【簡(jiǎn)析世界智能傳感器發(fā)展概況】智能傳感器指具有信息檢測(cè)、信息處理、信息記憶、邏輯思維和判斷功能的傳感器。和傳統(tǒng)傳感器相比，智能傳感器充分利用集成技術(shù)和微處理器技術(shù)，集感知、信息處理、通信于一體，能提供以數(shù)字量方式傳播的具有一定知識(shí)級(jí)別的信息。自美國(guó)宇航局（NASA）在20世紀(jì)80年代提出智能傳感器的概念以來(lái)，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，智能傳感器已成為傳感器技術(shù)的一個(gè)主要發(fā)展方向，代表著一個(gè)國(guó)家的工業(yè)及科研技術(shù)能力。

一、總體特征

1.全球智能傳感器市場(chǎng)處于快速上升態(tài)勢(shì)

據(jù)中國(guó)信息通信研究院（以下簡(jiǎn)稱“中國(guó)信通院”，是工業(yè)和信息化部直屬科研事業(yè)單位）最新的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年智能傳感器就已取代傳統(tǒng)傳感器成為市場(chǎng)主流，占比為70%，2016年全球智能傳感器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)258億美元（1710億人民幣），預(yù)計(jì)2019年將達(dá)到378.5億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率約為13.6%。從應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，消費(fèi)電子是智能傳感器應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，2016年市場(chǎng)占比接近70%；接下來(lái)依次是汽車電子、工業(yè)電子和醫(yī)療電子（圖1）；新興應(yīng)用如智能機(jī)器人和智能醫(yī)療器械將在未來(lái)幾年為智能傳感器提供高彈性增長(zhǎng)的市場(chǎng)空間。從產(chǎn)品類型來(lái)看，CMOS圖像傳感器市場(chǎng)占有率最高，占據(jù)全球近45%的市場(chǎng)份額，其次是指紋傳感器、壓力傳感器、射頻識(shí)別傳感器，三者市場(chǎng)占有率均為9%（圖2）。

圖1 2016-2019年全球四大應(yīng)用領(lǐng)域的智能傳感器市場(chǎng)規(guī)模（百萬(wàn)美元）

圖2 2016年全球智能傳感器各產(chǎn)品占比

2.美洲地區(qū)市場(chǎng)份額占比最大，亞太地區(qū)增長(zhǎng)快速

據(jù)GlobalMarketInsights發(fā)布的數(shù)據(jù)，2015年在全球智能傳感器區(qū)域市場(chǎng)中，美洲地區(qū)市場(chǎng)規(guī)模最大，占據(jù)全球45%的市場(chǎng)份額，美洲地區(qū)預(yù)計(jì)在2022年前將一直主導(dǎo)智能傳感器市場(chǎng)；亞太地區(qū)（中國(guó)、日本、韓國(guó)、印度、澳大利亞）位列第二，占據(jù)23%，由于汽車和消費(fèi)電子領(lǐng)域等下游產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)，亞太地區(qū)成為市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)最快的地區(qū)；歐洲地區(qū)占據(jù)17%，其他區(qū)域市場(chǎng)份額占比約為15%（圖3）。

圖3 2015年全球各地區(qū)智能傳感器市場(chǎng)占比

3.智能傳感器的重要性在智能物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代更加凸顯

在當(dāng)前智能時(shí)代的推動(dòng)下，智能傳感器的重要性更加凸顯，不僅在《中國(guó)制造2025》、《德國(guó)2020高技術(shù)戰(zhàn)略》及歐盟、美國(guó)、韓國(guó)、新加坡等推進(jìn)的智慧城市等戰(zhàn)略方面發(fā)揮著重要的支撐作用，而且也在物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、機(jī)器人、智能家居、自動(dòng)駕駛汽車等產(chǎn)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。高性能、高可靠性的多功能復(fù)雜自動(dòng)、測(cè)控系統(tǒng)以及基于射頻識(shí)別技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)的興起與發(fā)展，愈發(fā)凸顯了具有感知、認(rèn)知能力的智能傳感器的重要性及其大力、快速發(fā)展的迫切性。

二、重點(diǎn)領(lǐng)域

智能傳感器的產(chǎn)品類型多樣，按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)就有不同的分類類別。例如按智能化的實(shí)現(xiàn)方式可分為：非集成式智能傳感器、集成化智能傳感器和混合式智能傳感器；按技術(shù)不同可分為：基于MEMS的傳感器、基于CMOS的圖像傳感器和其他（光譜學(xué)、ASIC等）的傳感器。

1.MEMS傳感器

MEMS（Micro—ElectroMechanicalSystem，微機(jī)電系統(tǒng)）傳感器是采用微電子和微機(jī)械加工技術(shù)制造出來(lái)的新型傳感器，與傳統(tǒng)的傳感器相比，MEMS傳感器[1]具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高，適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化等特點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下的傳感器對(duì)物理尺寸十分敏感，傳感器的微型化對(duì)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。MEMS傳感器正逐步取代傳統(tǒng)機(jī)械傳感器的主導(dǎo)地位，在消費(fèi)電子、汽車工業(yè)、航空航天、機(jī)械、化工及醫(yī)藥等領(lǐng)域展開(kāi)廣泛應(yīng)用。

