本文來(lái)自中國電子技術(shù)標準化研究院編撰的中國智能傳感器發(fā)展戰略，該報告在工信部指導下編寫(xiě)，編寫(xiě)專(zhuān)家來(lái)自智能傳感器產(chǎn)、學(xué)、研、用等各個(gè)領(lǐng)域相關(guān)企事業(yè)單位
本文選取報告主要部分，按各種技術(shù)分類(lèi)深入梳理我國各種傳感器技術(shù)的行業(yè)狀況、應用特點(diǎn)、企業(yè)情況等，并且基于全面而權威的數據，提出了許多精辟的觀(guān)點(diǎn)和對我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)的看法，推薦！
因原報告寫(xiě)于2019年，部分引用數據較落后，在不影響原文的前提下，小編替換相關(guān)數據為最新資料，以提供最新的數據信息，各處替換文中已注明。
專(zhuān)注于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，致力于對全球前沿市場(chǎng)動(dòng)態(tài)、技術(shù)趨勢與產(chǎn)品選型進(jìn)行專(zhuān)業(yè)垂直的服務(wù)，是國內領(lǐng)先的傳感器產(chǎn)品查詢(xún)與媒體信息服務(wù)平臺?；趥鞲衅鳟a(chǎn)品與技術(shù)，對廣大電子制造從業(yè)者與傳感器制造者提供精準的匹配與對接。
本文涵蓋8大傳感器技術(shù)，可按以下目錄獲取對應傳感器信息：
1、壓力傳感器
1）MEMS技術(shù)
2）其他技術(shù)（陶瓷、濺射薄膜、微熔、應變片、藍寶石、壓電、光纖和諧振等）
2、慣性傳感器
1）加速度計
2）陀螺儀
3、磁傳感器
4、麥克風(fēng)
5、光學(xué)傳感器
1）可見(jiàn)光傳感器
2）紅外傳感器
6、溫度傳感器
7、指紋傳感器
8、氣體和顆粒物傳感器
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1、壓力傳感器
根據工藝和工作原理不同分為MEMS 壓力傳感器、陶瓷壓力傳感器、濺射薄膜壓力傳感器、微熔壓力傳感器、傳統應變片壓力傳感器、藍寶石壓力傳感器、壓電壓力傳感器、光纖壓力傳感器和諧振壓力傳感器。
1）MEMS 技術(shù)
MEMS 壓力傳感器量程一般在 1kPa～100MPa 之間，具有小型化、可量產(chǎn)、易集成等優(yōu)點(diǎn)，市場(chǎng)需求量最大、應用領(lǐng)域最廣，是智能壓力傳感器的重要載體。
MEMS 壓力傳感器技術(shù)現在已較為成熟，基本可以分為壓阻式和電容式兩類(lèi)，據推斷該領(lǐng)域不會(huì )出現較大的技術(shù)突破，主要是漸進(jìn)式的技術(shù)改進(jìn)，像所有半導體產(chǎn)品一樣，微型化是重要發(fā)展方向。
典型應用主要包括汽車(chē)電子，如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機系統、制動(dòng)系統、燃油系統和后處理系統等，智能手機、無(wú)人機、可穿戴設備的高度計（氣壓計），石油、電力、軌道交通工業(yè)過(guò)程控制和狀態(tài)監測壓力傳感器，航空航天氣流壓力檢測等。
根據 Yole 的數據，2018-2026 年全球 MEMS 壓力傳感器市場(chǎng)規模從 18.60 億美元增 長(cháng)至 23.62 億美元，年均復合增長(cháng)率為 3.03%；出貨量從 14.85 億顆增長(cháng)至 21.83 億顆， 年均復合增長(cháng)率為 4.93%。（注：此處數據為最新替換，數據來(lái)自Yole）
▲圖表來(lái)自歌爾微招股書(shū)
汽車(chē)電子是 MEMS 壓力傳感器最大的應用市場(chǎng)，據估計國內每年需求量達到數億只，其中動(dòng)力傳動(dòng)系統應用占壓力傳感器總量的 50%以上，安全系統、胎壓監測系統等也用到較多的壓力傳感器。當前在節能減排和自動(dòng)駕駛的需求驅動(dòng)下，壓力傳感器在汽車(chē)的燃油蒸發(fā)排放系統、柴油顆粒過(guò)濾器等用量激增，這一市場(chǎng)需求在中國尤其強烈。
