2020年伊始,傳感器行業也邁向新的發展階段。從2019年的發展現狀來看,接下來,MEMS傳感器、CMOS圖像傳感器、激光雷達和TWS耳機等將會是2020年傳感器行業的主旋律。
1、MEMS傳感器
在物聯網、智能汽車、工業4.0等新興產業迅速風靡全球的2019年,我國傳感器市場仍處于小規模,無大品牌,很大程度上依賴進口等窘境,傳感器儼然已經成為了“卡脖子”技術。
這是我們的短板同時也是機遇。
根據2019年11月和12月的不完全統計數據來看,國內資本對這些發展中的傳感器企業較為關注,特別是擁有自主研發的核心技術、領域相對較為垂直的企業,例如鈦深科技的壓力傳感器、佰為深科技的微型光纖傳感器等。
同時,值得注意的是,在這些被投的企業中,MEMS傳感器廠商居多。
物聯網作為當前最具發展潛力的產業之一,給MEMS傳感器帶來了巨大的發展紅利,智能家居、工業物聯網、環境監測等物聯網領域的崛起讓MEMS使用量迅速攀升。數據顯示,到2021年,中國MEMS傳感器的年平均復合增長率超過15%,高于全球9.6%的增速。
2、CMOS圖像傳感器
隨著智能手機不斷升級相機模組的數量和功能,以及IoT、AI、ADAS等新技術的帶動,CMOS圖像傳感器需求持續上揚。
智能手機的需求升級,成為推動CMOS需求上升的主要客觀因素。增加鏡頭有助于手機廠商在銷售策略上與競爭產品拉出差距。廠商對相機模組的搭載,尤其是采用200萬到500萬低像素的功能鏡頭來增加產品的鏡頭數量更加積極。
在2019年,三攝/四攝手機的比例攀升了許多,中低端手機也通過多顆低像素鏡頭的搭載成為雙攝或三攝手機,加上部分旗艦機嘗試搭載超高像素的相機模組,導致智能手機市場對于CMOS的需求攀升。
另外,IoT、安防和汽車智能化等也是拉動CMOS需求的重要原因。過去汽車中的攝像頭一般都是高檔細分市場的專屬,現在,普通車輛都已經配備了1~3個攝像頭。據行業預測,到2025年,每輛車將安裝約7~10個攝像頭!
目前CMOS感測器的主要供應商有日本Sony、南韓三星電子和被中國廠商收購的豪威科技等企業。其中,老大索尼控制著半數以上智能機圖像傳感器市場,索尼此前還表示,計劃在截至2021年3月的三年內向圖形傳感器業務投資6000億日元(約合54億美元)。
3、激光雷達
在自動駕駛行業熱度不小的背景下,不止2020年,往后幾年,激光雷達依舊是傳感器重點風口之一。 據悉,預計到2021年,自動駕駛汽車的總量將達到44000輛。與此同時,激光雷達市場因此受益,預計將從2018年的13億美元增長到2024年的60億美元。其中,汽車應用占據激光雷達市場的70%份額。
2018~2024年激光雷達(LiDAR)市場預測
盡管特斯拉等方認為攝像頭(機器視覺)才是自動駕駛的主流,但是兩者結合,對于安全要求極高的自動駕駛來說,自然更好。
自動駕駛汽車使用多個激光雷達來映射車輛周圍環境。采用激光雷達似乎是提高汽車安全系統可靠性和冗余度的必要條件,也是實現更高等級自動駕駛的先決條件。
自2016年以來,對激光雷達技術的大規模投資連綿不斷,已經超過10億美元。這表明業界對激光雷達及自動駕駛功能產生了極大的興趣。
按照光束操縱方式分類,MEMS激光雷達吸引了大多數投資,其次是光學相控陣(盡管2016年之后該技術獲得的投資大幅下降,但是仍然排名第二)。現在,MEMS和Flash技術似乎更受到激光雷達制造商的青睞。這兩項技術前景廣闊,應該迅速推向市場:寶馬將于2021年推出集成MEMS激光雷達的自動駕駛汽車;大陸集團(Continental)正在推動Flash激光雷達進入汽車。
