傳感器(英文名稱：transducer/sensor)是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。

1.物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，傳感器板塊率先受益

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用端的快速發(fā)展最先體現(xiàn)在傳感器上。因?yàn)槲镂镏阅軌蜻B接，是因?yàn)楸舜酥g能夠感知對(duì)方的存在，傳感器恰恰就是這樣的信息傳導(dǎo)結(jié)點(diǎn)。在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中，以傳感器作為主要支撐的感知層占整個(gè)產(chǎn)業(yè)比重大約21%。

根據(jù)中投顧問《2016-2020年中國(guó)傳感器行業(yè)深度調(diào)研及投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告》指出從全球傳感器區(qū)域布局狀況來看，目前，美國(guó)、日本等少數(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家占據(jù)了傳感器市場(chǎng)70%以上份額，發(fā)展中國(guó)家所占份額相對(duì)較少。其中，市場(chǎng)規(guī)模最大的3個(gè)國(guó)家分別是美國(guó)、日本和德國(guó)，分別占據(jù)了傳感器整體市場(chǎng)份額的29.0%、19.5%、11.3%。未來，隨著中國(guó)、印度、巴西等發(fā)展中國(guó)家經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)傳感器的需求也將大幅增加;但發(fā)達(dá)國(guó)家在傳感器領(lǐng)域具有技術(shù)和品牌等優(yōu)勢(shì)，這種優(yōu)勢(shì)在未來幾年內(nèi)仍將保持，因此，全球傳感器市場(chǎng)分布狀況并不會(huì)得到明顯的改變。

從市場(chǎng)規(guī)模層面來分析，近年來，全球傳感器市場(chǎng)一直保持快速增長(zhǎng)，2009年和2010年增長(zhǎng)速度達(dá)20%以上;2011年受全球經(jīng)濟(jì)下滑的影響，傳感器市場(chǎng)增速比2010年下滑5%，市場(chǎng)規(guī)模為828億美元。隨著全球市場(chǎng)的逐步復(fù)蘇，2012年全球傳感器市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到952億美元，2013年約為1055億美元。隨著經(jīng)濟(jì)環(huán)境的持續(xù)好轉(zhuǎn)，市場(chǎng)對(duì)傳感器的需求將不斷增多，2015年市場(chǎng)規(guī)模約達(dá)1500億美元。

2011年中國(guó)傳感器市場(chǎng)規(guī)模為480億元，2012年達(dá)到513億元，2013年則超過640億元。2015年傳感器需求量可高達(dá)32億只，市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)1213億元左右。

預(yù)計(jì)到2020年，國(guó)產(chǎn)化率能達(dá)到70%以上。未來5年，中國(guó)傳感器市場(chǎng)平均銷售增長(zhǎng)率逾30%。作為全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的重要組成部分，未來中國(guó)在傳感器市場(chǎng)上的份額將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，相應(yīng)的，本土成長(zhǎng)性較強(qiáng)的傳感器研發(fā)和制造企業(yè)發(fā)展空間也是巨大的。

國(guó)內(nèi)傳感器市場(chǎng)規(guī)模和增長(zhǎng)情況

2.MEMS行業(yè)迎來新一輪發(fā)展浪潮

2.1MEMS技術(shù)簡(jiǎn)介

MEMS全稱是微型電子機(jī)械系統(tǒng)(Micro-ElectroMechanicalSystem)，是指可批量制作，將微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、甚至接口、通信和電源等集為一體的微型器件或系統(tǒng)。MEMS是利用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝和材料，通過微米技術(shù)在芯片上制造微型機(jī)械，并將其與對(duì)應(yīng)電路集成為一個(gè)整體。可以理解為MEMS是以半導(dǎo)體制造技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種先進(jìn)的制造技術(shù)，目前被認(rèn)為最炙手可熱的半導(dǎo)體技術(shù)之一。