由于智能手機和平板電腦的迅速普及，消費電子已成為壓力傳感器的第二大應用市場(chǎng)，據估計國內每年需求量也達到數億只，但大多依賴(lài)進(jìn)口，隨著(zhù)近些年 MEMS 壓力傳感器成本和功耗的降低，其在可穿戴設備、無(wú)人機和智能家居等領(lǐng)域需求迅速擴大。
在醫療與工業(yè)市場(chǎng)，MEMS 壓力傳感器保持中等的增長(cháng)速度，但有一例外是新型醫用智能吸入器(medical smart inhalers，介于醫療電子市場(chǎng)與消費電子市場(chǎng)之間)，為未來(lái)醫療消費物聯(lián)網(wǎng)應用的發(fā)展鋪平了道路。航空電子與高端應用雖然是小眾市場(chǎng)，但得益于動(dòng)態(tài)飛行器(the dynamic aircraft) 與 MEMS 技術(shù)的大力發(fā)展，目前也顯示出較快的增長(cháng)速度。
在不同的應用行業(yè)，MEMS 壓力傳感器的競爭態(tài)勢不盡相同，市場(chǎng)份額最大的汽車(chē)電子與消費電子應用中，主要廠(chǎng)商都是大型集團。
汽車(chē)電子市場(chǎng)常采用垂直整合方式提高效益，而消費電子市場(chǎng)由于太小且分散的特點(diǎn)，沒(méi)必要采取這種方式，競爭態(tài)勢基本分為三個(gè)層次：
博世(Bosch)是最具重量級的領(lǐng)導者，集聚了這兩個(gè)應用市場(chǎng)的所有產(chǎn)品的產(chǎn)量，形成了規模經(jīng)濟效應，降低了成本，這是其最大的競爭優(yōu)勢。
其他大型廠(chǎng)商如英飛凌(Infineon)、森薩塔(Sensata)、電裝(Denso)、邁來(lái)芯(Melexis)等只專(zhuān)注在汽車(chē)電子市場(chǎng)，而意法半導體(ST Microelectronic)與阿爾卑斯電氣(ALPS)只專(zhuān)注在消費電子市場(chǎng)。泰科電子(TE Connectivity)與恩智浦（NXP）同時(shí)參與這兩大應用的競爭。在工業(yè)、醫療、航空電子與高端應用市場(chǎng)，主要競爭對手比較相似，大多數廠(chǎng)商都會(huì )采取進(jìn)入多個(gè)細分市場(chǎng)和加入增值模塊來(lái)擴大自己的業(yè)務(wù)及提升競爭力。也有少數公司只專(zhuān)注在航空電子及高端市場(chǎng)領(lǐng)域，如美國的庫力特(Kulite)。
國內生產(chǎn) MEMS 壓力傳感器的企業(yè)眾多，專(zhuān)注于 MEMS 壓力傳感器的部分企業(yè)情況：
▲我國部分 MEMS 壓力傳感器企業(yè)情況
2）其他技術(shù)
從產(chǎn)品用量來(lái)看，陶瓷壓力傳感器是除 MEMS 壓力傳感器外用量最大的種類(lèi)，耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)使其廣泛應用于汽車(chē)電子和工業(yè)電子，如汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機系統、暖通空調系統、柴油尿素包，工業(yè)制冷系統等，國內年需求量約為數千萬(wàn)只。
濺射薄膜壓力傳感器和微熔壓力傳感器環(huán)境適應性較強，主要用于汽車(chē)電子和工業(yè)電子。
傳統應變片技術(shù)制作的壓力傳感器逐漸被 MEMS 技術(shù)和濺射薄膜技術(shù)所取代，但由于具備形狀可變靈活應用的特點(diǎn)，目前在計量等一些有特殊要求的領(lǐng)域仍在使用。
藍寶石壓力傳感器、壓電壓力傳感器、光纖壓力傳感器和諧振壓力傳感器具備耐高溫、耐惡劣環(huán)境等強環(huán)境適應性，一般多用于國防軍工、航空航天、石油勘探等領(lǐng)域，國內主要廠(chǎng)商集中在相關(guān)高校與科研院所。
2、慣性傳感器
慣性傳感器是一種運動(dòng)傳感器，主要用于測量物體在慣性空間中的運動(dòng)參數。慣性傳感器依據敏感量的不同分為加速度計和陀螺兩大類(lèi)。
慣性傳感器市場(chǎng)最早由國防、航空航天等慣性導航應用推廣而來(lái)，按照測量精度可分為高端應用市場(chǎng)和低端應用市場(chǎng)。
