傳感器早已無(wú)處不在,它早在互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)出現之前就已經(jīng)存在了。它就像人的五官一樣,作為現代信息技術(shù)的重要組成部分,是人類(lèi)獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑和手段。
隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)的出現,制造業(yè)的數字化(工業(yè)4.0),傳統的傳感器已經(jīng)不能滿(mǎn)足數字化時(shí)代的發(fā)展,它要求傳感器除了具備自檢、自測、自補償的功能之外,還需要具備高精度、高可靠性、高穩定性、多功能化以及一定的數據處理能力等功能。
如今,在數字化的轉型下,現代智能傳感器在各個(gè)行業(yè)中加以應用,譬如汽車(chē)、照相機、智能手機和支持物聯(lián)網(wǎng)工廠(chǎng)機器,他們也僅僅是眾多傳感器中的幾類(lèi)應用市場(chǎng)。智能傳感器的市場(chǎng)在不斷變化,其發(fā)展速度也越來(lái)越快,也存在著(zhù)各方面的驅動(dòng)因素推動(dòng)增長(cháng)。
什么是智能傳感器?
根據Allied Market Research的解讀,傳感器就是檢測、測量或指示任何特定物理量(如光、熱、運動(dòng)、水分、壓力或類(lèi)似實(shí)體)的設備,通過(guò)將其轉換為任何其他形式,主要是電脈沖。而智能或者智能傳感器則涵蓋了技術(shù)和功能方面的內容,這主要與傳感器的演變和歷史息息相關(guān)。
目前,國際科技界尚未對智能傳感器有統一的、確切的定義。不過(guò),德勤認為,智能傳感器是先進(jìn)的平臺,具有微處理器、存儲、診斷和連接工具等板載技術(shù),可將傳統的反饋信號轉化為真正的數字洞察。
智能傳感器一詞最早是由美國宇航局在研發(fā)宇宙飛船過(guò)程中提出來(lái),并于1979年形成產(chǎn)品。2009年的時(shí)候,國際頻率傳感器協(xié)會(huì )(IFSA)對來(lái)自學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的幾名人士進(jìn)行調查,以定義智能傳感器。在1980年代轉向數字信號并在1990年代加入大量新技術(shù)之后,大多數傳感器都被稱(chēng)為智能傳感器。
據了解,20世紀90年代之時(shí),隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,出現了無(wú)處不在的計算的概念,特別是嵌入式計算的進(jìn)步。到了中期的時(shí)候,數字電子和無(wú)線(xiàn)技術(shù)在傳感器模塊中的開(kāi)發(fā)和實(shí)施更是不斷發(fā)展,因此除了傳感等之外,發(fā)送數據也變得越來(lái)越重要,到如今甚是如此。
所以說(shuō),智能傳感器不僅僅包括基礎傳感器,還包括國際頻率傳感器協(xié)會(huì )調查中所稱(chēng)的德勤的傳感元件以及相應的特性和技術(shù)。智能傳感器是集成了傳感器、致動(dòng)器與電子電路的智能器件,或是集成了傳感元件和微處理器,并具有監測與處理功能的器件。其最主要的特征是輸出數字信號,便于后續計算處理。
豐富多樣的傳感器
為滿(mǎn)足不同領(lǐng)域、不同場(chǎng)景下的應用需求,傳感器的類(lèi)別非常多樣化。下表是橫河電機公司列出對每種檢測信號常見(jiàn)的共同特性進(jìn)行的分類(lèi)。例如,機械傳感器包括壓力、振動(dòng)和速度(速度)傳感器等;熱傳感器包括溫度傳感器、熱導率傳感器等。
從市場(chǎng)角度來(lái)看,主要類(lèi)型的傳感器包括了觸摸傳感器、圖像傳感器、溫度傳感器、運動(dòng)傳感器、位置傳感器、氣體傳感器、光傳感器和壓力傳感器。其中,根據研究,圖像傳感器引領(lǐng)市場(chǎng),而光傳感器是2020-2027年預測期內增長(cháng)最快的細分市場(chǎng)。
來(lái)源:物聯(lián)網(wǎng)信息圖
基于Harbor Researc的調查并由PostScapes提供的插圖
從目的角度來(lái)看,傳感器有時(shí)可以使用不同的參數。例如,特定類(lèi)型的傳感器(例如接近傳感器)可以基于各種特征。而更先進(jìn)的智能傳感器通??梢酝瑫r(shí)感知多個(gè)屬性。
不過(guò),值得注意的一點(diǎn)是,不同類(lèi)型的傳感器經(jīng)常按照行業(yè)或者細分市場(chǎng)的功能進(jìn)行分類(lèi)。而智能傳感器的重要垂直行業(yè)和細分市場(chǎng)包括汽車(chē)、消費電子、工業(yè)、基礎設施(包括建筑和整體AEC)和醫療保健。
不斷變化的智能傳感器市場(chǎng)
伴隨著(zhù)人工智能技術(shù)不斷地發(fā)展和成熟,智能傳感器成為了智能系統和物聯(lián)網(wǎng)的核心部件,是一切數據采集的入口以及智能感知外界的前端,其重要性在日益凸顯。