MEMS傳感器工作原理

相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械，MEMS器件尺寸更小，最大的不超過一個(gè)厘米，甚至僅僅為幾個(gè)微米。通常采用以硅為主的材料，電氣性能優(yōu)良，硅材料的強(qiáng)度、硬度和楊氏模量與鐵相當(dāng)，密度與鋁類似，熱傳導(dǎo)率接近鉬和鎢。MEMS工藝可以大量利用集成電路生產(chǎn)中的成熟技術(shù)、工藝，進(jìn)行大批量、低成本生產(chǎn)，使性價(jià)比相對(duì)于傳統(tǒng)“機(jī)械”制造技術(shù)大幅度提高。

MEMS傳感器品種繁多，分類方法也很多。按其工作原理，可分為物理型、化學(xué)型和生物型三類。每種MEMS傳感器又有多種細(xì)分方法，按檢測(cè)質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)方式劃分，有角振動(dòng)式和線振動(dòng)式加速度計(jì)。按檢測(cè)質(zhì)量支承方式劃分，有扭擺式、懸臂梁式和彈簧支承方式。按信號(hào)檢測(cè)方式劃分，有電容式、電阻式和隧道電流式。按控制方式劃分有開環(huán)和閉環(huán)式。常見的MEMS傳感器有壓力傳感器、加速度傳感器、微機(jī)械陀螺儀、慣性傳感器、MEMS硅麥克風(fēng)等。

MEMS傳感器主要種類

2.2MEMS市場(chǎng)及增長(zhǎng)分析

2014年全球MEMS傳感器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到130億美元，平均以10%的平均增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，2015年將達(dá)到143億美元，2020年預(yù)計(jì)將達(dá)到210億美元。其中，2014年消費(fèi)類應(yīng)用規(guī)模達(dá)到59億美元，而成長(zhǎng)最快的醫(yī)療市場(chǎng)應(yīng)用達(dá)到24.5億美元，汽車工業(yè)應(yīng)用達(dá)到28.6億美元，工業(yè)應(yīng)用達(dá)到11.3億美元，軍工及航空航天應(yīng)用達(dá)到4億美元。

消費(fèi)類傳感器是其中應(yīng)用規(guī)模最大的領(lǐng)域，而增速最快的則是醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，預(yù)計(jì)2019年市場(chǎng)規(guī)模在72億美元左右，年復(fù)合增長(zhǎng)率接近30%。對(duì)于興起的可穿戴設(shè)備和智能家居、智能城市等領(lǐng)域目前的比例依舊很小不足10%，而汽車方面由于高端汽車中MEMS傳感器逐漸增多，汽車領(lǐng)域也是未來的潛在增長(zhǎng)點(diǎn)。而對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)類的應(yīng)用目前依舊占比很小，還需要相關(guān)應(yīng)用的開發(fā)和應(yīng)用的推廣并需要時(shí)間來驗(yàn)證，才能帶來相關(guān)領(lǐng)域器件的爆發(fā)。IHS對(duì)MEMS市場(chǎng)成長(zhǎng)預(yù)測(cè)認(rèn)為消費(fèi)電子和移動(dòng)電子產(chǎn)品依然維持著最快速率的增長(zhǎng)，年復(fù)合增長(zhǎng)率在14%左右，整體MEMS市場(chǎng)增長(zhǎng)率在7.6%左右。

目前全世界MEMS公司的銷售額前30名廠商基本都分布在美國(guó)、德國(guó)、日本。智能手機(jī)以及平板電腦仍然是MEMS主要應(yīng)用領(lǐng)域。今后MEMS的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅饾u擴(kuò)大，包括正在興起的可穿戴設(shè)備、可擁有百余個(gè)MEMS傳感器的汽車電子，和人們生活息息相關(guān)的智能家居和智能城市都是需要大力挖掘的市場(chǎng)。這其中包含了MEMS上游設(shè)計(jì)、中游制造、下游封裝等三大領(lǐng)域，從2015年MEMS產(chǎn)業(yè)的變革中我們可以看到六家增長(zhǎng)速度超過20%的公司，Avago(41%)，InvenSense的(33%)，TSMC(29%)，Qorvo(+28%)和AAC(+22%)。其中臺(tái)積電是首次進(jìn)入前30名，也是MEMS產(chǎn)業(yè)的一個(gè)新變化。博世依然穩(wěn)居世界第一，并且比第二名的銷售額多了接近60%。，從2014年和2015年的對(duì)比中我們看到，2014年前30名的最低銷售額為6500萬美元，而2015年則是7400萬美元，增速達(dá)到14%。