4、智能輪胎
輪胎作為汽車必不可少的組成部分,隨著智能網聯技術的發展也迎來了新的機遇。而智能制造作為國家2025計劃的一個主攻方向,輪胎的智能化也正在掀起整個輪胎行業的變革。
其實,智能輪胎的概念早已有之,早期受限于技術大多數只停留在理論層面。但近些年,隨著智能網聯技術應用的不斷成熟,智能輪胎也開始逐漸落地,智能網聯的下一個風口已現。
所謂智能輪胎,通俗來講就是將傳感器和芯片植入輪胎中,通過對輪胎生產到使用進行全程監測,不僅能實現對輪胎整個生命周期的跟蹤和質量保障,對于輪胎廠家而言也能降低輪胎制造和改進成本,提升包含設計、生產、銷售以及服務的工作效率。而目前已經廣泛應用的胎壓監測功能,其實就是智能輪胎最基本的功能應用。除了胎壓監測以外,智能輪胎還包含了胎溫監測、輪胎摩擦監測、爆胎預警與控制、輪胎狀態自動調節等眾多組成部分。
國內輪胎制造行業相比海外,在技術上一直處于相對落后的狀態。但隨著技術壁壘的不斷打破,智能網聯技術以及5G技術的逐漸成熟和落地。智能網聯技術與輪胎相結合打造出的智能輪胎,會成為國內輪胎廠商縮短差距重要的突破口。
5、射頻功率放大器(PA)和GaN器件等5G設備
隨著5G的逐漸成熟和落地,智能移動終端、基站端及IOT設備射頻PA將穩健增長。射頻功率放大器(PA)作為射頻前端發射通路的主要器件,通常用于實現發射通道的射頻信號放大。而GaN器件則以高性能特點目前廣泛應用于基站、雷達、電子戰等軍工領域。在5G時代需求下,他們將迎來爆發式增長。
5G將推動PA量價齊升。功率放大器(PA)是一部手機最關鍵的器件之一,它直接決定了手機無線通信的距離、信號質量,甚至待機時間,是整個射頻系統中除基帶外最重要的部分。
在量方面,4G時代,智能手機一般采取1發射2接收架構,預測5G時代,智能手機將采用2發射4接收方案,未來有望演進為8接收方案;在價方面,4G多模多頻手機所需的PA芯片為5-7顆,預測5G手機內的PA芯片將達到16顆之多,價值量超過7.5美元。
而隨著5G基站PA市場的數倍增長,高頻GaN也將大有可為。
4G基站對應的射頻PA需求量為12個,5G基站對應的PA需求量高達192個。高頻應用領域,5G基站GaN射頻PA將成為主流技術,逐漸侵占傳統LDMOS的市場,GaAs器件份額變化不大。MIMOPA年復合增長率將達到135%,射頻前端模塊的年復合增長率將達到119%。
還有在窄帶物聯網PA領域,IOT設備射頻前端迎來發展新機遇,超寬帶、低電壓、極端溫度和低成本是重點要考慮的方向。
6、TWS耳機
2019年,TWS行業翻倍增長。由于藍牙5.0標準具備更快更遠的傳輸能力,TWS產品大受歡迎,TWS耳機市場用戶量大幅增長。市場調查機構Counterpoint Research表示,預計今年全球TWS出貨量將達1.2億臺,年增長率超過160%,并且預計2020年全球TWS出貨量將達2.4億臺,繼續保持翻倍增長。
更有機構預測,以蘋果Air Pods為首的TWS耳機市場未來5年出貨量將突破10億只,這個新興的無線充市場體量僅次于手機,位居第二。
龐大的需求量刺激無線充接收市場,無線充行業很快將迎來新一輪的增長節點。
