在汽車電子控制系統(tǒng)的快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求下,汽車傳感器技術(shù)不斷發(fā)展。未來汽車傳感器的發(fā)展總體趨勢(shì)是智能化、微型化、集成化、多功能化以及新材料和新工藝制成的新型傳感器。MEMS技術(shù)傳感器成為汽車傳感器的主要部件。
因?yàn)橹悄苁謾C(jī)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、社群媒體等造就了MEMS的第一波浪潮,接下來則進(jìn)入智能工業(yè)時(shí)代,也就是“工業(yè)4.0”時(shí)代,同時(shí)自動(dòng)駕駛以及無所不在的自動(dòng)化,將帶來MEMS下一波浪潮。
無處不在的汽車傳感器
汽車傳感器可分為環(huán)境監(jiān)測(cè)、車身感知兩大類。在一輛汽車所配臵的傳感器中,呈現(xiàn)出環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器量少價(jià)高,而車身感知傳感器量多價(jià)廉的特點(diǎn)。
同時(shí),隨著汽車SAE級(jí)別的提升,所需的環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器數(shù)量增長(zhǎng)迅速,占據(jù)了汽車傳感器總成本的絕大部分。
車身感知傳感器用于獲取車身信息,如胎壓、油壓、車速等,是維持汽車正常、穩(wěn)定、安全行駛所必備的基礎(chǔ)傳感器。按測(cè)量參數(shù)類型的不同,車身感知傳感器包括壓力傳感器、加速計(jì)、陀螺儀、流量傳感器等。
以MEMS工藝生產(chǎn)該類傳感器,具有低成本、高可靠性、小體積等優(yōu)勢(shì),已逐步取代了基于傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)的傳感器。
發(fā)展最短潛力最大的MEMS傳感器
MEMS傳感器行業(yè)是一個(gè)新興的行業(yè),在中國(guó)商業(yè)化的時(shí)間不到10年,而在全球也只有20余年的產(chǎn)業(yè)化歷程。MEMS傳感器代表了未來傳感器的發(fā)展方向,具有體積微小、低功耗、一致性高等特點(diǎn),可大批量、低成本制造,大大拓寬了傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域,為智能設(shè)備的發(fā)展奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ),亦是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。
目前,MEMS傳感器主要有三大細(xì)分市場(chǎng),分別是:MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)、MSME壓力傳感器市場(chǎng)、MEMS慣性傳感器市場(chǎng)。
得益于汽車和消費(fèi)類市場(chǎng)應(yīng)用的增長(zhǎng),MEMS傳感器的市場(chǎng)也在不斷擴(kuò)張,有趣的是,盡管壓力傳感器是最“古老”的MEMS技術(shù)之一,但仍能保持市場(chǎng)增長(zhǎng)。在汽車領(lǐng)域,壓力傳感器應(yīng)用最多,MEMS壓力傳感器具有許多優(yōu)勢(shì),例如無懼有害廢氣和惡劣的行車環(huán)境,更高的精度等等。
對(duì)于消費(fèi)類市場(chǎng),移動(dòng)設(shè)備和智能手機(jī)仍然占據(jù)著90%的市場(chǎng)營(yíng)收,并且,相對(duì)于尺寸縮小,降低成本更為重要,因?yàn)槠涑叽缫呀?jīng)很小了。盡管在可預(yù)計(jì)的未來,還不會(huì)出現(xiàn)有力的殺手級(jí)應(yīng)用,但是,新應(yīng)用正在興起:智能家居、電子煙、無人機(jī)以及可穿戴設(shè)備等。
汽車傳感器已經(jīng)成MEMS傳感器主要市場(chǎng)
車用MEMS傳感器的應(yīng)用方向和市場(chǎng)需求包括車輛的防抱死系統(tǒng)(ABS)、電子車身穩(wěn)定程序(ESP)、電控懸掛(ECS)、電動(dòng)手剎(EPB)、斜坡起動(dòng)輔助(HAS)、胎壓監(jiān)控(EPMS)、引擎防抖、車輛傾角計(jì)量和車內(nèi)心跳檢測(cè)等等。
隨著高端汽車與智能汽車的普及,以及無人駕駛技術(shù)的推進(jìn),超聲波傳感器、圖像傳感器、激光雷達(dá)傳感器、微波傳感器、紅外傳感器等也都被采用。汽車傳感器已經(jīng)成為MEMS傳感器的一個(gè)主要的應(yīng)用市場(chǎng)。
傳感器在過去20年來在消費(fèi)類電子大量被采用后,將在工業(yè)市場(chǎng)逐漸成長(zhǎng),由于工業(yè)市場(chǎng)需要更穩(wěn)定的、周期更長(zhǎng)的運(yùn)作將會(huì)在工業(yè)產(chǎn)品領(lǐng)域承諾“十年供貨”;此外,因精確度是傳感器的關(guān)鍵功能之一。