據(jù)YoleDevelopment預(yù)測(cè)，全球MEMS市場(chǎng)規(guī)模將從2014年的111億美元增長(zhǎng)到2020年的220億美元以上，年復(fù)合增長(zhǎng)在12%以上，增速超過半導(dǎo)體市場(chǎng)。智能手機(jī)和平板電腦的巨大市場(chǎng)需求帶動(dòng)MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入快車道，預(yù)計(jì)未來可穿戴和物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)將繼續(xù)驅(qū)動(dòng)MEMS發(fā)展，尤其是生物醫(yī)療、工業(yè)與通訊領(lǐng)域的應(yīng)用增速更加可觀，生物醫(yī)療MEMS增長(zhǎng)率可達(dá)23.8%。從傳感器類型上看，使用最廣泛的傳感器包括壓力傳感器、加速度計(jì)、麥克風(fēng)、慣性組合、投影系統(tǒng)、微流控芯片等。

YoleDevelopment2015-2021年MEMS市場(chǎng)預(yù)測(cè)

全球經(jīng)濟(jì)的下滑，導(dǎo)致了平板電腦和手機(jī)等消費(fèi)電子的增速放緩，行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致產(chǎn)品價(jià)格逐步下降。但MEMS傳感器如今已經(jīng)滲透到各行各業(yè)中，中國(guó)的傳感器市場(chǎng)的彈性依然很強(qiáng)，滲透率持續(xù)提升，市場(chǎng)應(yīng)用廣泛，前景依舊很廣闊。

作為傳感器行業(yè)較為權(quán)威行業(yè)研究機(jī)構(gòu)YoleDevelopment認(rèn)為，目前傳感器行業(yè)已經(jīng)逐漸度過了黃金時(shí)代，隨著技術(shù)和工藝的成熟，傳感器特別是MEMS技術(shù)的傳感器產(chǎn)品價(jià)格不斷下降。隨著消費(fèi)電子市場(chǎng)增速的放緩，未來傳感器行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)加劇，企業(yè)的盈利能力也將受限。

MEMS行業(yè)面臨挑戰(zhàn)

同時(shí)，YoleDevelopment在其2016年MEMS產(chǎn)業(yè)報(bào)告中特別指出，中國(guó)從單純的傳感器市場(chǎng)和加工基地逐步走向研發(fā)和生產(chǎn)并舉的局面，中國(guó)平穩(wěn)增長(zhǎng)的傳感器市場(chǎng)將促使本地傳感器制造企業(yè)成長(zhǎng)為國(guó)際市場(chǎng)上具備相當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)力的成員。

2.3中國(guó)MEMS市場(chǎng)分析

近年來，國(guó)內(nèi)傳感器市場(chǎng)持續(xù)快速增長(zhǎng)，年均增長(zhǎng)速度超過20%，2011年傳感器市場(chǎng)規(guī)模為480億元，2012年達(dá)到513億元，2013年則超過640億元。我國(guó)傳感器的生產(chǎn)企業(yè)主要集中在長(zhǎng)三角地區(qū)，并逐漸形成以北京、上海、南京、深圳、沈陽(yáng)和西安等中心城市為主的區(qū)域空間布局。