據充電頭網不完全統計,截止2019年11月,已有19家熱門品牌推出了24款搭載無線充電的TWS耳機,包括:Anker、蘋果、阿思翠、用維、B&O、大康、海威特、榮耀、華為、小鳥音響、脈歌、魅族、魔浪、QCY、Rowkin、三星、山靈、沁音、1MORE萬魔等。當然這還只是熱門品牌,市面支持無線充的TWS耳機真實數量遠超這一數字。
TWS耳機不僅搭載無線充電功能,而且還標配無線充電盒,未來,小功率無線充電RX接收芯片方案市場即將迎來爆發。
據國內知名傳感器企業歌爾股份2019年三季報顯示,三季度單季營收同比增長50.38%,歸母凈利潤同比增長12.13。三季度業績高增長主要源于兩點,一是TWS和只能穿戴產品業務增長帶動收入高增長;二是TWS耳機良率持續提升帶動整體盈利能力提升。即TWS耳機是近期歌爾營收增長的重大功臣。另外,中銀國際證券預計TWS產品的強勁需求將奠定歌爾未來兩年的業績增長基礎。
7、智能可穿戴
智能可穿戴設備的核心技術,如人機交互體驗、智能傳感技術、柔性電子技術等,都離不開傳感技術的發展。而得益于可穿戴設備種類的增加、產品技術的漸趨成熟、用戶體驗的提升和價格的下降等多重因素,近年來可穿戴設備概念持續火熱。2018年,全球可穿戴設備出貨量達到1.72億臺,同比增長27.5%;其中,中國可穿戴設備出貨量為7320萬臺,同比增長28.5%,市場規模龐大。
在我國傳感器市場的應用結構中,可穿戴設備相關領域的市場份額約占20%。在中國可穿戴設備產品產量增長的保障下,相關傳感器例如加速度傳感器、溫濕度傳感器和生物傳感器等占據了較大的市場份額。隨著物聯網技術的不斷提升,未來圖像傳感器、距離傳感器、生物傳感器等產品的市場份額將會進一步提升。
目前,智能定位、移動支付等技術已經廣泛出現在可穿戴設備中,但可穿戴設備后續的技術發展,也是用戶一直在關注的。而產品便捷性和功能性成為決定消費的主要因素,用戶需求對可穿戴設備的發展提出了更高的要求。根據調查,用戶關注的功能按重要性排列,依次包括:GPS跟蹤、時間顯示、設備找尋、感應充電、智能提醒、提醒來電、提醒鬧鐘、卡路里燃燒計算、睡眠監測、血壓測量、計步器、疾病檢測等方面。未來可穿戴傳感器可向這些方面發展。
8、3D掃描儀
三維掃描儀(3D scanner)3D掃描儀能對物體進行高速高密度測量,輸出三維點云(Point Cloud)供進一步后處理用。應用場景非常廣泛,可應用于工業設計、瑕疵檢測、地貌測量、生物信息、電影制片、游戲創作素材等領域。
據QYR調查結果顯示,2018年全球三維掃描儀市場總值達到了113億元,預計2025年可以增長到178.6億元,年復合增長率(CAGR)為0.06。在全球范圍內,預計亞太地區預計復合年增長率最高。亞太地區是三維激光掃描儀的潛在市場,因為該地區包括中國和印度等發展中經濟體,這些國家在3D掃描應用方面具有巨大的潛力。
如今商用的3D掃描儀已經出現,但價格高達數千美元。市場需求大,但價格高昂,意味著隨著技術的發展,成本的下降,未來3D掃描儀的市場,尤其是消費級市場將會進一步打開。
目前三維掃描儀廠商Hexagon,Trimble Navigation和Faro Technologies占有最高的市場產值份額(37.32%),是全球領先的三維掃描儀供應商。
9、智慧城市
自從“十三五”規劃發布后,智慧城市及物聯網的建設計劃再次將傳感器推上了風口浪尖。綜合當下局勢,不論是中國,還是全世界,建設智慧小區已然成為不可逆轉的趨勢。