在三大應(yīng)用來說,汽車MEMS傳感器市場(chǎng)最被看好,目前雖然出貨成長(zhǎng)性最好的工業(yè)應(yīng)用,但預(yù)期汽車應(yīng)用會(huì)有爆發(fā)性成長(zhǎng),像是ADAS、車鑰匙、車用水平調(diào)整等,都是傳感需求擴(kuò)大的實(shí)例。
汽車電子控制系統(tǒng)的主要信息源
汽車市場(chǎng)已經(jīng)成為傳感器的重要應(yīng)用市場(chǎng),MEMS汽車傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)的重要信息源,對(duì)溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、加速度和振動(dòng)等各種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的測(cè)量和控制。當(dāng)前,一輛普通家用轎車上大約安裝了近百個(gè)傳感器,而豪華轎車上的傳感器數(shù)量多達(dá)200個(gè)。
車用MEMS傳感器的應(yīng)用方向和市場(chǎng)需求包括車輛的防抱死系統(tǒng)(ABS)、電子車身穩(wěn)定程序(ESP)、電控懸掛(ECS)、電動(dòng)手剎(EPB)、斜坡起動(dòng)輔助(HAS)、胎壓監(jiān)控(EPMS)、引擎防抖、車輛傾角計(jì)量和車內(nèi)心跳檢測(cè)等等。
隨著高端汽車與智能汽車的普及,以及無人駕駛技術(shù)的推進(jìn),超聲波傳感器、圖像傳感器、激光雷達(dá)傳感器、微波傳感器、紅外傳感器等也都被采用。汽車傳感器已經(jīng)成為MEMS傳感器的一個(gè)主要的應(yīng)用市場(chǎng)。
目前,壓力傳感器、加速計(jì)、陀螺儀與流量傳感器四類器件合計(jì)占汽車MEMS系統(tǒng)的99%。
其五年增長(zhǎng)率均在3-12%。MEMS壓力傳感器是汽車中應(yīng)用最多的傳感器,汽車用MEMS壓力傳感器的價(jià)格大概在5~7美元。在汽車領(lǐng)域,MEMS壓力傳感器營(yíng)業(yè)收入2013年預(yù)計(jì)達(dá)到12.6億美元,占當(dāng)年總體產(chǎn)業(yè)營(yíng)業(yè)收入的74%。
至少18個(gè)汽車應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒋龠M(jìn)傳感器的增長(zhǎng),包括:輪胎壓力,電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)中的剎車傳感器,側(cè)面氣囊,與日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的引擎控制,大氣壓力與廢氣再循環(huán)壓力。
MEMS傳感器在汽車領(lǐng)域廣泛應(yīng)用
隨著汽車安全應(yīng)用與降低碳排放的關(guān)注度日益提升,MEMS傳感器在汽車電子領(lǐng)域的滲透率逐漸提高,除此之外,無人駕駛等新興技術(shù)也推動(dòng)著MEMS傳感器進(jìn)一步普及。
2010年全球平均每輛汽車包含9.2個(gè)傳感器,中國(guó)汽車含有5個(gè),但中國(guó)擴(kuò)大部署安全氣囊和輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS),將推動(dòng)中國(guó)汽車平均傳感器數(shù)量到2015年增加到10個(gè),在每輛汽車中,光TPMS系統(tǒng)就要使用4.2個(gè)汽車MEMS傳感器,目前中國(guó)已超越日本成為第三大汽車MEMS市場(chǎng)。
當(dāng)下汽車上常見的傳感器有加速度計(jì)、陀螺儀、電子羅盤、氣壓計(jì)、紅外傳感器、超聲波傳感器、激光測(cè)距儀、雷達(dá)傳感器等。
結(jié)尾
雖然MEMS技術(shù)在性能、尺寸和重量上控制較好,但成本仍然是個(gè)挑戰(zhàn)。自動(dòng)駕駛的故障操作模式允許使用更高的價(jià)格的傳感器,即使到2030年自動(dòng)駕駛汽車數(shù)量仍相對(duì)較少。
盡管如此,與工業(yè)應(yīng)用相比,汽車的銷量仍然具有非常大的吸引力,它為航位推算傳感器提供了利潤(rùn)豐厚的未來市場(chǎng)。
對(duì)于汽車領(lǐng)域的MEMS技術(shù),需要有清醒的認(rèn)識(shí),MEMS未來會(huì)改變出行的方式,MEMS在很多領(lǐng)域擁有高增長(zhǎng)的市場(chǎng)機(jī)遇,汽車市場(chǎng)會(huì)不會(huì)成為MEMS傳感器的新的金礦仍需要時(shí)間和數(shù)據(jù)來檢驗(yàn)。
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