低端應用市場(chǎng)產(chǎn)品特點(diǎn)是價(jià)格較低、用量較大、性能要求較低，主要包括消費電子、汽車(chē)電子、工業(yè)自動(dòng)化等；高端應用市場(chǎng)產(chǎn)品特點(diǎn)是精度要求較高、價(jià)格較貴、用量較小等，主要包括，國防和商業(yè)航天等軍用級和宇航級電子產(chǎn)品，如導彈、火箭導航，飛機、導彈飛行或姿態(tài)控制，潛水艇、軍艦等姿態(tài)控制等等。
目前高端慣性系統市場(chǎng)迎來(lái)許多新機遇，包括機器人、工業(yè)自動(dòng)化、自動(dòng)/無(wú)人駕駛汽車(chē)、船舶、飛機和無(wú)人機、結構監測、可重復使用航天運載器和微型衛星等。預計這些應用將使得高端慣性市場(chǎng)保持長(cháng)期增長(cháng)。
1）加速度計
加速度計按照自由度分為單軸、雙軸、三軸加速度計，其中三軸加速度計市場(chǎng)占有率最高，加速度計和陀螺儀、磁力計多組合應用（加速度計與陀螺儀組合構成慣性測量單元，加速度計、陀螺儀和磁力計組合構成電子羅盤(pán)），以達到集成化、多功能的運動(dòng)檢測。
加速度計的主要類(lèi)型有MEMS 加速度計、石英撓性加速度計、壓電加速度計和光纖加速度計。
MEMS 加速度計是智能加速度計的主要實(shí)現形式，占據了最大的市場(chǎng)份額，其中消費電子是最大的應用市場(chǎng)，預估年用量在數十億只左右，廣泛用于智能手機、可穿戴設備的方向顯示、運動(dòng)檢測，AR/VR設備的人體運動(dòng)軌跡捕捉，無(wú)人機的導航與運動(dòng)檢測等。
MEMS 加速度計在汽車(chē)的慣導系統、動(dòng)力系統、防抱死剎車(chē)系統中也有著(zhù)大量需求，年需求量?jì)|只以上。尤其在自動(dòng)駕駛解決方案中，需要將慣性測量單元（由加速度計和陀螺儀組成）和 GPS 等絕對定位系統融合使用，一方面可驗證 GPS 定位結果的自洽性，另一方面可在 GPS 信號消失的區域繼續提供持續若干秒的亞米級定位精度，為自動(dòng)駕駛汽車(chē)爭取寶貴的異常處理時(shí)間，是自動(dòng)駕駛系統在定位領(lǐng)域的最后一道防線(xiàn)。
壓電式加速度計具有測量范圍廣、耐高溫、高頻響等特點(diǎn)，主要用于工業(yè)過(guò)程測量控制、振動(dòng)試驗設備監測、航空航天發(fā)動(dòng)機監測等。
光纖加速度計的主要特點(diǎn)是一根光纖可布設多點(diǎn)，成本大大降低，目前國內技術(shù)已能達到國際先進(jìn)水平。
石英撓性加速度計能達到較高的精度和穩定性，主要應用在國防軍工、航天航空的慣導制導等系統。
2）陀螺儀
陀螺按照工作原理和結構特點(diǎn)分為MEMS 陀螺、光纖陀螺、激光陀螺、壓電陀螺、半球諧振陀螺等。
同加速計類(lèi)似，MEMS 陀螺是智能化陀螺儀的主要實(shí)現方式，它的精度雖然不如光纖陀螺、激光陀螺等高端產(chǎn)品，但其體積小、功耗低、易于數字化和智能化，特別是成本低，易于批量生產(chǎn)，非常適合手機、汽車(chē)、醫療器材等需要大規模生產(chǎn)的設備。
光纖陀螺、激光陀螺、壓電陀螺、半球諧振陀螺等高精度陀螺用量小、成本高，主要用于國防軍工、航空航天等高端慣性領(lǐng)域，幾種技術(shù)間競爭較為激烈。
陀螺儀能提供準確的方位、水平、位置、加速度等信號，以便駕駛員或自動(dòng)導航儀控制飛機、艦船等航行體按一定的航線(xiàn)飛行，而在導彈、衛星運載器或空間探測火箭等航行體的制導中，則可直接利用這些信號完成航行體姿態(tài)控制和軌道控制。
在傳感器中陀螺儀屬于技術(shù)門(mén)檻較高的產(chǎn)品，工藝結構復雜，投資成本高，產(chǎn)品研發(fā)工作主要集中在高校和科研院所，國內具有自主設計能力并實(shí)現量產(chǎn)的企業(yè)較少。
我國部分慣性傳感器企業(yè)情況：
3、磁傳感器
磁傳感器是通過(guò)感測磁場(chǎng)強度、磁場(chǎng)分布、磁場(chǎng)擾動(dòng)等來(lái)精確測量電流、位置、方向、角度等物理參數，廣泛用于消費電子、現代工農業(yè)、汽車(chē)和高端信息化裝備中。
磁傳感器主要實(shí)現技術(shù)包括霍爾技術(shù)(Hall Technology)、各項異性磁阻技術(shù)(AMR Technology)、巨磁阻技術(shù)(GMR Technology)、隧道結磁阻技術(shù)(TMR Technology)等。