智慧城市的基本要求是城市當中物物相連,每一個需要識別和管理的物體上,都需要安裝與之對應的傳感器。因此,傳感器的升級換代成為智慧城市能否快速發展的關鍵。
傳感器作為智慧城市的“橋梁”,未來也必然會迎來產業大爆發。
據預測,再過十年,全球智慧城市接入的傳感器終端將達到400億個。毫無疑問,智慧城市將成為傳感器行業的又一個千億級市場。在智能電網、智能交通、智能安防等城市生活各個領域,相關智慧城市的實質性建設與試點規劃工作已經在逐步展開。
10、智慧零售
近年來,隨著移動支付、人工智能、數字化供應等科技的融入,國內的無人超市、無人貨架等新零售業態相繼出現,智慧零售時代來臨。
在智慧零售里,大量使用圖像識別傳感器、數據識別傳感器、條形碼、RFID等采集數據的設備,連接成強大的智能傳感器網絡。再結合5G、云計算、大數據、AI等技術開發出更多智慧零售的應用,深度運用到“消費者服務、商品運營、場景體驗、門店管理”之中,提高零售產業的運營效率,進一步深化全場景零售,打造零售新生態。
未來智慧零售前景十分廣闊。據相關數據預測,到2035年人工智能可以給批發零售業帶來超2萬億美元的額外增長,即額外增長36%,人工智能的崛起也將加速零售業智能化轉型。 (傳感器專家網 梟梟)
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1、 智能傳感器、MEMS傳感器成為企業發展重心
在結構型傳感器、固體型傳感器已經無法滿足數字化時代對于數據采集、處理等流程的高需求之時,智能傳感器、MEMS傳感器最近幾年都十分熱門,在微小型化、智能化、多功能化和網絡化的方向逐漸走向成熟。尤其是在2019年底,上海啟動打造智能傳感器產業基地,重點發展MEMS工藝,涵蓋力、光、聲、熱、磁、環境等多種類傳感器,這也標志著未來國內將在智能傳感器、MEMS傳感器領域發力。
2、 傳感器與集成電路融合發展將成為我國傳感器制造重要趨勢
傳感器屬于集成電路的細分領域,但是區別甚大,傳感器的柔性化定制需求較大,并且研發周期較長,材料以及工藝較為復雜,大規模生產能力較弱。在未來,通過設計工具、模型表達、可測性設置以及工藝整合等途徑向集成電路靠攏,可利用MEMS和集成電路Ansys、Candence定制仿真平臺的集成融合;同時,建立傳感器生產制造的IP模型,實現規模化量產;再而采用素質化測試方式,實現數模的機理轉化;通過利用這些適合國內國情的發展模式,實現傳感器從設計到制造的快速升級。
3、 企業細分垂直化,獨角獸和隱形冠軍逐漸浮出水面
國內傳感器企業規模主要偏向中小型,在研發支出、創新能力上有限,而且獲得的政策扶持力度上也不大,深耕垂直領域的企業眾多。再加上,由于國內目前物聯網、工業4.0市場規模過于龐大,且需求碎片化,這些垂直領域的企業在市場有序化之前,對于自身業務拓展可能處于保守態度,繼續發展原有業務。在“一口吃不了一個大胖子”的格局下,我們將會在2020年,看到更多在原有業務領域發展壯大的隱形冠軍,以及創新環境下涌現出來的獨角獸。
4、 傳感器國產率將穩步上升
傳感器作為影響國內物聯網、工業4.0等產業快速發展的卡脖子技術之一,一直都是依賴國外產品。最近幾年,政策、資本都在關注傳感器的發展,同時也涌現出了一批像森霸傳感、萬訊自控這些國內傳感器優質企業,在兼具研發、設計、生產到應用的完整產業體系的情況下,傳感器國產率將會穩步前進,根據統計,在2016-2020年期間,全球傳感器市場復合增長率僅為11%,而我國傳感器產業平均復合增長率達到了30%,這也是向全世界發出了高調的信號。
