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Navigate：浅析工业支柱之传感器技术
传感器技术与通信技术、计算机技术并称现代信息产业的三大支柱，是当代科学技术发展的重要标志之一。
传感器是一类将环境中的自然信号转换为电信号的半导体器件，21 世纪以来，传感器逐渐由传统型向智能型方向发展，传感器市场也日益繁荣。
基础概况
基本定义：传感器是一类将环境中的自然信号转换为电信号的半导体器件，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
传感器组成：一般由敏感元件、转换元件和变换电路三部分组成，有时还加上辅助电源。
敏感元件：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。
转换元件：传感器的核心元件，以敏感元件的输出为输入，把感知的非电量转换为电信号输出。转换元件本身可以作为独立传感器使用，叫做元件传感器。
传感器分类
按照测量对象可以将传感器分为检测光、放射线、声信号、磁信号、力、位置信息、温湿度、溶液流量流速等类型的传感器。
每一种检测同样对象的传感器又有多种应用和不同的实现路径。
发展历程
传感器发展历程的三个阶段：
1. 结构型传感器出现
2. 固体型传感器的发展
3. 智能型传感器的发展
传感器采用的材料由单一材料发展到复合材料，并在结构上由简单结构发展成复合型微机电系统MEMS 。单一材料经过一段时间敏感度衰减程度不一，导致传感器敏感度和精度下降，于是诞生复合材料传感器。
智能传感器是是集传感器、通信芯片、微处理器、驱动程序、软件算法等于—体的系统级产品。
应用领域
传感器是数据的采集入口，是物联网、智能工业、智能设备、无人驾驶等的“心脏”。
从年全球工业智能传感器市场产品应用领域占比来看，占比排名前十位分别是生命科学与健康、机械加工制造、汽车、半导体及电子、工业自动化、交通物流、能源电力、食品、石油天然气、航空航天。
其中生命科学与医疗、机械加工与制造、汽车、半导体及电子领域占比约49%。
产业链综述
产业链结构：整个产业链涉及设计、制造、封装测试、软件及应用方案环节。
1.上游负责器件设计、材料和生产设备供应；
2.中游生产制造出器件；
3.下游使用器件制造终端电子产品。
商业模式：商业模式以IDM为主，目前存在许多细分行业龙头。
由于每类传感器都有各自不同的工艺和设计，厂商通常采用设计和生产一体的IDM模式。因此传感器行业存在许多小而美的细分行业龙头企业。
市场结构
从产品结构来看，CMOS图像传感器占据传感器市场的29%，MEMS传感器占20%以上的市场，而单一材料传感器中电压式指纹识别传感器占比达8%。
另外射频传感器和雷达传感器在通讯、汽车、军事上有着远距离探测和信息传递的应用，分别占比16%和11%。
从产品类型来看分为：压力、液位、温度、光电、解码器、接近、超常波、流量、视觉、加速度等10个领域。
发展最快的是汽车电子和通信电子应用市场。
市场规模
21 世纪以来，传感器逐渐由传统型向智能型方向发展，传感器市场也日益繁荣。根据赛迪顾问数据，2020 年，全球传感器市场规模达到1606.3 亿美元。
2016 年至 2019 年间，我国传感器市场规模不断增长，2019 年中国传感器市场规模达到 2188.8 亿元，同比增长 12.7%，2020 年中国传感器市场规模将突破 2500亿元，2021 年将增至 2951.8 亿元，增速达到 17.6%。
由于世界各国普遍重视和投入开发，传感器发展十分迅速，2016年世界上从事传感器研制生产单位已超过6500家。2022年中国从事传感器研制生产公司已达到8,3795家。
根据前瞻研究院的预测，2020-2027年，全球智能传感器市场规模年均增速为14.3%，预计至2026年，全球智能传感器市场规模接近800亿美元。
近年来，全球传感器市场一直保持快速增长，随着经济环境的持续好转，市场对传感器的需求将不断增多，2021年中国智能传感器市场规模突破160亿美元，约占全球传感器市场33%，中国智能传感器市场增速明显。
据赛迪顾问数据，中国 MEMS 产业受宏观政策环境、技术进步与升级、物联网应用普及渗透等众多利好因素的影响，市场规模增长迅速，2020 年中国 MEMS 市场规模达到 736.7 亿元，增长率达到 23.20%。预计 2022 年市场将会突破 1000 亿，并且未来每年还会保持 20% 左右的速度持续增长。
发展趋势
国内传感器技术发展与创新的重点在材料、结构和性能改进3个方面。
材料：敏感材料从液态向半固态、固态方向发展；
结构：结构向小型化、集成化、模块化、智能化方向发展；
性能：性能向检测量程宽、检测精度高、抗干扰能力强、性能稳定、寿命长久方向发展；
技术：产品正逐渐向MEMS技术、无线数据传输技术、红外技术、新材料 技术、纳米技术、陶瓷技术、薄膜技术、光纤技术、激光技术、复合传感器技术、多学科交叉融合的方向发展。
全球分布
亚太地区工业智能传感器企业占35.0%，其中中国占亚太地区的51%；
欧洲地区工业智能传感器企业占27.0%，其中德国占欧洲地区的23%；
北美地区工业智能传感器企业占31.0%，其中美国占北美地区的50%；
其他地区地区工业智能传感器企业占7.0%。
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