目前市場(chǎng)上主要的磁傳感器芯片是基于霍爾效應（全球市場(chǎng)占有率 70%）開(kāi)發(fā)的。XMR 技術(shù)最大的優(yōu)勢是高靈敏度及精準度。
傳統基于霍爾技術(shù)的磁傳感器市場(chǎng)的大型廠(chǎng)商，如AKM 、Allegro、Melexis、TDK、Diodes、Honeywell 等都在將 XMR 技術(shù)用于各自的產(chǎn)品中， 并推動(dòng) XMR 發(fā)展，市場(chǎng)占有率有望從 2016 年的 27%發(fā)展到 2022 年的31%。霍爾技術(shù)目前仍然非常有效，由于成本較低，仍然是市場(chǎng)上大多數應用的優(yōu)先選擇。
四代磁傳感器的技術(shù)發(fā)展歷程與基本原理：
▲磁傳感器技術(shù)發(fā)展歷程與基本原理
總體上看，磁傳感器市場(chǎng)預計將從 2021 年的 2.6B 美元增長(cháng)到 2027 年的 4.5B 美元，復合年增長(cháng)率為 9% 。（注：此處數據為最新替換，數據來(lái)自Yole）
汽車(chē)市場(chǎng)是磁傳感器最大的應用市場(chǎng)，傳統的汽油汽車(chē)上磁傳感器的用量約為 20～30個(gè)，由于混合動(dòng)力汽車(chē)更高的電流控制需求，磁傳感的用量將達到 35個(gè)以上。
磁傳感器可用于位置和速度傳感、開(kāi)關(guān)控制、電流傳感等，未來(lái)隨著(zhù)自動(dòng)駕駛汽車(chē)可靠性要求的提高，動(dòng)力總成系統和輔助無(wú)刷電機系統對磁傳感器的可靠性提出了更高的需求。
磁傳感器在工業(yè)控制、交通、智能家居、消費電子等領(lǐng)域的應用較汽車(chē)領(lǐng)域更為分散，且單價(jià)更高。
隨著(zhù)智能手機市場(chǎng)趨于飽和，用于電子羅盤(pán)的磁傳感器近年的銷(xiāo)量也趨于穩定，主要應用于手機中的電子地圖與 GPS。但在可穿戴設備、無(wú)人機、機器人等新興應用領(lǐng)域有著(zhù)較高的市場(chǎng)潛力。
▲MEMS 磁傳感器市場(chǎng)分布及預測
國內用于消費類(lèi)電子產(chǎn)品的 AMR 磁傳感器已有美新半導體有限公司實(shí)現規?；a(chǎn)，而用于現代工農業(yè)、汽車(chē)和高端信息化裝備的 AMR 磁傳感器主要依靠進(jìn)口美國霍尼韋爾、日本村田、德國Sensitec 公司的產(chǎn)品。
國內暫無(wú) GMR 磁傳感器制造商，用于高端信息化裝備的 GMR 磁傳感器主要依靠進(jìn)口美國 NVE、德國 Sensitec 公司的產(chǎn)品。
TMR 磁傳感技術(shù)已被國外硬盤(pán)巨頭希捷國際、西部數據和TDK 三家公司廣泛應用于硬盤(pán)磁頭，無(wú)論是實(shí)驗室研發(fā)還是規?；a(chǎn)其技術(shù)成熟性已得到了較為可靠的論證。江蘇多維科技有限公司建有完整的 TMR 磁傳感器芯片研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化平臺，能實(shí)現隧道結材料體系和 TMR 芯片的完全自主設計及規?；a(chǎn)。
我國部分磁傳感器企業(yè)情況：
4、麥克風(fēng)
隨著(zhù) Alexa、Cortana、Siri 等智能語(yǔ)音控制功能的出現，麥克風(fēng)在智能終端的需求迅速擴大，核心技術(shù)發(fā)展方向包括語(yǔ)音識別、噪聲消除、身份識別等。
麥克風(fēng)實(shí)現技術(shù)主要分為兩類(lèi)，MEMS 麥克風(fēng)和傳統的駐極體麥克風(fēng)（ECM）。MEMS 麥克風(fēng)憑借微型化、低功耗等特性更好滿(mǎn)足智能手機、智能音箱、智能耳機、機器人等應用的語(yǔ)音交互需求。
相比之下，ECM 麥克風(fēng)盡管具有高信噪比、一致性好等特點(diǎn)，但成本優(yōu)勢漸弱，在語(yǔ)音交互普及的浪潮中被替代的趨勢越來(lái)越明顯。