根據德勤的數據,全球智能傳感器市場(chǎng)每年以19%的速度增長(cháng)。
為了能在不斷變化的需求以及更為復雜激烈競爭的技術(shù)環(huán)境中實(shí)現智能傳感器的目標,市場(chǎng)對其研發(fā)工作的熱情甚是高漲,傳感器也在朝著(zhù)更小、更智能、更強大、更便宜的趨勢發(fā)展。
據了解,汽車(chē)行業(yè)仍是傳感器的重要市場(chǎng);類(lèi)似智能手機中相機傳感器的消費品行業(yè)也得到了快速發(fā)展;而在工業(yè)市場(chǎng)中,被用于良好的網(wǎng)絡(luò )物理融合工業(yè)轉型項目的傳感器數量也相當大。甚至受新冠疫情大流行影響,智能辦公、智能醫療、建筑環(huán)境等所有領(lǐng)域都是智能傳感器龐大的發(fā)展空間。
不過(guò),智能傳感器市場(chǎng)的真正增長(cháng)尚未開(kāi)始。5G即將到來(lái),人們所希望的智能家居應用,物聯(lián)網(wǎng)的部署仍然有限,而工業(yè)4.0正在緩慢發(fā)展,又加上疫情的因素,一些需要尖端傳感器技術(shù)的領(lǐng)域需要有更多的投資。
更重要的一點(diǎn)是,傳感器的質(zhì)量在變好,而它的價(jià)格卻一直在下降,這與芯片的下跌密切相關(guān)。由于芯片短缺,越來(lái)越多的公司選擇了自主生產(chǎn)芯片,從價(jià)格上入手,更多的是通過(guò)在傳感器平臺中整合更多功能上競爭,以此來(lái)獲取更大的利益。
總而言之,傳感器的需求在不斷增長(cháng),其市場(chǎng)也在不斷成長(cháng),而推動(dòng)傳感器市場(chǎng)成長(cháng)的要素主要為:
物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的日益普及;
消費電子產(chǎn)品的進(jìn)步;
傳感器和傳感器技術(shù)本身的進(jìn)步;
智能手機中各種傳感器的使用越來(lái)越多;
自動(dòng)化行業(yè)(工業(yè)4.0)的強勁需求;
汽車(chē)行業(yè)的增長(cháng);
對穿戴式設備的需求增加。
2021年~2027年:
全球傳感器和智能傳感器市場(chǎng)
根據最近的Allied Market Research報告,到2027年(從2020年起),全球智能傳感器市場(chǎng)將以18.6%的復合年增長(cháng)率(CAGR)增長(cháng),即1436.5億美元。
在報告的公告中,該研究公司指出,為了建設智能城市,在物聯(lián)網(wǎng)背景下,汽車(chē)行業(yè)需求的增加推動(dòng)了市場(chǎng)的增長(cháng)。而在整個(gè)預測器內可穿戴設備和創(chuàng )新應用在生物醫學(xué)行業(yè)中的日益普及將會(huì )帶來(lái)短期機遇。
不過(guò),抑制市場(chǎng)增長(cháng)的因素之一,就是設備中的集成智能傳感器縮短了這些設備的使用壽命。而且在疫情最嚴重的時(shí)期,一些行業(yè)不得不停止運營(yíng),這導致了汽車(chē)、消費電子和工業(yè)市場(chǎng)對智能傳感器的需求大幅下降,致使智能傳感器行業(yè)的生產(chǎn)和供應鏈被打亂。
其他的一些調查結果:
在2019年已經(jīng)占據最大份額的圖像傳感器市場(chǎng)(約占全球智能傳感器市場(chǎng)的五分之一)得到工業(yè)領(lǐng)域的高度采用有望在2026年占據主導地位。
根據聯(lián)合市場(chǎng)研究,預測期內增長(cháng)最高的是光傳感器細分市場(chǎng),主要得益于智能燈和智能開(kāi)關(guān)的需求不斷增加。
從垂直行業(yè)的角度來(lái)看,汽車(chē)行業(yè)不僅繼續保持市場(chǎng)份額的領(lǐng)先地位,而且在整個(gè)預測期內,其復合年增長(cháng)率也將達到最高水平(21.7%)。這主要是因為電動(dòng)汽車(chē)的日益普及,以及自動(dòng)駕駛汽車(chē)的出現成為了另一個(gè)重要市場(chǎng)。
根據這項研究,全球傳感器市場(chǎng)的復合年增長(cháng)率(CAGR)到2022年將達到11.3%,而一個(gè)很關(guān)鍵的驅動(dòng)因素就是物聯(lián)網(wǎng)。
不過(guò),從傳感器類(lèi)型角度看,圖像傳感器將見(jiàn)證最高的市場(chǎng)增長(cháng)。從技術(shù)角度看,微機電系統(MEMS)在2015年占據了45%的市場(chǎng)份額,納米機電系統(NEMS)在預測期內,有望成為增長(cháng)最快的產(chǎn)品,但MEMS技術(shù)仍將保持領(lǐng)先地位。
Allied Market Research預計,隨著(zhù)數字健康變得越來(lái)越重要,醫療保健行業(yè)將在2022年之前保持快速增長(cháng),復合年增長(cháng)率為12.6%。在疫情影響之下,情況可能更是如此。
全球傳感器市場(chǎng)2022年預測信息圖-來(lái)源聯(lián)合市場(chǎng)研究