信号转变过程中是否发生变化分
物性型传感器、结构型传感器
按是否需要外加能源分
有源式传感器、自源式传感器、他源式传感器、参量式传感器等
按输出信号性质分
模拟式传感器、数字式传感器
按是否接触分
电位差计式传感器、应变式传感器、非接触式传感器
按传感器构成分
基本型传感器、组合型传感器、应用型传感器
按作用形式分
主动型传感器、被动型传感器
按传感器特殊性分
医疗用传感器、军用传感器、监视用传感器等

数据来源:公开资料整理

    传感器在研究自然现象和人类生产生活中发挥着不可替代的作用,在医学诊断、环境保护、智能监控、工业生产等许多领域有着广泛的应用。

    传感器一般由敏感元件、转换元件和变换电路三部分组成,有时还要加上辅助电源。敏感元件:直接感受被测量,并输出与被测量呈现相关关系的某一物理量的元件。 转换元件:传感器的核心元件,以敏感元件的输出为输入,把感知的非电量转换为电信号输出。转换元件本身可以作为独立的传感器使用,叫做元件传感器。 变换电路:把传感元件输出的电信号转化成便于处理、控制、记录和显示的有用电信号所涉及的有关电路。

    2015 年中国移动IoT 终端的数量为7亿枚,2018 年增长至 18 亿枚,2015-2018 年的 CAGR 约为37%。不仅是物联网产业,工业 4.0、智慧城市、车联网、VR/AR 虚拟现实、自动驾驶、5G万物互联等各种火爆的概念项目都离不开传感器的支撑。

    近年来,政府出台了《国家集成电路产业发展推进纲要》、《中国制造2025》、《国务院关于积极推进‚物联网+行动的指导意见》等国家战略,推动了传感器的发展。2019 年 12 月,工信部规划司发布了《2019年工业强基重点产品、工艺‚一条龙应用计划示范企业和示范项目公示》。传感器是其中的重点之一,产业发展前景可期。

政策利好传感器产业蓬勃发展

时间
相关政策
2014年
《国家集成电路产业发展推进纲要》
2015年
《中国制造2025》
2015年
《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》
2017年
《智能传感器产业三年行动指南(2017-2019年)》
2019年
《2019年工业强基重点产品、工艺“一条龙”应用计划示范企业和示范项目公示》

数据来源:公开资料整理

    随着传感器在物联网、医疗、环保和工业等应用领域的不断渗透,市场对传感器的需求持续提升,据调查数据显示,2017 年全球传感器行业市场规模为1955亿美元,同比增长 12.29%,2018年全球市场规模为2059亿美元左右,同比增长5.3%。预测到2024 年市场规模将达到3284亿美元。

2010-2024年全球传感器行业市场规模及预测

数据来源:公开资料整理

    2010 年到 2018 年中国传感器市场规模稳步提升,份额从 2010 年的 397 亿元提升至 2018 年的 1472 亿元,预计 2019 年到 2022 年的复合增长率为 12.13%(2022 年市场份额将达到约 2327 亿元),产业链公司有望充分受益。

2010-2022年中国传感器行业市场规模及预测

数据来源:公开资料整理

    一、热电堆红外传感器

    随着新冠疫情在全球的蔓延,各国陆续启动应对措施以控制疫情发展,其中,非接触式体温检测是疫情筛查、诊断和防控的重要方式之一。非接触式体温检测设备主要包括额温枪、耳温枪以及红外热成像测温系统等,其工作过程为利用热电堆红外传感器探测被测对象的温度,之后借助数字电路进行信号放大处理,并由 MCU 进行数据分析,最终在 LCD 等显示模块输出温度信息。非接触式体温检测设备具有安全、快捷、精度高和读数直观等优势,在医疗、公共卫生和消费电子等场景中获得了广泛的应用。

    从额温枪等非接触式体温检测的工作过程可知,热电堆红外传感器是其实现温度检测的核心元件。热电堆红外传感器是将一系列热电偶串联形成热电堆,并基于塞贝克效应将红外信号转换成热电势输出的传感器件。由于人体会持续向周围环境发出红外辐射,因此利用热电堆红外传感器便可实现体温的非接触测量。

    以热电堆红外传感器为代表的红外传感元件的技术和制造工艺复杂,产品价值量较高。以额温枪为例,红外传感器在额温枪中的成本占比约为15%,是额温枪中单机价值量最高的零部件。

额温枪成本占比

数据来源:公开资料整理

    红外热电堆传感器一般采用采用硅基微加工工艺制造,其产业链包括芯片的设计、制造、封测、模组化和终端应用等。

    热电堆红外传感器在公共卫生、安防监控、消费电子等领域的应用广泛,市场空间十分广阔,调查数据,2020年全球民用红外市场规模达 56.01 亿美元,同比增长 11.11%。同时,受近期疫情的影响,下游应用市场对热电堆红外传感器的需求十分迫切。

2014-2023年全球民用红外市场规模及增速预测

数据来源:公开资料整理

    二、IoT 系统对传统器需求

    物联网的发展有望受益于自上而下推动的新型基础设施建设。不搞钢筋水泥的‚新基建或将加速智慧城市、工业物联网等 IoT 场景的落地。同时5G等基础通信设施的建设,将作为万物互联的承载基础,满足物联网对网络的速率、稳定性、时延等要求。物联网的应用包含了智能 家居、车联网、智能支付终端、智能可穿戴设备、传感设备及工业控制等多个领域。

    物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸,其架构自下而上可分为:感知层、网络层、平台层和应用层。物联网利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别,通过网络传输互联、进行计算、处理和知识挖掘,实现人与物、物与物信息交互和无缝连接,达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策目的。

    智研咨询发布的《2020-2026年中国传感器行业市场需求预测及投资策略研究报告》数据显示:与4G相比,5G给物联网的助力不仅仅只是传输速率的显著提升,5G 三大应用场景之一的海量机器类型通信(mMTC)满足了物与物连接的需求。现有物联网连接技术 NB-IoT (窄带物联网)实质上就是5G 网络在 4G 时代的先行应用,NB-IoT在硬件层面上可适配 5G 网络,5G落地后可百倍提高范围内可连接设备的数量,使海量互联成为可能。

    随着通信标准的落地、云计算技术的发展,物联网已从最初的导入期发展至现在的成长期。预计2020年全球联网设备数量将达204亿台,其中 LPWAN技术接入设备数量约25亿台。物联网终端市场规模将达到2.93 万亿美元,2016到2020年CAGR 达20.7%。

2016-2020年全球物联网设备数量(亿台)及预测

数据来源:公开资料整理

IoT终端市场规模(百亿美元)快速增长

数据来源:公开资料整理

    中国市场移动用户数超过15亿,人与人的连接普及率超过 112%,1/2/3/4G人的连接已经饱和,发展的重点转移到物和物的连接。根据工信部数据,中国物联网产业规模从 2009 年的 1700 亿元发展到了2016年的9300 亿元,CAGR 达到 27.48%。预计到2020 年,我国具有国际竞争力的物联网产业体系基本形成,包含感知制造、网络传输、智能信息服务在内的总体产业规模将突破 1.8 万亿元。预测,中国目前已经是全球最大的 M2M 市场,2020 年中国蜂窝连接数有望达到3.36 亿,CAGR 约 29%,而 LPWA 技术将另外提供7.3 亿连接,使得全市场连接总数达到10亿。待5G成熟后,物和物的连接将占市场总连接的50% 以上。

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