2016 年，MEMS 麥克風(fēng)市場(chǎng)接近 68 億元人民幣($1B)，出貨量年復合增長(cháng)率(CAGR)為 11.3%。駐極體麥克風(fēng)市場(chǎng) 48 億人民幣($700M)，出貨量年復合增長(cháng)率(CAGR)為-2.6%。
麥克風(fēng)的市場(chǎng)規模及預測：
▲麥克風(fēng)市場(chǎng)規模及預測
根據 Yole 的數據，2018-2026 年全球 MEMS 聲學(xué)傳感器市場(chǎng)規模從 11.53 億美元增長(cháng)至 18.71 億美元，年均復合增長(cháng)率為 6.24%；出貨量 從 52.98 億顆增長(cháng)至 111.15 億顆，年均復合增長(cháng)率為 9.70%，均呈現穩步上升的態(tài)勢。（注：此處數據為最新替換，數據來(lái)自Yole）
▲圖表來(lái)自歌爾微招股書(shū)
全球 MEMS 麥克風(fēng)的主要供應商有樓氏電子(Knowles)、 歌爾股份(Goertek)和瑞生科技(AAC)。三家約占全球 MEMS 麥克風(fēng)市場(chǎng)的 70%以上。
在全部智能傳感器種類(lèi)中，我國 MEMS 麥克風(fēng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平相對較高。根據 Yole 數據，全球排名前 30 的傳感器廠(chǎng)商中，中國國內僅有歌爾微電子（Goermicro，原歌爾股份分拆的MEMS業(yè)務(wù)子公司，排名第8）、瑞聲科技（AAC，排名21）、高德紅外（Guide IR，排名29）進(jìn)入榜單。歌爾微已超過(guò)樓氏電子成為全球最大MEMS麥克風(fēng)企業(yè)。（注：此處數據為最新替換，數據來(lái)自Yole）
我國部分 MEMS 麥克風(fēng)企業(yè)：
5、光學(xué)傳感器
光學(xué)智能傳感器按照感測波段的不同分為可見(jiàn)光傳感器、紅外光傳感器和紫外光傳感器等，其中可見(jiàn)光圖像傳感器占據了最大的市場(chǎng)份額，也是智能傳感器中價(jià)值較高的產(chǎn)品。
1）可見(jiàn)光傳感器
可見(jiàn)光傳感器主要包括化合物可見(jiàn)光傳感器、硅 PN 結型可見(jiàn)光傳感器和硅陣列型可見(jiàn)光傳感器（即圖像傳感器）。其中化合物可見(jiàn)光傳感器和硅 PN 結型可見(jiàn)光傳感器主要用于手機、電腦、儀表盤(pán)等顯示設備的光線(xiàn)感知和自動(dòng)調節，國內制造技術(shù)已較為成熟，年需求量在數億只左右。
圖像傳感器主要實(shí)現方式有 CMOS 和 CCD 兩種技術(shù)，CCD 圖像傳感器具備成像質(zhì)量高、靈敏度高、噪聲低、動(dòng)態(tài)范圍大的優(yōu)勢，但由于成本較高、功耗大且讀取速度較慢，主要用于航空航天、天文觀(guān)測、掃描儀等成像質(zhì)量需求較高的領(lǐng)域，主要生產(chǎn)單位為相關(guān)科研院所。
CMOS 圖像傳感器成本僅為 CCD 圖像傳感器的 1/3 左右、功耗低且讀取方式簡(jiǎn)單，廣泛應用于手機攝像頭、數碼相機、AR/VR 設備、無(wú)人機、先進(jìn)駕駛輔助系統、機器人視覺(jué)等領(lǐng)域。
CMOS 圖像傳感器產(chǎn)業(yè)的快速增長(cháng)首先來(lái)自于雙攝像頭技術(shù)在手機行業(yè)的發(fā)展。消費市場(chǎng)迅速接受了雙攝像頭的設計，手機背面的雙攝像頭改善了圖像的解析度及低光下拍照的性能，雙攝像頭也被設計在手機正面，支持人臉識別、虹膜識別及 3D 識別等。移動(dòng)設備制造商之間的競爭和差異化與 CMOS 圖像傳感器的性能水平息息相關(guān)。
同時(shí)，ADAS 防碰撞攝像頭與 360 度輔助停車(chē)攝像頭等市場(chǎng)的發(fā)展，極大推動(dòng)了 CIS 產(chǎn)業(yè)在汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展。在安防領(lǐng)域 CMOS 圖像傳感器市場(chǎng)也較為活躍、發(fā)展快速，中國市場(chǎng)緊密參與且扮演著(zhù)越來(lái)越重要的作用。