在我國(guó)各類傳感器產(chǎn)品中，流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器和水平傳感器市場(chǎng)已表現(xiàn)出成熟市場(chǎng)特征，近年來一直保持穩(wěn)定增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，其中流量傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器三者累計(jì)占據(jù)了各類傳感器市場(chǎng)一半以上的份額，其各自所占份額分別為21%、19%和14%。

目前，我國(guó)的傳感器產(chǎn)業(yè)在國(guó)家政策的支持下，已經(jīng)形成從技術(shù)研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)體系，共有10大類42小類6000多種傳感器產(chǎn)品，中低檔產(chǎn)品基本滿足市場(chǎng)需求，產(chǎn)品品種滿足率在60%-70%左右。但從行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，老產(chǎn)品比例占60%以上，新產(chǎn)品明顯不足，其中高新技術(shù)類產(chǎn)品更少;同時(shí)，數(shù)字化、智能化、微型化產(chǎn)品嚴(yán)重欠缺。

從國(guó)內(nèi)傳感器排名和MEMS申請(qǐng)量來看，國(guó)外品牌廠商和國(guó)內(nèi)高校是技術(shù)儲(chǔ)備的主力，國(guó)內(nèi)廠商仍然在技術(shù)方面落后較多，但同時(shí)也可以看出我國(guó)技術(shù)轉(zhuǎn)換的空間較大。

近年來國(guó)家從政策、資金和產(chǎn)業(yè)環(huán)境等多方面給予MEMS產(chǎn)業(yè)強(qiáng)力度的扶持。2014年《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》明確提出要大力發(fā)展微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)等特色專用工藝生產(chǎn)線，增強(qiáng)芯片制造綜合能力，以工藝能力提升帶動(dòng)設(shè)計(jì)水平提升，以生產(chǎn)線建設(shè)帶動(dòng)關(guān)鍵設(shè)備和材料配套發(fā)展。2015年在《中國(guó)制造2025》重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)圖中，六大領(lǐng)域都明確了傳感器的重要意義和戰(zhàn)略地位，MEMS產(chǎn)業(yè)作為其中具有戰(zhàn)略地位的一環(huán)，地位凸顯。

我國(guó)的傳感器產(chǎn)業(yè)在國(guó)家政策的支持下，已經(jīng)形成從技術(shù)研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)體系，中低檔產(chǎn)品基本滿足市場(chǎng)需求，產(chǎn)品品種滿足率在60%-70%左右。但從行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，老產(chǎn)品比例占60%以上，新產(chǎn)品明顯不足，其中高新技術(shù)類產(chǎn)品更少;同時(shí)，數(shù)字化、智能化、微型化產(chǎn)品嚴(yán)重欠缺。目前國(guó)內(nèi)外傳感器行業(yè)差距較大，國(guó)內(nèi)傳感器市場(chǎng)仍以外資企業(yè)為主，占比達(dá)67%。國(guó)內(nèi)有近2000家企事業(yè)從事傳感器的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用，其中從事MEMS研制生產(chǎn)的有近百家家，但規(guī)模和應(yīng)用領(lǐng)域都較小，工業(yè)及汽車電子產(chǎn)品、通信電子產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品和專用設(shè)備是我國(guó)傳感器應(yīng)用集中的4大領(lǐng)域。

我國(guó)傳感器行業(yè)整體缺乏更具競(jìng)爭(zhēng)力產(chǎn)品，特別是在敏感元件核心技術(shù)及生產(chǎn)工藝方面差距較大，目前傳感器進(jìn)口約占60%，傳感器芯片進(jìn)口占比近80%，物聯(lián)網(wǎng)使用的MEMS傳感器幾乎全部依賴進(jìn)口。研發(fā)成果產(chǎn)業(yè)化率低于10%，國(guó)產(chǎn)化替代空間巨大?？偟膩砜矗袊?guó)已經(jīng)成為MEMS的新戰(zhàn)場(chǎng)，傳統(tǒng)MEMS及傳感器供應(yīng)商包括光傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器等供應(yīng)商均已轉(zhuǎn)戰(zhàn)中國(guó)。