圖4 2017—2022年不同MEMS器件的復(fù)合年均增長(zhǎng)率及市場(chǎng)規(guī)模（單位：億美元）

說(shuō)明：氣泡大小代表到2022年市場(chǎng)規(guī)模

據(jù)麥姆斯咨詢（MEMSConsulting）數(shù)據(jù)，2016年全球MEMS傳感器市場(chǎng)規(guī)模約114億美元，到2021年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到220億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為14％。其中，射頻MEMS、振蕩器、微流控和氣體傳感器成為MEMS增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力（圖4）。

當(dāng)前全球前十名MEMS廠商是博世、意法半導(dǎo)體、惠普、德州儀器、應(yīng)美盛、安華高、Qorvo、樓氏電子、佳能和松下。博世因?yàn)槠湓谄囯娮雍拖M(fèi)電子的雙重布局，牢牢占據(jù)著第一的位置。目前，大部分MEMS行業(yè)的主要廠商是以Fabless（只做設(shè)計(jì)，沒(méi)有生產(chǎn)）為主，例如樓氏、惠普、佳能等。同時(shí)，也有IDM（IntegratedDeviceManufacture，集成器件制造模式，從設(shè)計(jì)，到制造、封裝測(cè)試以及投向消費(fèi)市場(chǎng)一條龍全包的企業(yè)，稱為IDM公司）廠商垂直參與到整條產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，比如博世、意法半導(dǎo)體等都建有自己的晶元代工生產(chǎn)線。

MEMS傳感器趨向微型化、材料多樣化、無(wú)源化方向發(fā)展。受益于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，將對(duì)MEMS行業(yè)帶來(lái)巨大的發(fā)展紅利。除了智能手機(jī)，MEMS傳感器將在AR/VR、可穿戴等消費(fèi)電子，智能駕駛、智能工廠、智慧物流、智能家居、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智慧醫(yī)療等物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

2．CMOS圖像傳感器

CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管）圖像傳感器芯片采用CMOS工藝，將圖像采集單元和信號(hào)處理單元集成到同一塊芯片上，適合大規(guī)模批量生產(chǎn)，適用于要求小尺寸、低價(jià)格、攝像質(zhì)量無(wú)過(guò)高要求的應(yīng)用，如保安用小型和微型相機(jī)、手機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議系統(tǒng)、無(wú)線手持式視頻會(huì)議系統(tǒng)、條形碼掃描器、傳真機(jī)、玩具、生物顯微計(jì)數(shù)、某些車用攝像系統(tǒng)等大量商用領(lǐng)域。20世紀(jì)80年代，英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)成功制造出世界上第一塊單片CMOS圖像傳感器件。目前，CMOS圖像傳感器正在得到廣泛的應(yīng)用，具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和廣闊的發(fā)展前景。

據(jù)市場(chǎng)研究調(diào)查機(jī)構(gòu)ICInsights的數(shù)據(jù)，2015年全球CMOS圖像傳感器市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)12%，達(dá)到99億美元，而2015年也是連續(xù)5年年度銷售創(chuàng)新高。ICInsight預(yù)測(cè)2015年至2020年期間，CMOS圖像傳感器市場(chǎng)將以9.0%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率逐年增長(zhǎng)，到2020年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到152億美元。

ICInsights表示，過(guò)去的增長(zhǎng)主要基于智能手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)對(duì)CMOS圖像傳感器的采用，但現(xiàn)在及以后的增長(zhǎng)則主要擴(kuò)大到汽車、安全和醫(yī)療應(yīng)用。汽車以后很可能會(huì)需要幾個(gè)甚至更多的圖像傳感器用于觀察行人，注意外面可能發(fā)生的事故或錄制撞車等其他事故的視頻。預(yù)計(jì)汽車系統(tǒng)將成為CMOS圖像傳感器增長(zhǎng)最快的應(yīng)用，未來(lái)5年全球銷售將以55%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率發(fā)展，到2020年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)22億美元（占2020年CMOS圖像傳感器市場(chǎng)規(guī)模的14%）。緊隨汽車之后的是安防（以36%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)到9.12億美元）、醫(yī)療/科學(xué)應(yīng)用（以34%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)到8.67億美元）、玩具/電子游戲（以32%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)到2.74億美元）和工業(yè)系統(tǒng)（以18%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)到8.97億美元）。同時(shí)，CMOS圖像傳感器領(lǐng)先應(yīng)用的智能手機(jī)預(yù)計(jì)將以1%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率到2020年達(dá)到73億美元（市場(chǎng)占比為48%）。用于PC和平板電腦的相機(jī)模塊中的CMOS圖像傳感器預(yù)計(jì)會(huì)以6%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率發(fā)展到2020年的9.73億美元，而用于獨(dú)立數(shù)碼相機(jī)的傳感器銷售預(yù)計(jì)在未來(lái)5年達(dá)到6.23億美元（圖5）。

圖5 2015年和2020年全球CMOS圖像傳感器應(yīng)用領(lǐng)域份額占比

在CMOS圖像傳感器領(lǐng)域，無(wú)論是在技術(shù)方面和市場(chǎng)方面，索尼都是該行業(yè)的領(lǐng)先者，2015年其占據(jù)全球市場(chǎng)35%的份額。除了索尼外，市場(chǎng)上的其他幾大廠商分別是三星（19%）、豪威科技（OmniVision）（12%）、安森美半導(dǎo)體（8%）、佳能（4%）、東芝（3.4%）、松下（3.3%）、SK海力士（3.1%）、格科微（2.7%）和意法半導(dǎo)體（2%）。