中國(guó)傳感器行業(yè)發(fā)展需求及趨勢(shì)：預(yù)計(jì) 2024 年傳感器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)3284億美元[圖]

    傳感器是一種將物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)器件。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)‚GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：能夠受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置。

傳感器的分類

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    傳感器在研究自然現(xiàn)象和人類生產(chǎn)生活中發(fā)揮著不可替代的作用，在醫(yī)學(xué)診斷、環(huán)境保護(hù)、智能監(jiān)控、工業(yè)生產(chǎn)等許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

    傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和變換電路三部分組成，有時(shí)還要加上輔助電源。敏感元件：直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量呈現(xiàn)相關(guān)關(guān)系的某一物理量的元件。 轉(zhuǎn)換元件：傳感器的核心元件，以敏感元件的輸出為輸入，把感知的非電量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。轉(zhuǎn)換元件本身可以作為獨(dú)立的傳感器使用，叫做元件傳感器。 變換電路：把傳感元件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)化成便于處理、控制、記錄和顯示的有用電信號(hào)所涉及的有關(guān)電路。

    2015 年中國(guó)移動(dòng)IoT 終端的數(shù)量為7億枚，2018 年增長(zhǎng)至 18 億枚，2015-2018 年的 CAGR 約為37%。不僅是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，工業(yè) 4.0、智慧城市、車聯(lián)網(wǎng)、VR/AR 虛擬現(xiàn)實(shí)、自動(dòng)駕駛、5G萬(wàn)物互聯(lián)等各種火爆的概念項(xiàng)目都離不開(kāi)傳感器的支撐。

    近年來(lái)，政府出臺(tái)了《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》、《中國(guó)制造2025》、《國(guó)務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)‚物聯(lián)網(wǎng)+行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》等國(guó)家戰(zhàn)略，推動(dòng)了傳感器的發(fā)展。2019 年 12 月，工信部規(guī)劃司發(fā)布了《2019年工業(yè)強(qiáng)基重點(diǎn)產(chǎn)品、工藝‚一條龍應(yīng)用計(jì)劃示范企業(yè)和示范項(xiàng)目公示》。傳感器是其中的重點(diǎn)之一，產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景可期。

政策利好傳感器產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展

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    隨著傳感器在物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療、環(huán)保和工業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域的不斷滲透，市場(chǎng)對(duì)傳感器的需求持續(xù)提升，據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2017 年全球傳感器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為1955億美元，同比增長(zhǎng) 12.29%，2018年全球市場(chǎng)規(guī)模為2059億美元左右，同比增長(zhǎng)5.3%。預(yù)測(cè)到2024 年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到3284億美元。

2010-2024年全球傳感器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)

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    2010 年到 2018 年中國(guó)傳感器市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步提升，份額從 2010 年的 397 億元提升至 2018 年的 1472 億元，預(yù)計(jì) 2019 年到 2022 年的復(fù)合增長(zhǎng)率為 12.13%（2022 年市場(chǎng)份額將達(dá)到約 2327 億元），產(chǎn)業(yè)鏈公司有望充分受益。

2010-2022年中國(guó)傳感器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)

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    一、熱電堆紅外傳感器

    隨著新冠疫情在全球的蔓延，各國(guó)陸續(xù)啟動(dòng)應(yīng)對(duì)措施以控制疫情發(fā)展，其中，非接觸式體溫檢測(cè)是疫情篩查、診斷和防控的重要方式之一。非接觸式體溫檢測(cè)設(shè)備主要包括額溫槍、耳溫槍以及紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)等，其工作過(guò)程為利用熱電堆紅外傳感器探測(cè)被測(cè)對(duì)象的溫度，之后借助數(shù)字電路進(jìn)行信號(hào)放大處理，并由 MCU 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，最終在 LCD 等顯示模塊輸出溫度信息。非接觸式體溫檢測(cè)設(shè)備具有安全、快捷、精度高和讀數(shù)直觀等優(yōu)勢(shì)，在醫(yī)療、公共衛(wèi)生和消費(fèi)電子等場(chǎng)景中獲得了廣泛的應(yīng)用。

    從額溫槍等非接觸式體溫檢測(cè)的工作過(guò)程可知，熱電堆紅外傳感器是其實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)的核心元件。熱電堆紅外傳感器是將一系列熱電偶串聯(lián)形成熱電堆，并基于塞貝克效應(yīng)將紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電勢(shì)輸出的傳感器件。由于人體會(huì)持續(xù)向周圍環(huán)境發(fā)出紅外輻射，因此利用熱電堆紅外傳感器便可實(shí)現(xiàn)體溫的非接觸測(cè)量。

