可穿戴設(shè)備、智能家電、自動駕駛汽車、智能機器人等設(shè)備與應(yīng)用的發(fā)展也促使著數(shù)以百億計的新設(shè)備將接入網(wǎng)絡(luò),萬物互聯(lián)的時代正在敲門。而作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最重要的數(shù)據(jù)采集入口,傳感器也將迎來巨大的發(fā)展良機。
1、傳感器成焦點
據(jù)國務(wù)院“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃,以傳感器、量子信息、集成電路等戰(zhàn)略性前瞻領(lǐng)域為著眼點,傳感器領(lǐng)域也成為了企業(yè)攻向的焦點。
從產(chǎn)業(yè)鏈來看,傳感器的上游主要為各種零部件等以支撐感知層;中游是以光傳輸、通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等構(gòu)成的傳輸層;下游是應(yīng)用層。下游應(yīng)用領(lǐng)域上,信息化和智能化的加速推進,讓傳感器在智能農(nóng)業(yè)、智能工業(yè)、智能交通、建筑節(jié)能、智能環(huán)保、智能電網(wǎng)、健康醫(yī)療、智能穿戴等領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用空間。
全球傳感器市場在這幾年呈現(xiàn)出快速增長的趨勢,該市場的主要增長來自于可穿戴設(shè)備傳感器、MEMS傳感器、生物傳感器等新興傳感器。
但由于傳感器是技術(shù)密集型行業(yè),技術(shù)壁壘相對較高,這對行業(yè)的進入者會形成一定阻礙。通常情況下,從完成技術(shù)開發(fā)、技術(shù)突破到實現(xiàn)規(guī)模產(chǎn)業(yè)化,行業(yè)新進入者至少需要五年以上時間積累。隨著市場競爭加劇,“并購整合”也成為各大企業(yè)的首選策略。
從市場格局上看,傳感器市場以愛默生、博世、西門子、意法半導(dǎo)體、霍尼韋爾等國外公司占據(jù)較大的市場份額,中國大陸具有一定影響力的公司有歌爾股份、華工科技、兆易創(chuàng)新等。
2、智能傳感器市場規(guī)模
目前,國內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)正處于由傳統(tǒng)型向新一代智能型發(fā)展,中國智能傳感器市場規(guī)模從2017年的792.8億元上升至2019年的928.3億元,同期國內(nèi)廠商智能傳感器產(chǎn)值從94.9億元上升至250.7億元,國產(chǎn)化增速顯著高于市場整體增速,預(yù)計到2022年中國智能傳感器行業(yè)市場規(guī)模將達1179.1億元。
MEMS傳感器市場規(guī)模
MEMS即微機電系統(tǒng),是一種將機械結(jié)構(gòu)與電子系統(tǒng)同時集成制造在一顆芯片上的技術(shù),MEMS傳感器芯片由MEMS與ASIC芯片組成,尺寸一般在微米甚至納米量級。MEMS技術(shù)逐漸成為傳感器市場主流,用MEMS技術(shù)制造的傳感器、執(zhí)行器或者微結(jié)構(gòu),具有微型化、集成化、成本低、效能高等特點。受益于中國智能手機、平板電腦等消費電子類產(chǎn)品產(chǎn)量的穩(wěn)定增長,MEMS產(chǎn)品的需求也不斷增長,使得中國已經(jīng)成為全球MEMS市場中發(fā)展最快的地區(qū)。數(shù)據(jù)顯示,中國MEMS行業(yè)市場規(guī)模由2016年的363億元增長至2020年的705億元,年均復(fù)合增長率為6.9%。中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測,2022年中國MEMS行業(yè)市場規(guī)模將達1008億元。
