传感器的发展现状及卡脖子难题

传感器是一种能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号的器件或装置。目前,传感器作为智能网联时代重要基础,正处于高速发展阶段,行业市场可期。

一、传感器行业发展现状

传感器具有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化的特点。传感器的发展历程主要分为三个阶段,这三个阶段的代表性产品分别为结构型传感器、固体型传感器、智能型传感器。具体如下:

传感器的发展现状及卡脖子难题

1.传感器市场规模

2020年中国传感器市场规模2189亿元,同比增长12.7%。随着社会的不断进步,传感器这一产业在互联网力量的赋能之下日益受到重视,日后再叠加相关扶持政策的出台,传感器行业市场可期。预计2021年我国传感器市场规模达2951.8亿元,2022年中国传感器市场规模将进一步增至3150亿元。

传感器的发展现状及卡脖子难题

2.传感器下游应用分布

目前,中国传感器在传感器、工业制造、网络通信、消费电子及医疗电子中应用较为广泛。数据显示,传感器在传感器领域中占比最高,达24.2%。其次传感器在工业制造领域的占比为21.1%,排第二;传感器在网络通信、消费电子、医疗电子领域的占比分别为21%、14.7%、7.2%

传感器的发展现状及卡脖子难题

3.传感器行业竞争格局

从竞争格局来看,我国传感器行业TOP5占据了国内传感器市场40%以上的份额,行业竞争格局逐渐成熟。

传感器的发展现状及卡脖子难题

4.传感器企业区域分布

目前,我国传感器企业区域分布较为集中,主要分布在华东地区,占比超5成,约占全国企业总数的56.9%。其次,中南地区的传感器企业占总传感器企业数量的23.1%;华北地区、西北地区的传感器企业数量占比分别为8.4%、4.4%。

传感器的发展现状及卡脖子难题

二、传感器行业发展趋势

1.传感器集成化及智能化发展

传感器的集成化分为传感器本身的集成化和传感器与后续电路的集成化。传感器本身的集成化是指在同一芯体上,或将众多同一类型的单个敏感元件集成为一维线型、二维阵列(面)型传感器,使传感器的检测参数实现由点到面再到体的多维图像化,甚至能加上时间序列,变单参数检测为多参数检测。传感器与后续电路的集成化是指将传感器与调理、补偿等电路集成一体化,使传感器由单一的信号变换功能,扩展为兼有放大、运算、干扰补偿等多功能,实现了横向和纵向的多功能扩展。

智能传感器是一种涉及多种学科的新型传感器系统,具有较为广泛的应用。智能传感器是指装有微处理器的传感器,不但能够执行信息处理和信息存储,而且还能够进行逻辑思考和结论判断的传感器系统,其主要组成部分包括主传感器、辅助传感器及微型机的硬件设备。由此可见,传感器集成化及智能化发展是传感器发展的一大趋势。

2.传感器微小型化趋势明显

传统传感器一般体积较大、功能不完善,难以满足便携设备、可穿戴设备等下游应用领域不断升级的消费需求,导致应用领域受限。随着微电子工艺、微机械加工和超精密加工等先进制造技术的发展及新材料的应用,传感器中敏感元件、转换元件和调理电路的尺寸正在从毫米级步入微米甚至纳米级。同时,微小型传感器在用材方面更节省,使得制造成本大幅降低,预计在降本提效趋势下,未来传感器微小型化趋势将更加明显。

三、工业传感器的卡脖子问题

在工业领域,传感器、科学仪表等很多产品都具有一剑封喉的作用。作为智能化的起点,传感器是构建智能工业和智能社会大厦的基石。据前瞻产业研究院发布报告显示,我国于2012~2020年迎来传感器技术和产业快速发展期。中国传感器市场规模在2019年已超2000亿元;预计2021年,中国传感器市场规模将达近3000亿元。

从实际应用来看,传感器在军工、民用、工业领域的情况都存在一定的“卡脖子”问题,而工业级传感器迫切需要破局之道。

一是国内传感企业数量多,有超过1700家企业从事传感器生产研制,但规模都不大,小企业占70%以上,年产值过亿的传感器企业不超过10%,形成了“大产业、小企业” 、“只有龙头、没有牵头”的格局,上下游协同门槛高、成本高,产业发展尚未形成合力。二是从物联网感知层来看,传感器数据采集及传输标准尚未统一,对于下游应用厂家,在传感器的选择使用上有一定的局限性,也对行业应用平台在数据处理方面造成了一定困难。
就工业级传感器而言,国内产品与国外的差距则是最大的。一方面是受国内生产制造水平所限,产品的一致性和稳定性不够;另一方面,则与国内对于传感器的漠视有关。在技术攻关的时候,往往以主机牵头,传感器作为配角基本是拿来主义。而在引进国外设备时,往往采用整机引进方式,很少有国产零部件的机会。
量大面广的传感器产品,往往都被国外品牌所把控,只是把缝隙里的艰苦地带留给了中国制造,这种定制化的缝隙是很难产生足够多的利润。很多国外仪表的传感器,往往都是1万只起才接受订单,基本不接受个性化定制
而国内市场情况不容乐观,在中、高端传感器制造领域,我国在知识产权、设备和材料等方面都没有优势,成本居高不下。目前,国内具有一定规模的工业传感器生产厂家不到两千家,很多都在3000万的收入线上挣扎。很多传感器产品都是处于小批量生产状态,单一产品的研制成本居高不下。目前,与传感器沾边的国内上市公司大约有40家,但传感器都无法成为主营业务。
近年来,在某些领域,这种局面正在逐步改变。中国制造整体实力的增长,也给国产传感器的发展带来了新曙光。例如,随着苹果带动的高保真耳机TWS的广泛应用,声学传感器的发展也水涨船高,涌现出了一批明星企业,如歌尔、瑞声等。今年8月,国产CMOS图像传感器龙头格科微正式登陆科创板,全球出货量超三星和索尼。新能源领域,宁德时代面向宝马或者特斯拉供货的很多电池包自动化生产线,就采用了天津宜科的IO-Link传感器总线模块……
(文章来源于中商情报网、维科网,制造业知识中心整合)

 

 

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