传感器产业调查报告.doc
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1、传感器产业调查报告新技术革命的到来,世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中,首先要解决的就是要获取准确可靠的信息,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。 传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来,传感器技术将会出现一个飞跃,达到与其重要地位相称的新水平。传感器产业是极其具有前瞻性和市场性的,此调查报告只能对传感器产业有个浅略的介绍和分析。 一、传感器分类GB7665-87国家标准中规定,传
2、感器(transducer/sensor)的定义为:能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成,其中敏感元件是指传感器中能直接感受和响应被测量的部分,转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输和测量的电信号部分。被测量是一般理解为非电量或理解为物理量、化学量、生物量等;可用输出信号一般也理解为电信号,即模拟量的电压、电流信号(连续量)和离散量的电平变换的开关信号、脉冲信号。现代按照信息理论理解被测量的输出信号应包括多种信息,除上述信号外,还包括声音、图象、味觉、触觉、空间位置等,按照控制理论理解传感器应包括检测以外的识别
3、、检索、侦察、寻找、跟踪、选择拾取、判断等功能。IEC定义传感器是测量系统中将输入变量转换成可供测量信号的一种前置部件。并有人把传感器和传感器系统概念分开,即认为传感器是传感器系统的敏感元件。更有人把传感器界定为器件(称为传感器件)传统的以弹性元件、光学元件等为基础的传感器也在向微小型方向发展。传感器产业还与新材料、新工艺、新的制造设备等联系在一起,所以传感器产业是一个产业链,它的产品应用市场除军用外,可分为工业与汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品、专用设备四大类。所以,人们把目前兴起的图像传感器(成像技术)、RFID射频识别、纳米材料应用、微型机器人等均纳入传感器市场范围,就不足为怪了
4、。关于传感器的分类方法很多,而且互相交叉,一般以被测量参数来分类和以测量原理两种分类为主:被测量参数分类可分为温度、压力、流量、位移、速度、加速度、粘度、湿度等传感器,又除去模拟量以外,还有离散量(开关等)传感器等。按测量原理分类可分为根据电阻定律的电位计式、应变式传感器,根据变磁阻原理的电感式、差动变压器式、电涡流式传感器,根据半导体理论的半导体力敏、热敏、光敏、气敏等固态传感器。目前,常用的传感器名称是以上两种的综合,以用途为主,如力敏传感器、热敏传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、加速度传感器、生物传感器等。近来形成的有光传感器、光电传感器、图像传感器、光纤传感器、多功能传感器、
5、仿生传感器等。目前国内传感器共分10大类,24小类,6,000多个品种,美国约17,000种传感器。表1:对传感器按被测量分类物理量传感器力学量压力传感器、力传感器、力矩传感器、速度传感器、加速度传感器、流量传感器、位移传感器、位置传感器、尺度传感器、密度传感器、粘度传感器、硬度传感器、浊度传感器热学量温度传感器、热流传感器、热导率传感器光学量可见光传感器、红外光传感器、紫外光传感器、照度传感器、色度传感器、图像传感器、亮度传感器磁学量磁场强度传感器、磁通传感器电学量电流传感器、电压传感器、电场强度传感器声学量声压传感器、噪声传感器、超声波传感器、声表面波传感器射线x射线传感器、射线传感器、射
6、线传感器、辐射剂量传感器化学量传感器离子传感器、气体传感器、湿度传感器生物量传感器生化量酶式传感器、免疫血型传感器、微生物型传感器、血气传感器、血液电解质传感器生理量体压传感器、脉搏传感器、心音传感器、体温传感器、血流传感器、呼吸传感器、血容量传感器、体电图传感器二、国内外传感器行业信息目前全世界约有40个国家从事传感器的研制、生产和应用开发,研发机构6000余家。其中以美、日、俄等国实力较强,他们建立了包括物理量、化学量、生物量三大门类的传感器产业,研发生产单位4000余家、产品20000多种,对应用范围广的产品已实现规模化生产,大企业的年生产能力达到几千万支到几亿支。比较著名的传感器厂商有
