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2019年中國傳感器產業全景圖譜

傳感器作為現代信息產業的重要神經觸角,是新技術革命和信息社會的重要技術基礎,廣泛應用于各行各業。目前世界發達國家都大力布局傳感技術產業,中國的傳感器市場發展很快,比如我國1400億人民幣的傳感器市場,但本土高端傳感器技術與世界發達國家水平相比仍存在明顯差距,很多核心技術都掌握在國外企業的手里,因此還有較大的提升空間。

傳感器產業鏈及發展歷程概述

傳感器是信息社會的重要技術基礎,它也是當前各發達國家競相發展的技術。目前,活躍在國際市場上的仍然是德國、日本、美國等國家。相比而言,我國的傳感器產業發展較慢,80%以上的傳感器都依靠進口。我國物聯網發展一直無法突破,缺乏“感知能力”正是一個重要原因。

傳感器創業鏈大致可分為研究與開發→設計→制造→封裝→測試→應用等環節。目前,我國在傳感器研發、設計、代工生產、封裝測試、應用已形成完整的產業鏈。

圖表1:中國傳感器產業全景圖譜

傳感器產業的發展大體可分三個階段:

第一階段是20世紀50年代伊始,結構型傳感器出現,它利用結構參量變化來感受和轉化信號;

第二階段是20世紀70年代開始,固體型傳感器逐漸發展起來,這種傳感器由半導體、電介質、磁性材料等固體元件構成,是利用材料某些特性制成;

第三階段是20世紀末開始,智能型傳感器出現并得到快速發展。智能型傳感器是微型計算機技術與檢測技術相結合的產物,使傳感器具有人工智能的特性。

圖表2:傳感器行業發展歷程

物聯網時代標配,行業增速保持2位數

近年來,國務院、工信部、發改委等紛紛出臺物聯網發展指導文件,2017年1月,工信部發布《信息通信行業發展規劃物聯網分冊(2016-2020年)》,明確指出我國物聯網加速進入“跨界融合、集成創新和規模化發展”的新階段,提出強化產業生態布局、完善技術創新體系、完善標準體系、推進規模應用、完善公共服務體系、提升安全保障能力等六大重點任務,為我國未來5年物聯網產業發展指明了方向。近幾年中國物聯網產業增速都在20%以上,2018年中國物聯網市場規模超1.2萬億元。

圖表3:中國物聯網產業“十三五”發展目標及2018年完成率

麥肯錫報告指出,到2025年,物聯網帶來的經濟效益將在2.7萬億到6.2萬億美元之間,其中傳感器作為物聯網技術最重要的數據采集入口,將迎來廣闊的發展空間。據中國信通院數據顯示,近年來中國傳感器市場規模保持較快增長,2018年達到1472億元,同比增長13.2%,近5年均保持兩位數的增長率。

圖表4:2014-2018年中國傳感器市場規模及增速(單位:億元,%)

根據傳感器類型不同,具體包括溫度和濕度傳感器、壓力傳感器、圖像傳感器、光傳感器、位置傳感器、重力傳感器等。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器占據最大的市場份額。

圖表5:截至2018年中國傳感器產品類型結構(單位:%)

國家政策支持,智能化發展優勢明顯

我國對MEMS傳感器的研究雖然起步較晚,但重視程度深,投入力度大,出臺了《“十三五”國家科技創新規劃》、《中國制造2025重點領域技術路線圖》、《十三五規劃》、《智能傳感器產業三年行動指南(2017-2019年)》、《促進新一代人工智能產業發展三年行動計劃(2018-2020年)》等多項政策文件,從關鍵技術研發、產業應用等多角度大力支持MEMS傳感器的發展。

圖表6:中國智能傳感器產業相關政策分析

技術方面,智能傳感器、傳感器集成應用、智能感知、新材料傳感器、傳感器核心器件等技術是國家重點研究對象;產品應用上,工業制造、數控機床、機器人、物聯網、VR/AR等領域的傳感器應用是收到我國政策的大力支持。近年來,我國MEMS傳感器持續保持快速增長,2018年市場規模為143.4億元,同比增長了15.1%。

圖表7:2014-2018年中國MEMS傳感器市場規模及其增速(單位:億元,%)

區域格局明顯,形成四大產業聚集區

從產業鏈來看,我國智能傳感器產業生態也逐漸趨于完備,設計制造,封測等重點環節均有骨干企業布局。這些傳感器的生產企業主要集中在長三角地區,并逐漸形成以北京、上海、南京、深圳、沈陽和西安等中心城市為主的區域空間布局。

圖表8:中國MEMS傳感器行業產品各區域分布結構

從企業分布來看,傳感器企業主要分布在華東地區、京津及東北地區、珠三角地區、中西部地區四大產業聚集區。其中,華東地區傳感器企業數量最多,約占全國企業總數的60%,珠三角地區約占15.5%,京津及東北地區約占16%,中西部地區約占8.5%。此外,傳感器產業伴隨著物聯網的興起,在其它區域,如陜西、四川和山東等地也逐步發展起來。