    以熱電堆紅外傳感器為代表的紅外傳感元件的技術(shù)和制造工藝復(fù)雜，產(chǎn)品價(jià)值量較高。以額溫槍為例，紅外傳感器在額溫槍中的成本占比約為15%，是額溫槍中單機(jī)價(jià)值量最高的零部件。

額溫槍成本占比

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    紅外熱電堆傳感器一般采用采用硅基微加工工藝制造，其產(chǎn)業(yè)鏈包括芯片的設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)、模組化和終端應(yīng)用等。

    熱電堆紅外傳感器在公共衛(wèi)生、安防監(jiān)控、消費(fèi)電子等領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛，市場(chǎng)空間十分廣闊，調(diào)查數(shù)據(jù)，2020年全球民用紅外市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 56.01 億美元，同比增長(zhǎng) 11.11%。同時(shí)，受近期疫情的影響，下游應(yīng)用市場(chǎng)對(duì)熱電堆紅外傳感器的需求十分迫切。

2014-2023年全球民用紅外市場(chǎng)規(guī)模及增速預(yù)測(cè)

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    二、IoT 系統(tǒng)對(duì)傳統(tǒng)器需求

    物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展有望受益于自上而下推動(dòng)的新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。不搞鋼筋水泥的‚新基建或?qū)⒓铀僦腔鄢鞘?、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等 IoT 場(chǎng)景的落地。同時(shí)5G等基礎(chǔ)通信設(shè)施的建設(shè)，將作為萬(wàn)物互聯(lián)的承載基礎(chǔ)，滿足物聯(lián)網(wǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的速率、穩(wěn)定性、時(shí)延等要求。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用包含了智能 家居、車聯(lián)網(wǎng)、智能支付終端、智能可穿戴設(shè)備、傳感設(shè)備及工業(yè)控制等多個(gè)領(lǐng)域。

    物聯(lián)網(wǎng)是通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的拓展應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)延伸，其架構(gòu)自下而上可分為：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層和應(yīng)用層。物聯(lián)網(wǎng)利用感知技術(shù)與智能裝置對(duì)物理世界進(jìn)行感知識(shí)別，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸互聯(lián)、進(jìn)行計(jì)算、處理和知識(shí)挖掘，實(shí)現(xiàn)人與物、物與物信息交互和無(wú)縫連接，達(dá)到對(duì)物理世界實(shí)時(shí)控制、精確管理和科學(xué)決策目的。

    智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國(guó)傳感器行業(yè)市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)及投資策略研究報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示：與4G相比，5G給物聯(lián)網(wǎng)的助力不僅僅只是傳輸速率的顯著提升，5G 三大應(yīng)用場(chǎng)景之一的海量機(jī)器類型通信（mMTC）滿足了物與物連接的需求。現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù) NB-IoT (窄帶物聯(lián)網(wǎng))實(shí)質(zhì)上就是5G 網(wǎng)絡(luò)在 4G 時(shí)代的先行應(yīng)用，NB-IoT在硬件層面上可適配 5G 網(wǎng)絡(luò)，5G落地后可百倍提高范圍內(nèi)可連接設(shè)備的數(shù)量，使海量互聯(lián)成為可能。

    隨著通信標(biāo)準(zhǔn)的落地、云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已從最初的導(dǎo)入期發(fā)展至現(xiàn)在的成長(zhǎng)期。預(yù)計(jì)2020年全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達(dá)204億臺(tái)，其中 LPWAN技術(shù)接入設(shè)備數(shù)量約25億臺(tái)。物聯(lián)網(wǎng)終端市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到2.93 萬(wàn)億美元，2016到2020年CAGR 達(dá)20.7%。

2016-2020年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量（億臺(tái)）及預(yù)測(cè)

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IoT終端市場(chǎng)規(guī)模（百億美元）快速增長(zhǎng)

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    中國(guó)市場(chǎng)移動(dòng)用戶數(shù)超過(guò)15億，人與人的連接普及率超過(guò) 112%，1/2/3/4G人的連接已經(jīng)飽和，發(fā)展的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到物和物的連接。根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模從 2009 年的 1700 億元發(fā)展到了2016年的9300 億元，CAGR 達(dá)到 27.48%。預(yù)計(jì)到2020 年，我國(guó)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系基本形成，包含感知制造、網(wǎng)絡(luò)傳輸、智能信息服務(wù)在內(nèi)的總體產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破 1.8 萬(wàn)億元。預(yù)測(cè)，中國(guó)目前已經(jīng)是全球最大的 M2M 市場(chǎng)，2020 年中國(guó)蜂窩連接數(shù)有望達(dá)到3.36 億，CAGR 約 29%，而 LPWA 技術(shù)將另外提供7.3 億連接，使得全市場(chǎng)連接總數(shù)達(dá)到10億。待5G成熟后，物和物的連接將占市場(chǎng)總連接的50% 以上。