7、美国霍尼韦尔(Honeywell)公司、福克斯波罗(Foxboro)公司、ENDEVCO公司、英国Bell&Howell公司、Solartron公司、荷兰飞利浦、俄罗斯热工仪表所等。从力敏、湿敏、磁敏、气敏等方面来对传感器市场综述如下:1.力敏传感器主要生产企业有美国MEAS传感器公司、艾莫迪公司、MSI传感器公司、长野计器集团、GE工业集团传感器与测量部、德国科隆公司、恩德福克公司、沈阳仪器仪表科学院研究院、昆山双桥传感器测控技术公司、南京京华科技有限公司、麦克传感器公司、沈阳市传感器研究所等。其中MEAS公司展出了11大门类传感器;长野公司压力传感器为全世界同类产品4大供应商之一,占全球市
8、场的20%,欧洲市场的30%;艾莫迪公司生产的MEMS压阻压力芯体测压范围1/4 in ch h20-150psi,可提供uV、放大(4v)或数字输出,具有3种不同的湿度补偿范围;沈阳仪表科学研究院在SOI传感器制造技术上有重大突破,解决了在0.2mm厚度的磁单晶层内制造具有压阻效应的敏感电阻技术,敏感器件的典型工作温度可达-55- +300,该院还研制成功新型工业用电容差压传感器、磁压复合压力传感器、高温压力传感器;昆山双桥传感器公司的SQPS-A100系列胎压传感器芯片,用于轮胎压力监测系统,使压阻式压力传感器芯片进入了车用传感器市场。2.湿敏传感器主要有电阻式、电容式两大类,奥地利益加义
9、公司是欧洲最大的温、湿度和风速传感器生产厂之一,该公司的温湿度变送器和双压法湿度发生器分别获得了中国国家技术监督局颁发的“计量器具形式批准证书”。此外,还有瑞士罗卓尼克公司、英国密析尔仪表公司、韩国Vinostech公司、齐齐哈尔科达敏感仪器厂等。3.磁敏传感器主要有霍尔传感器和磁阻传感器两大类。精量电子(深圳)有限公司是美国MEAS传感器公司在中国的全资子公司,生产磁敏传感器、霍尔编码器、智能交通传感器等产品;北京联科创业科技发展有限公司代理多家外国磁原理传感器等产品;沈阳汇博思宾尼斯传感器技术有限公司是沈阳仪表科学研究院与美国Spimix公司合资企业,有霍尔元件、磁阻元件等产品。4.气敏传
10、感器主要产品包括可燃性气敏传感器,CO、H2S、NH3、SO2、Cl2、NO、NO2等毒性气敏传感器,氧传感器、溶氧传感器,CO2传感器等。相关厂家有英国城市技术公司、北京易盛泰和科技公司、上海哈德威仪表公司、深圳富安达智能科技公司、深圳新世联科技公司、郑州炜盛电子科技公司。其中富安达公司是瑞士membrapor电化学气体传感器、德国IT公司电化学气体传感器、美国PNI磁通传感器,日本FIS半导体气体传感器中国代理,从事安防产品的经营;新世联公司是光元神电子公司在中国的DEM厂商服务的产品销售和技术支持公司,代理产品有英国ALPHASENSE电化学气体传感器、日本Figaro半导体气体传感器等
11、;郑州炜盛公司有年生产能力100万只气敏元件生产线,形成了系列化的气体传感器产品,产品投放市场多年,使用于工业/民用可燃气体探测领域。其它还有湿敏传感器、电量隔离传感器、磁致伸缩位移传感器、涡街流量传感器等,其中电量隔离传感器是以电流、电压、频率、功率、相角、功率因素等电参量为测量对象,具有拾取、调理、隔离、安全、匹配等功能,满足了计算机自动检测、自动控制系统和各种现代化设备的需要,已形成了一个新兴的产品,生产电量隔离传感器的厂家有:西南自动化研究所、绵阳市维博电子有限责任公司、深圳圣斯尔电子技术有限公司。表22009年我国敏感元件与传感器市场容量三、我国传感器行业的总体现状目前我国已有170
12、0多家从事传感器的生产和研发的企业,其中从事微系统研制、生产的有50多家,早在2009年底,敏感元件和传感器年总产量已达到20亿只,传感器产品达到10大类、42小类、6000多个品种。 中国传感器应用四大领域分别为工业及汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品和专用设备。其中,工业和汽车电子产品占市场份额的42.5;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%。主要传感器企业中,外资企业比重达到67%,国有企业和民族企业所占比重仅为33%。其中,在外资企业中,以日本、美 国
