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电子信息时代的五官——传感器

投资策略    2017-09-25   山东神光   张望望    A0430612080003   
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一、传感器已进入生活的方方面面

传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。在利用信息的过程中,首先要解决的就是要获取准确可靠的信息,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。传感器广泛应用于社会发展及人类生活都的各个领域,如智能设备、物联网、工业自动化、农业现代化、航天技术、军事工程、机器人技术、资源开发、海洋探测、环境监测、安全保卫、医疗诊断、交通运输、家用电器等。


全球传感器市场一直保持快速增长,未来几年全球传感器市场将保持20%以上的增长速度,2015年市场规模突破1500亿美元。国内传感器市场年均增长速度同样超过20%,2011年传感器市场规模为480亿元,2012年达到513亿元,2016年则达到1126亿元。


未来五年传感器市场将快速发展。根据前瞻产业研究院报告预测,汽车电子、信息通信成为增长最快的典型应用市场,流量传感器、压力传感器、温度传感器仍将占据市场主要份额。

二、技术发展带来传感器新机遇

随着技术发展,数字化、自动化、智能化逐步渗透到生产、生活的方方面面,带来了对传感器的巨大需求。而我国市场上的中高端传感器进口占比达80%,数字化、智能化、微型化产品严重欠缺。未来随着物联网、机器人、智能设备、工业4.0、环境监测等行业技术的发展,对传感器的需求也将大幅增加。

1、物联网

物联网是互联网、传统电信网等资讯的承载体,让所有能行使独立功能的普通物体实现互联互通的网络。一个完整的物联网系统包括4个组成部分:传感器、连接网络、数据处理和用户界面。传感器从周围的环境中收集数据,例如温度、湿度、运动等。如果几个传感器绑在一起可以形成一个硬件设备,还可以做更多的事情,例如GPS定位、测加速度等。不管是单个传感器还是完整的硬件产品,在这第一步都是从周围的环境中收集数据。

传感器是外部信息的感知者和翻译者,构成了物联网业务应用的最底层,是物联网获取信息的核心和基础。因此,物联网应用规模和市场的扩张带动了物联网产业链上游的传感器的发展。研究数据显示,到2020年,物联网解决方案市场规模将达到7.2万亿美元,与物联网相连的终端出货量将达到500亿件,中国市场的年复合增长率将达到20%。

2、工业4.0

工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式中端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络。通过这个智能网络,使人与人、人与机器、机器与机器、以及服务与服务之间,能够形成一个互联,从而实现横向、纵向和端到端的高度集成。智能工厂的运行就是数据的采集、分析和处理,传感器在其中每个环节都起到至关重要的作用。

3、机器人

机器人有一套包含力量、速度、位移的感知系统。传感器为机器人增加了感觉,为机器人高精度智能化的工作提供了基础。传感器技术在工业机器人中的运用起着至关重要的作用。国际上,目前除采用传统的、速度、加速度等传感器外,近年来视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术逐渐成为热点,采用这种融合传感技术进行建模及决策,获取的与操作对象的信息以实现反馈控制,增加自适应、自学习功能,而发展为智能型工业机器人成为一大趋势。

4、汽车

目前的汽车传感器市场主要包括MEMS和经典的有源传感器,如压力传感器、胎压监测系统(TPMS)传感器、化学传感器、惯性传感器、磁传感器、超声传感器、图像传感器、雷达以及激光雷达。

汽车传感器使用愈加广泛。汽车的发动机管理系统其采用各种传感器,是整个汽车传感器的核心,种类很多,包括温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、流量传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等。这些传感器将发动机吸入空气量、冷却水温度、发动机转速与加减速等状况转换成电信号送入控制器,控制器将这些信息与储存信息比较、精确计算后输出控制信号。发动机管理系统不仅可以精确控制燃油供给量,以取代传统的化油器,而且可以控制点火提前角和怠速空气流量等,极大地提高了发动机的性能。

随着车联网、自动驾驶等技术的发展,车用传感器市场将成长快速,尤其车用雷达、CMOS影像传感器等高价感测模块出货成长突飞猛进,市调机构Yole Developpement预估,车用传感器市场规模将从2016年的110亿美元,至2022年扩增至230亿美元,市场规模等于成长逾1倍,年复合成长率高达13.7%。

5、智能设备

世界电子消费市场的重心向智能化转移。消费者对高质量生活方式的追求推动智能家电市场渗透率不断提升;以智能手机、可穿戴设备、智能家电为代表的智能化产品,在交互方式及用户体验方面给消费者带来持续的新鲜感,市场规模持续扩大。虚拟现实、自动驾驶汽车、无人机等产品,把人的需求和前沿创新科技相结合,给消费者带来极致的体验,成为市场的增长点。

比如智能手机传感器使用数量大幅提高,很多功能的实现都基于相应的传感器。iPhone4只配备了4颗传感器,iPhone8会配备12颗传感器;国产手机更是从没有传感器,到现在配备了12颗传感器(华为Mate 10)。

三、传感器界的新秀——MEMS

受益于汽车电子、移动互联网、消费电子、医疗电子、光通信、工业控制、仪表仪器等市场的高速成长,MEMS行业发展势头强劲。与传统机械传感器相比,MEMS具有以下优点:

1、微型化:MEMS器件尺寸在毫米到微米范围内,体积小、重量轻、耗能低、惯性小、谐振频率高、响应时间短。

2、性能好:基于硅微加工技术制造,机械电器性能优良(硅的强度、硬度和杨氏模量与铁相当,密度类似铝,热传导率接近钼和钨)。

3、可批量生产:采用类似集成电路IC的生产方法,在无尘室大批量、低成本生产,因此性价比较传统“机械”制造技术大幅提高。

4、集成度高:可以把不同功能、不同敏感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体,或形成微传感器阵列、微执行器阵列,甚至把多种功能的器件集成在一起,形成复杂的微系统。


据Yole Development预测,全球MEMS市场规模2018年将达到229亿美元以上,增速超过半导体市场;生物医疗、消费类电子、工业与通讯领域的应用增速可观,生物医疗MEMS增长率可达23.8%;就应用市场而言,消费类电子稳居MEMS最大应用领域,其次为生物医疗行业、汽车电子行业,上述三类应用将占据MEMS市场的85%以上的份额。

四、部分有关公司

汉威电子(300007)

公司主要是以传感器为核心,将传感技术、智能终端、通讯技术、云计算和地理信息等物联网技术紧密结合,形成了“传感器+监测终端+数据采集+空间信息技术+云应用”的系统解决方案,业务应用覆盖智慧城市综合解决方案、工业安全监测解决方案、居家智能与健康等行业领域。

公司作为国内最早从事气体传感器及传感器技术研究的企业之一,涉及的技术领域涵盖纳米催化技术、功能材料、电子陶瓷、电子元器件、生物工程、有机高分子等众多基础和应用学科,产品门类齐全,覆盖气体、压力、流量、温度、湿度、加速度等门类,130余种不同规格的传感器,综合技术水平国内领先,部分传感器为国内独家生产。

华工科技(000988)

公司家电传感器龙头,是全球最大的敏感功能陶瓷器件产业基地,是国内唯一掌握热敏芯片制造及封装工艺核心技术的企业,在高精度微型NTC温度传感器、PTC加热器制备方面拥有自主核心技术,产品综合性能及品质已达到国际水平公司,空调温度传感器占据全球70%以上市场份额。随着汽车行业智能化发展,新能源汽车快速崛起,公司积极布局车用传感器市场,为燃油汽车、新能源汽车提供系统解决方案,目前公司汽车传感器种类已达30多种,成功进入特斯拉、比亚迪、上汽等一线车厂,车用传感器市场空间不可限量。

耐威科技(300456)

公司间接控股了全球领先的MEMS芯片制造商瑞典Silex,主要业务新增MEMS工艺开发及MEMS晶圆制造业务。公司能够制造加速度、压力、惯性、流量、红外等多种传感器,微镜、高性能陀螺、光开关、硅麦克风等多种器件以及各种MEMS基本结构模块,公司MEMS晶圆产品的终端应用涵盖通讯、生物医疗、工业及科学、消费电子等领域。

8英寸MEMS国际代工线建设项目推进中,项目获得国家集成电路基金资金支持,将提供高端消费类和大批量体硅工艺的MEMS传感器芯片及器件的工艺开发及代工生产服务,建设期2年(不含后续扩产期),第8年达到满负荷生产(月产能达3万片晶圆),满产后预计新增年平均净利润3.47亿元。

歌尔股份(002241)

公司作为中国规模最大的MEMS传感器供应商,在MEMS各领域从芯片开发、封装测试到相关自动化设计、开发等方面都积累了丰富的经验和工艺实现能力。产品包括MEMS麦克风、3D传感及微投影交互模组及MEMS传感器整套声光电智慧传感解决方案等。公司荣登中国半导体行业协会发布《2016年中国半导体MEMS十强企业》榜首。

华灿光电(300323)

公司计划收购美新半导体(中止阶段)。美新半导体是全球第一家微电子机械技术(MEMS)上市公司,为全球领先的高科技半导体MEMS企业,在电子微机电、微加工单片集成技术、圆片级封装技术、校准测试系统等方面处于行业领先水平;年销量超过2亿颗,加速度传感器在工业领域被用于汽车自稳控制系统,在消费领域用于智能手机、平板电脑等消费电子产品。高精度磁传感器被用于智能手机、平板电脑、无人机等领域。

苏奥传感(300507)

公司是一家以汽车油位传感器的研发和生产为核心业务的高新技术企业公司的汽车传感器产品包括油位传感器及配件、水位传感器等两种产品,在中国市场保持了30%以上的市场占有率。

苏州固锝(002079)

公司MEMS-CMOS 三维集成制造平台技术及八吋晶圆级整体封装技术,技术水平由目前的国内先进提升至国际先进,主要产品有:加速度传感器、陀螺仪、压力传感器和磁传感器,旨在为消费电子、汽车电子、工业自动化以及航空等领域提供所需的产品和集成方案。

士兰微(600460)

公司拥有三轴加速度传感器、三轴磁传感器、六轴惯性单元,后期将陆续推出空气压力传感器、红外接近传感器等MEMS传感器产品。MEMS 产品的封装能力已经提升至300万只/月。

中航电测(300114)

公司在国内中高端应变计和传感器市场占据主导地位,也是世界电阻应变计、称重传感器最大供货商之一。公司与中科院共建联合实验室,将利于快速推动公司MEMS传感技术应用能力和产业化进程。

关键词:  传感器 信息转化
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