CMOS圖像傳感器市場規(guī)模
CMOS圖像傳感器(CIS)是將光子轉(zhuǎn)換為電子進行數(shù)字處理,把圖像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的芯片,主要用于在數(shù)碼相機、數(shù)碼閉路電視攝像機和數(shù)碼攝像機中的創(chuàng)建圖像,是數(shù)碼攝像頭的關(guān)鍵部件。隨著智能手機攝像頭的升級,以及汽車市場的高速增長,CMOS圖像傳感器市場高速發(fā)展。數(shù)據(jù)顯示,2021年國內(nèi)CMOS圖像傳感器銷售額為295.4億元,同比增長19%,預(yù)計到2022年市場規(guī)模保持20%左右增長率,達到359.1億元。
3、中國傳感器亟需追趕
實際上,作為智能化的起點,傳感器是構(gòu)建智能工業(yè)和智能社會大廈的基石。如同一座數(shù)百米的高樓建筑,離不開深入地下幾十米的地基。人們總是容易被摩天大廈壯觀的外立面所吸引,卻很少有人在意地下的根基。
然而,構(gòu)建智能制造的大廈,卻正是要靠著大量隱姓埋名的傳感器打下根基。如果去剖解制造業(yè)的根基,配角之王,非傳感器莫屬。
要認清楚傳感器的真實面目,也的確非常不容易。傳感器的種類繁多,恐怕很難準確說清楚,但3萬種以上,應(yīng)該是非常確定的數(shù)目。
要想徹底搞清楚傳感器的家當,幾乎要跨越所有的制造業(yè)門類,難度有如識別滿天繁星。要理解這樣一個產(chǎn)業(yè),難免讓人心生畏懼。
這也使得多年來,傳感器行業(yè)很少能得到國家政策的直接有力扶持:配角之王,在冷板凳坐得久,也是有原因的。
中國傳感器最落后、最亟需追趕的領(lǐng)域——工業(yè)傳感器
從實際應(yīng)用看,傳感器在軍工、民用、工業(yè)領(lǐng)域的情況也是大為迥異。而工業(yè)級傳感器則是迫切需要破局之道。
就工業(yè)級傳感器而言,國內(nèi)產(chǎn)品與國外的差距則是最大的。一方面是受國內(nèi)生產(chǎn)制造水平所限,產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)定性不夠;另一方面,則與國內(nèi)對于傳感器的漠視有關(guān)。
在技術(shù)攻關(guān)的時候,往往以主機牽頭,傳感器作為配角基本是拿來主義。而在引進國外設(shè)備時,往往采用整機引進方式,很少有國產(chǎn)零部件的機會。
如核能、化工、電力等行業(yè),一般都是直接輸入成套設(shè)備,而這些設(shè)備基本上自帶儀表和傳感器。在許多項目在招標中,建設(shè)方也明確要求高端儀器和傳感器必須采用國外品牌的產(chǎn)品。
由于傳感器在整體設(shè)備價值占比相對較低,制造企業(yè)寧可采用品質(zhì)更高的國外品牌。例如在30萬元一臺機床,加速度傳感器價格不過幾千元。機床廠并不愿意冒風險來采用國內(nèi)傳感器品牌,這使得國內(nèi)傳感器廠商長期處于饑餓狀態(tài),缺乏行業(yè)應(yīng)用和試錯成長的機會。
4、上下游協(xié)同,逐次釋放拉動效應(yīng),傳感器或迎來春天
上個世紀六七十年代的日本制造業(yè),無論是彩電、汽車還是半導(dǎo)體,都是一邊發(fā)展工業(yè)品,同時發(fā)展上游裝備的“打仗上戰(zhàn)場,自建兵工廠”的模式。這是一種非常有效的舉國布局之道。
當下日本半導(dǎo)體制造裝備,在全球處于領(lǐng)先地位,絲毫不遜于美國,正是靠昔日半導(dǎo)體崛起而帶動起來。美國很多半導(dǎo)體設(shè)備,最后都是先強后弱,被逐漸長大的日本制造商擠壓出局。
雖然當前光刻機荷蘭ASML一騎絕塵,已經(jīng)碾壓尼康和佳能。但在ASML沒有崛起之前,尼康和佳能的光刻機,硬是靠著本國存儲器所同步打磨的技術(shù),將美國等早期光刻機霸主徹底清理出門。