CMOS 圖像傳感器市場(chǎng)占有率前三的制造商是索尼（42%）、三星（20%）、豪威科技（11%），我國 CMOS 圖像傳感器制造技術(shù)與國際先進(jìn)水平還有一定差距，4K 以上高像素產(chǎn)品國內尚無(wú)成功的設計與制造能力。涉及 8 英寸以上的工藝，一直被日本、美國、韓國壟斷，這也是目前國內攝像頭設備的嚴重短板。不過(guò) CMOS 圖像傳感器產(chǎn)業(yè)現狀還有一個(gè)關(guān)鍵特征是中國的積極成長(cháng)，在未來(lái)會(huì )發(fā)揮更加重要的作用。
中國正在形成一個(gè)可持續性的生態(tài)圈，包括 CMOS 圖像傳感器代工廠(chǎng)、CMOS 圖像傳感器供應商及系統制造商等。
從安防領(lǐng)域 OEM 制造商來(lái)看，國內兩家領(lǐng)導廠(chǎng)商?？低?Hikvision)與大華(Dahua)在變得越來(lái)越重要，尤其在 IP 攝像頭技術(shù)、云計算及人工智能方面發(fā)展迅速。從 CMOS 圖像傳感器產(chǎn)業(yè)代工廠(chǎng)來(lái)看，華力(HLMC)迅速發(fā)展，中芯國際也在積極投資下一代技術(shù)以獲得市場(chǎng)份額。
我國部分 CMOS 圖像傳感器企業(yè)：
2）紅外傳感器
紅外傳感器具有精度高、檢測范圍寬、不易受外界環(huán)境干擾等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)隨著(zhù)技術(shù)的提高和成本的大幅降低，在工業(yè)檢測、智能家居、節能控制、氣體檢測、移動(dòng)智能終端、火災監控、家庭安防等商業(yè)應用的需求迅速提升，新興的自動(dòng)駕駛和商用無(wú)人機技術(shù)擴大了非制冷紅外成像的市場(chǎng)需求。
紅外傳感器包括單元紅外傳感器、陣列紅外傳感器和焦平面紅外傳感器三大類(lèi)別。
單元紅外傳感器主要為熱傳感器，成本較低使用簡(jiǎn)單，主要應用于自動(dòng)感應、人體存在檢測、入侵報警、非色散氣體檢測、工業(yè)測溫、人體測溫等領(lǐng)域，但用于光譜儀、氣體檢測等高靈敏度、高性能器件依靠進(jìn)口。
陣列紅外傳感器主要為熱傳感器，成本適中、可同時(shí)輸出圖像及溫度數據，其中微測輻射熱計型與國外水平相近，但國內供應商與大型集成商如智能樓宇控制、消防火警等應用的對接能力較弱，市場(chǎng)占有率較低。熱電堆型陣列紅外傳感器國內暫無(wú)廠(chǎng)商具備生產(chǎn)能力。
焦平面紅外傳感器在過(guò)去的十年里，市場(chǎng)主要由國防需求驅動(dòng)，包括非制冷型和制冷型焦平面傳感器（或稱(chēng)探測器），非制冷型紅外焦平面傳感器相對于制冷型產(chǎn)品，具有體積小、重量輕、壽命長(cháng)等特點(diǎn)，由于成本大幅降低，在工業(yè)測溫熱像儀、安防監控、汽車(chē)輔助駕駛、建筑檢測、電力機器人等裝備中大量應用，而制冷型焦平面紅外傳感器由于成本較高主要用于紅外導引頭、衛星等軍事和航空航天領(lǐng)域。
6、溫度傳感器
溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：傳統的分立式溫度傳感器(含敏感元件)、模擬集成溫度傳感器、智能溫度傳感器。目前國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò )化的方向發(fā)展。
模擬集成溫度傳感器是將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸出功能的專(zhuān)用 IC。模擬集成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是功能單一(僅測量溫度)、測溫誤差小、價(jià)格低、響應速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗等，適合遠距離測溫、控溫，不需要進(jìn)行非線(xiàn)性校準，外圍電路簡(jiǎn)單，是目前應用為普遍的一種溫度傳感器。
智能溫度傳感器(亦稱(chēng)數字溫度傳感器)是在 20 世紀 90 年代中期問(wèn)世的，它是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動(dòng)測試技術(shù)(ATE)的結晶。目前，國際上已開(kāi)發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智