13、、韩国和德国企业为多,比例分别为27%、20%、15%和13%。 未来传感器市场的主要增长将来自于无线传感器、微系统传感器、生物传感器等新兴传感器。1.我国传感器生产企业的地理分布情况我国传感器的生产企业主要集中在长三角地区,并逐渐形成以北京、上海、南京、深圳、沈阳和西安等中心城市为主的区域空间布局。2009年我国主要传感器企业有接近一半的比例分布在长三角地区,其他依次为珠三角、京津地区、中部地区及东北地区等。 长三角区域:以上海、无锡、南京为中心,逐渐形成包括热敏、磁敏、图像、称重、光电、温度、气敏等较为完备的传感器生产体系及产业配套。由中科院和高等院校为核心,从事新型传感器的研发和生产。如
14、中科院上海微系统所,在无线传感网络关键技术攻关及应用研究基础上,提出了无线传感网络三层体系结构。上海、南京等地的压力传感器,无锡美新半导体公司生产的MEMS加速度传感器等都有优良性能指标和市场前景。 珠三角区域:以深圳中心城市为主,由附近中小城市的外资企业组成以热敏、磁敏、超声波、称重为主的传感器产业体系。深圳清华研究院利用石英谐振原理的称重传感器,己产业化规模生产,产品主要出口国外。该院生产的红外非接触测温仪在非典时期发挥过重要作用。 东北地区:以沈阳、长春、哈尔滨为主,主要生产MEMS力敏传感器、气敏传感器、湿敏传感器。如沈阳仪表院传感器国家工程研究中心生产的MEMS硅压阻、硅电容传感器、
15、SOI高温传感器等,哈尔滨49所生产的气体传感器等。 京津区域:主要以高校为主,从事新型传感器的研发,在某些领域填补国内空白。北京已建立微米/纳米国家重点实验室。清华、北大、北航等高校均有相关的传感专业和实验室进行新器件的探讨,北京中科院电子学研究所在传感器芯片系统研究有很大进步,704所在航天传感器方面做出了重要贡献。京津地区的传感器企业的产品结构主要集中在高技术、绿色环保传感器及元器件,代表企业有莱姆电子及图尔克科技,此外,比业电子在微波传感器领域填补了国内该产业空白。 中部地区:以郑州、武汉、太原为主,产学研紧密结合的模式,在PTC/NTC热敏电阻、感应式数字液位传感器和气体传感器等产业
16、方面发展态势良好。如郑州炜盛电子科技有限公司生产的气体传感器己实现产业化批量生产,在仪器仪表、工业领域、煤矿安全、石化、冶金、汽车电子等方面有广泛应用。其它包括华工科技产业股份有限公司高理电子分公司、太原理工天成科技股份有限公司、河南汉威电子股份有限公司等。 此外,传感器产业伴随着物联网的兴起,在其他区域如陕西、四川和山东等地发展很快。西安优势微电子公司生产的唐芯一号,推出了国内首颗物联网核心芯片。电量隔离传感器、智能电量变送器、车用氧传感器、火灾探 测器、声光报警、水流指示器等产品领域方面迅速发展,代表企业有绵阳市维博电子有限责任公司、康达(成都)电子有限公司和西安盛赛尔电子有限公司等。 2
17、.物联网的高速发展,国内传感器产业也迎来黄金发展期近年来,全球传感器产业飞速发展。2008年,全球3000多家传感器制造商的总销售额为500亿美元,而2010年世界传感器市场规模达800亿美元以上。随着物联网的高速发展,国内传感器产业也迎来了黄金发展期。据统计,至2015年,我国物联网整体市场规模将或达到7500亿元,传感器产业将从中直接受益。2010年,我国传感器制造业规模以上企业(年销售收入500万元以上)实现销售收入440.27亿元。据预测,未来5年中国传感器市场将稳步快速发展,在物联网市场规模大幅增长的动力之下,2015年中国传感器市场规模有望达到1200亿元以上。前瞻产业研究院发布的
18、2012-2016年中国传感器制造行业产销需求与投资预测分析报告显示,在政府的支持下,我国的传感器技术及其产业取得了长足进步。国内传感器产业在“双加工程”即:加快力度加快发展的方针指导下,建立了中国敏感元器件与传感器生产基地。目前,国内有三大传感器生产基地,分别为:“安徽基地”,主要是建立力、光敏规模经济;“陕西基地”,1990年2月成立了“陕西省敏感技术产业集团公司”,主要是建立电压敏、热敏、汽车电子规模经济为主要目标;“黑龙江基地”,主要建立气、湿敏规模经济为主要目标。 前瞻产业研究院传感器制造行业研究小组表示,传感器已进入人们的日常工作和家庭生活中,并已在国民经济各部门以及国防建设中得到