同樣,這種現(xiàn)象也發(fā)生在中國的新興產(chǎn)業(yè)。光伏和鋰電池的崛起,給中國裝備行業(yè)的發(fā)展帶來了千載難逢的機會。它們毫無包袱的進入了賽道,或者反過來說,光伏和鋰電池的制造商,毫無包袱地選擇了上游的國產(chǎn)裝備制造商,其中就包括激光裝備。
國內(nèi)至少有四五家上市的激光裝備公司,就是專門為光伏和動力電池而生。中國激光裝備產(chǎn)業(yè),從2010年的100億產(chǎn)值,發(fā)展為當前700億的產(chǎn)值,成為全球最舉足輕重的市場。這跟中國先進制造產(chǎn)業(yè)的拉動,密不可分。先進裝備與新興產(chǎn)業(yè),同步彈唱。
這也是傳感器的機會。中國造車新勢力的崛起,給汽車供應(yīng)鏈帶來了設(shè)計的自主性。例如寧德時代面向?qū)汃R或者特斯拉供貨的很多電池包自動化生產(chǎn)線,就采用了天津宜科的IO-Link傳感器總線模塊。
這種傳感器連接器,是控制系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。而它們每分鐘吞吐的海量信號,保障了這些電池包生產(chǎn)線的有序運轉(zhuǎn)。宜科已經(jīng)成為寧德時代電池生產(chǎn)線上這種傳感器總線模塊的主流供應(yīng)商。這在以前封閉的汽車供應(yīng)鏈體系中,是非常罕見的。
國內(nèi)的汽車合資企業(yè)通常是由外方指定供應(yīng)商,除了機床等大型設(shè)備,也會有一長串的“御用零部件”,包括傳感器。而合資公司的中方,很少有太多的話語權(quán),自然也談不上選擇國產(chǎn)供應(yīng)商品牌。
上海大眾桑塔納汽車的一條生產(chǎn)線上,即使更改一顆螺絲釘,都需要總部批準。盡管目前寧德時代大多數(shù)生產(chǎn)線上用的控制系統(tǒng)可能還是西門子的,傳感器還是以德國西克和倍加福為主,但宜科能夠擠進去半個身子,也算是中國供應(yīng)鏈生態(tài)的雙重進步:像寧德時代、隆鑫光伏等制造工廠的開明,以及傳感器供應(yīng)商的技術(shù)突破。
畢竟,只要能先用上國產(chǎn)傳感器連接器,下一條生產(chǎn)線就有可能用上國產(chǎn)傳感器。這并不需要等待太久,因為宜科的光電傳感器,已經(jīng)開始陸續(xù)進入到寧德時代的生產(chǎn)線上。這說明,對于國產(chǎn)品牌進入工業(yè)的主戰(zhàn)場,需要給予足夠的耐心,一顆釘子,一顆釘子地就會擠進去。
還有就是中國制造在整個鏈條上的升級。龍頭升級,步步升級,龍骨、龍身、龍尾都跟著長進。中國制造整體實力的增長,也給國產(chǎn)傳感器的發(fā)展帶來了新曙光。
像國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)出貨量第一的廣州數(shù)控GSK,已經(jīng)開始更大規(guī)模地使用國產(chǎn)編碼器這種傳感器。對于國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)編碼器來說,一直都面臨著兩座大山:德國海德漢和日本多摩川,這兩家公司在運動控制、伺服方面都有強大優(yōu)勢,代表了兩種不同的技術(shù)路線。
當廣州數(shù)控GSK開始向更高端的對手發(fā)起挑戰(zhàn)的時候,它會帶動它的供應(yīng)商一起向上爬。宜科傳感器也是這樣的伴隨者,早期的編碼器還是用在主軸電機上,現(xiàn)在也開始挺進更艱難的伺服電機。
通過整個鏈條的努力,橫亙在中國制造業(yè)面前的巨大冰山已出現(xiàn)了裂縫。從機床到數(shù)控系統(tǒng),再到傳感器,產(chǎn)生了一個典型三節(jié)鞭式的連動效應(yīng)。企業(yè)注重設(shè)備的集成創(chuàng)新,其實它后面至少還跟著2-3個鏈條環(huán)節(jié)。高質(zhì)量制造正在成為中國工業(yè)航母的全新推動力,緩慢地推動著工業(yè)全鏈條的轉(zhuǎn)動,逐次釋放的拉動效應(yīng)已經(jīng)呈現(xiàn)。