能溫度傳感器內部都包含溫度傳感器、A/D 轉換器、信號處理器、存儲器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(cpu)、隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。
智能溫度傳感器的特點(diǎn)是能輸出溫度數據及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)；并且它是在硬件的基礎上通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現測試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開(kāi)發(fā)水平。
早期推出的智能溫度傳感器，采用的是 8 位A/D 轉換器，其測溫精度較低，分辨力只能達到 1°C。目前，國外已相繼推出多種高精度、高分辨力的智能溫度傳感器，所用的是 9～12位 A/D 轉換器，分辨力一般可達 0.5～0.0625°C。
進(jìn)入 21 世紀后，智能溫度傳感器正朝著(zhù)高精度、多功能、總線(xiàn)標準化、高可靠性及安全性、開(kāi)發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò )傳感器、研制單片測溫系統等高科技的方向迅速發(fā)展。
溫度傳感器的應用市場(chǎng)主要有化工、石油天然氣、消費電子、能源和電力、汽車(chē)電子、醫療保健、食品、金屬礦業(yè)等。智能溫度傳感器正朝著(zhù)高精度、多功能、總線(xiàn) 標準化、高可靠性及安全性、開(kāi)發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò )傳感器、研制單 片測溫系統等高科技的方向迅速發(fā)展。
在醫療電子領(lǐng)域，隨著(zhù)先進(jìn)的病人監護系統和便攜式健康監測系統等技術(shù)的出現，對溫度傳感器的需求也在不斷增加，微型化的高精度溫度傳感器是推動(dòng)醫療電子設備迅猛發(fā)展的最大動(dòng)力。
在消費電子領(lǐng)域，溫度傳感器主要應用在如手機電池、筆記本主板、顯示器、計算機微處理器的溫度探測等通信類(lèi)產(chǎn)品上。
在汽車(chē)電子領(lǐng)域，溫度傳感器主要用于發(fā)動(dòng)機、冷卻系統、傳動(dòng)系統、空調系統等，是提高汽車(chē)智能性、節能性、舒適性的關(guān)鍵元件之一，其質(zhì)量的穩定、性能的可靠、精度的高低對汽車(chē)的安全性、舒適性、智能性和節能性都將產(chǎn)生重要影響。
7、指紋傳感器
隨著(zhù)數據和信息流的大幅度增加，信息傳輸和處理中的安全隱患也越來(lái)越受到關(guān)注，信息安全的保護措施也在不斷提升。
指紋識別等生物識別技術(shù)愈發(fā)向著(zhù)便捷、高效、低成本、微小化等趨勢演進(jìn)，下游的應用場(chǎng)景也從傳統的門(mén)禁、考勤等領(lǐng)域向移動(dòng)終端、智能家居、智能汽車(chē)等領(lǐng)域快速滲透，認證、解鎖、支付三大功能持續發(fā)展。
指紋識別傳感器是指紋識別系統的核心模塊。指紋識別傳感器采集指紋信息，并將采集到的信息同指紋數據庫中指紋數據進(jìn)行比對，以達到指紋識別的目的。指紋傳感器主要實(shí)現方式有三種：光學(xué)感應技術(shù)、電容感應技術(shù)和超聲波感應技術(shù)，三種技術(shù)的性能特點(diǎn)對比：
▲指紋傳感器技術(shù)對比
光學(xué)指紋傳感器中因為存在棱鏡，體積較大，在小型設備如手機等的應用較少，在考勤機、門(mén)禁等設備上使用頻繁，成本低是其最大優(yōu)勢。
電容指紋傳感器發(fā)出的電子信號能夠穿透手指皮膚到達真皮層，獲取的數據相對更加可靠，因成本低廉、體積小、精度較高，是目前主流的指紋識別解決方案。