圖表9:截至2018年中國傳感器企業區域分布格局(單位:%)

行業集中度高,細分領域龍頭顯現

目前,我國國內供給能力不足,艾默生、西門子、博世、意法半導體、霍尼韋爾等跨國公司占據超過60%的市場份額,特別是高端產品幾乎全靠進口補給,80%的芯片依賴國外;剩余的份額也只要集中在幾家上市公司手中,如歌爾聲學、水晶光電、漢威電子、士蘭微和金龍機電等5家公司,占領國內MEMS市場的40%以上;國內MEMS企業中70%的是中小企業,產品主要集中在中低端。

圖表10:2018年國內MEMS傳感器企業集中度(單位:%)

目前,在國內涉足MEMS的上市公司中,歌爾股份主要生產微麥克風、漢威電子生產流量傳感器中的氣體傳感器,蘇州固锝、士蘭微等企業生產加速度傳感器;而晶方科技、華天科技等則涉足MEMS芯片封裝測試領域。

這些企業中,歌爾股份是微麥克風領域的龍頭企業;蘇州固锝子公司的加速度傳感器銷量中國第一;而漢威電子的子公司煒盛科技正在開展MEMS研究創新、目前已經取得了階段性成果,公司MEMS氣體傳感器已在小批量進行試產,適用于各類氣體監測產品、智能穿戴設備等領域。

圖表11:中國MEMS行業不同領域主要龍頭企業分布情況

下游應用集中,三大領域占2/3

中國MEMS傳感器市場的起步和發展與中國3C產品(包括計算機、通信和消費類電子產品)及汽車電子產品保持快速增長、全球電子整機產業向中國轉移密切相關,而智能手機又是3C產品中MEMS傳感器應用最為集中的領域,因此中國MEMS傳感器的市場構成以汽車電子和智能手機相關傳感器為主。分行業來看,消費電子目前是中國MEMS傳感器最大的應用領域,其次是工業控制和汽車電子,三者合計占據總市場份額的75%以上。

圖表12:2018年中國MEMS傳感器主要應用領域市場份額(單位:%)

未來幾年,伴隨著新產品和新應用在汽車電子、以智能手機和平板電腦為代表的3C產品和醫療電子中進一步滲透,壓力傳感器、加速度傳感器、微機械陀螺和麥克風等4類重要傳感器之外,主要應用于醫療電子的生物微流控系統和應用于智能手機的微鏡陣列的市場份額也將進一步增加。

產業尋求突破,與發達國家差異明顯

物聯網、云計算、大數據、人工智能應用的興起,推動傳感技術由單點突破向系統化、體系化的協同創新轉變,并成為發達國家和跨國企業布局的戰略高地。盡管中國傳感器制造行業取得長足進步,但與發達國家相比仍存在明顯差距。從全球市場看,美國、日本、德國占據全球傳感器市場近七成份額,而中國僅占到10%左右。

圖表13:2018年全球傳感器市場地域分布格局(單位:%)

目前,我國已有1700多家從事傳感器生產的企業。但整體素質參差不齊,小型企業占比近70%,產品以低端為主,高端產品自給率不足,多為進口。傳感器的質量、價格、功能都是需要重點提高的方面。目前,我國傳感器產業面臨著以下問題。

圖表14:中國傳感器行業面臨的主要問題

未來我國智能傳感器行業發展趨勢分析

——利好政策推動發展

近年來,政府出臺了《國家集成電路產業發展推進綱要》、《中國制造2025》、《智能傳感器產業三年行動指南(2017-2019)》等國家戰略,推動了物聯網及傳感器的發展,特別是推動智能傳感器產業快速發展。

——智能傳感器是方向

傳感器是用于采集各類信息并轉換為特定信號的器件,而智能傳感器是傳感器集成化與微處理機相結合的產物。智能傳感器相對于傳統的傳感器具有很多優點,如通過軟件技術可實現高精度的信息采集;成本相對較低功能多樣化;同時具有一定的編程自動化能力。

物聯網新技術的發展,將整個世界帶入到物聯網時代,這是比信息時代更智能的新時代。在發展物聯網的過程中,智能傳感器扮演著不可或缺的角色。因為在物體進行信息交換過程中,首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息,而傳感器是獲取自然和生產領域中信息的主要途徑與手段。

——推動傳統產業升級

智能傳感技術是智能制造和物聯網的先行技術,作為前端感知工具,具有非常重要的意義,智能傳感器技術在發展經濟、推動社會進步方面的重要作用,是十分明顯的。智能傳感器作為廣泛地系統前端感知器件,既可以助推傳統產業的升級,如傳統工業的升級、傳統家電的智能化升級;又可以對創新應用進行推動,比如機器人、VR/AR(虛擬現實/增強現實)、無人機、智慧家庭、智慧醫療和養老等領域。

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