19、广泛应用,为中国现代化建设作出了应有的贡献。近年来,随着中国制造业的逐渐强大以及汽车行业的迅速崛起,传感器在这两个行业中的市场规模已经超过100亿元。国内传感器市场正在以持续稳定的增长之势向前发展。 3.传感器导入和国产化趋势迎来良机物联网产业进入市场导入期,传感器行业成为该阶段的投资重点。 物联网应用已从政府政策扶持进入市场导入期:物联网应用已在全球各地试点或小规模部署,行业内或局部的闭环应用已经开始;随着技术和标准的成熟,以及硬件成本的降低,以点带面的应用局面将出现。传感器是物联网信息采集基础,处于产业链上游,在物联网发展之初受益较深;同时传感器又处在物联网金字塔的塔座,将是整个物联网产业
20、中需求量最大和最基础的环节。 传感器已成我国物联网发展瓶颈,国产化要求迫切:我国传感器行业发展落后,国内传感器需求,尤其是高端需求严重依赖进口,国产化缺口巨大,目前传感器进口占比80%,传感器芯片进口占比达90%。 目前传感器以闭环应用为主,可在高成长的应用市场中挖掘标的。传感器行业将实现由点及面的高增长,国内市场年增长30%:物联网产业已进入市场导入期,传感器行业将迎来黄金发展期;中国电子信息产业发展研究院预测,未来五年国内传感器市场年复合增长31%。 汽车、物流、煤矿安监、安防、RFID标签卡领域的传感器市场增长较快:汽车传感器市场潜在规模达57亿只,是目前的14倍以上;物流传感器市场潜在
21、规模达100多亿,是目前的十几倍;煤矿安检传感器市场潜在规模达数百亿元;安防传感器市场的规模增速将和安防行业的产值增速同步,“十二五”规划我国安防行业产值年均增长20%;RFID标签卡进入市场开拓期,未来5年年均增长21%左右。 传感器技术领导者易转型为整体方案商,成长空间更大,竞争力更强,是投资的首选目标。 (1)整体方案市场空间更大,是传感器企业的长远目标,传感器核心技术的领导者更易转型;(2)在物联网战略下,传感器国产化需求迫切,传感器行业的国内领导者更受政府扶持;(3)作为物联网发展瓶颈,传感器成为整个产业链的优势环节,也代表了企业的核心竞争力。4.传感器行业将进入快速发展期大家都知道
22、传感器是物联网的基石,是物联网应用金字塔中的底座部分,是这环节中应用最多的产品。自从2009年温家宝总理提出感知中国开始,物联网在中国倍受关注。紧接着个省市相继推出各种支持政策。常州市率先组建物联网产业技术联盟,江苏省政府与中科院同无锡政府一起建设物联网研究发展中心,福建省建立物联网协调发展小组,成都、西安还有其他城市也推出各种不同的促进发展措施,可以说中国已经开始慢慢进入物联网发展的导入期。中国经济的健康、快速持续增长为物联网产业的发展提供了坚强后盾。初步估算,该行业投资在未来十年可达4万亿。现在,我国首批5亿元物联网专项基金申报工作已启动,物联网专项基金总计50亿元,预计5年内发放完毕,专
23、项资金将重点支持物联网关键核心技术及重点产品的研发和产业化,相关企业开始收益。7月13日,传感网首批6项标准征求意见稿在无锡发布,这标志着我国不仅拥有了自己的传感网标准,更体现了我国传感网产业的科研开发已进入一个全新的发展阶段。 我国传感器基础比较薄弱,跟发达国家相比还有一定的差距,尤其是高端传感器产品严重依赖进口。现在,传感器行业在国内年增长速度大约在百分之三十。随着物联网各项标准的出台,国家和省市政府的支持,物联网也进入了导入期,传感器行业的也在快速发展。目前,物流、汽车、煤矿安监、安防、RFID标签领域是传感器行业中发展速度最快,潜在规模都是现在的十几倍,甚至几十倍。传感器行业领导公司容
24、易发展成整体方案商,进步空间非常大,国际化竞争力将增强。传感器行业未来发展将突出这些特点:一是国厂化进程进一步加快,政府扶植一些传感器行业领导者;二是作为物联网产业链的核心环节,传感器技术也代表着一个企业的核心竞争力;三是传感器核心技术的领导者容易转型,有可能发展成整体方案商,参与国际竞争。5.新型传感器技术的未来发展众所周知,传感器都是基于各种效应原理开发出来的,现在广泛采用的有光电效应、磁电效应、磁阻效应、热电效应、压电效应和压阻效应等等,这里就不一一列出。但是,自然界有很多效应我还未知,如果探索出来应用在传感器行业,或许有很多新类型的传感器开发出来。相信未来新型传感器将朝着新原理、新材料
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