超聲波指紋傳感器能夠感知多種材料如金屬藍寶石，無(wú)需手指與指紋模塊直接接觸就能實(shí)現 3D 掃描指紋，精度不受污漬、 油脂、汗水的影響。但由于制作成本昂貴，目前技術(shù)和制作工藝尚未達到理想的穿透厚度，因此暫時(shí)沒(méi)有成為智能終端的標配。指紋識別是過(guò)去幾年智能移動(dòng)終端市場(chǎng)中較為成功的創(chuàng )新之一，
8、氣體和顆粒物傳感器
在過(guò)去很長(cháng)的一段時(shí)間，氣體與顆粒物傳感器主要應用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，如石油、化工、鋼鐵、冶金、礦山等。近年來(lái)隨著(zhù)空氣質(zhì)量的下降和環(huán)境的污染，空氣質(zhì)量監測與控制成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。氣體和顆粒物傳感器市場(chǎng)屬于上升的趨勢。
智能氣體傳感器的技術(shù)發(fā)展方向集中在低功耗、低成本、無(wú)線(xiàn)通訊和支持多氣體檢測等。目前應用的氣體傳感器中，以半導體氣體傳感器、電化學(xué)氣體傳感器、催化燃燒氣體傳感器、光學(xué)氣體傳感器四大門(mén)類(lèi)為主。
半導體氣體傳感器適用面廣，簡(jiǎn)單易用，成本低，但線(xiàn)性范圍小，易受背景氣體和溫度干擾，在家用、工業(yè)、商業(yè)可燃氣體泄露報警，防火安全探測，便攜式氣體檢測器等領(lǐng)域廣泛應用。
電化學(xué)氣體傳感器具有體積小、功耗低、線(xiàn)性范圍寬、重復性好、易受干擾的特點(diǎn)，非常適合低濃度毒性氣體檢測，以及氧氣和酒精等無(wú)毒氣體的檢測，目前主要應用在石油化工、冶金、礦山等工業(yè)領(lǐng)域以及道路交通安全檢測領(lǐng)域。
催化燃燒式氣體傳感器具有對可燃氣體響應光譜性、溫濕度不敏感、結構簡(jiǎn)單、精度較低的特點(diǎn)，多用于工業(yè)現場(chǎng)的天然氣、液化氣、煤氣、烷類(lèi)等可燃氣體濃度檢測，以及汽油、苯、醇、酮等有機溶劑蒸汽檢測。
光學(xué)氣體傳感器主要有紅外氣體傳感器和紫外氣體傳感器，具有高靈敏度、高分辨率、響應時(shí)間快、低功耗、多種輸出方式、技術(shù)難度較大、價(jià)格高等特點(diǎn)，是智能氣體傳感器的重要載體，適用于檢測甲烷、二氧化碳等氣體，主要應用在暖通制冷與室內空氣質(zhì)量監控、新風(fēng)系統、工業(yè)過(guò)程及安全防護監控、農業(yè)及畜牧業(yè)生產(chǎn)過(guò)程監控等領(lǐng)域。
近年來(lái)，隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，氣體傳感器在智能家居、可穿戴設備、智能移動(dòng)終端、汽車(chē)電子等領(lǐng)域的應用突飛猛進(jìn)，大幅擴展了應用空間，需求量也發(fā)生數量級的改變。
近三年來(lái)（2019-2021），我國對環(huán)境保護、安全生產(chǎn)、醫療健康等力度不斷加大，環(huán)境檢測、工業(yè)排放、可燃有毒氣體、便攜式醫療設備等應用場(chǎng)景對氣體傳感器提出了大量需求。我國氣體傳感器呈現出爆發(fā)式增長(cháng)，2021年增長(cháng)93.1%升至27.6億元。（注：此處數據為最新替換，數據來(lái)自賽迪顧問(wèn)）
▲來(lái)源：賽迪顧問(wèn)
氣體傳感器的研究涉及面廣、難度大，屬于多學(xué)科交叉的研究?jì)热荨?/strong>要切實(shí)提高傳感器各方面的性能指標需要多學(xué)科、多領(lǐng)域研究工作者的協(xié)同合作。國內企業(yè)的氣體傳感器技術(shù)整體研發(fā)水平仍落后于發(fā)達國家，國內對氣體傳感器的研究主要體現在低端的半導體傳感器和催化燃燒傳感器方面，在高端的紅外及電化學(xué)傳感器的研究較少，缺乏成熟的應用技術(shù)，高端紅外及電化學(xué)氣體傳感器和檢測儀器儀表依賴(lài)進(jìn)口。即使在低端的半導體和催化燃燒氣體傳感器方面，產(chǎn)品精度、穩定性和工藝水平相對于國外先進(jìn)技術(shù)仍有較大差距。
我國部分氣體和粒子傳感器企業(yè)（相關(guān)國內氣體傳感器企業(yè)可參看：中國首次公布：氣體傳感器TOP 10名單?。?/span>