5、 國內產業集群格局明顯
早在2017年,我國傳感器產業就已經初步形成了長三角、珠三角、東北、京津冀以及中部五大產業集群。根據數據統計,長三角區域的傳感器上市企業占比38%,珠三角、京津冀、東北以及中部企業占比相當。在工信部印發的《智能傳感器產業三年行動指南(2017-2019年)》要求中表示,“集中力量打造以上海、江蘇為重點的長三角產業集聚區”,同時,截止2020年1月,長三角地區已經聚集了50%以上的智能傳感器企業,在此大環境下,國內智能傳感器的中心無疑將落地長三角,而其他產業集群極有可能將會根據傳感器其他細分領域進行深耕。
6、 CMOS圖像傳感器競爭將進入最后階段
由于車載應用、機器視覺、人臉識別和安防監控等物聯網應用的迅速發展,以及智能手機多攝像頭的普及,2019年CMOS圖像傳感器進入了市場急劇擴大的階段,而作為CMOS圖像傳感器的龍頭老大,占據50%以上市場份額的索尼主動承認自家產能不足。在索尼產能不足的情況下,CMOS圖像傳感器的另外兩家巨頭,三星和豪威科技,能不能在索尼擴建工廠之前,搶占部分市場份額,最終形成三國鼎立的局面,將會是2020年最有看頭的大戲。
7、 光學傳感器將成為重要創新推手,技術市場局勢明顯
從消費、工業再到汽車,無一不包含了物聯網的元素,也正是得益于物聯網、機器人這些下游應用市場,光學傳感器市場也在快速增長。根據GlobalMarketInsights在2019年底發布的數據來看,到2026年,僅在工業4.0領域,光學傳感器的銷售額將達到360億美元,更何況大批量使用傳感器的智慧城市、智慧農業等領域。不過,需要指出的是,由于光傳感器目前主流的三種技術,結構光、主動立體視覺以及ToF,這三者的成本和技術上各有利弊,在2020年物聯網穩步發展的同時,這三種技術的市場也逐漸趨于平穩。
8、 傳感器的定制化方案更深、更廣
由于功能以及應用場景等因素,傳感器本身自帶定制化特性。傳統的標準型傳感器已經無法滿足OEM的設計需求,同時也無法滿足終端用戶的偏好,在2019年,我們不乏看到一些智能手機廠商與索尼、三星等傳感器企業合作定制傳感器。在物聯網應用場景逐漸向廣度和深度拓展,更多的功能和設計細節將會出現,具有傳感器的定制方案以及柔性化生產能力的企業會在未來獲得OEM廠商的青睞。
9、 多傳感器融合技術風頭逐步顯現
為人熟知,多傳感器融合技術目前主要應用在自動駕駛和機器人領域,即使馬斯克在2019年,怒懟激光雷達又貴又雞肋,但是還是逃不脫自家超聲波傳感器、攝像頭以及毫米波雷達的組合使用。自動駕駛安全性需要傳感器的冗余支持,以及多種傳感器協同提升容錯率,可以預見,在未來一段時間內,自動駕駛的多傳感器融合將成為市場的主流,進一步大膽預測,在可穿戴設備、健康檢測、智能家居等領域,多傳感器融合技術將會得到進一步應用和發展。
10、國際并購、收購案件增多
傳感器作為一個老牌行業,一直都位于各大產業發展的最底層。所謂圈內人看門道,正是由于傳感器是最基礎的行業,其產業資源相當厚實。動輒幾十億美元美元的收購、并購可不是鬧著玩的,TE在2014年 17億美元收購MEAS,AMS在2019年46億歐元收購歐司朗、索尼1.55億收購東芝圖像傳感器部門,這些大宗收購案例都表明了大企業在數字化時代下,穩住自身的高市場份額。在2020年,來自中國傳感器產業的大力發展,勢必將對全球傳感器企業的市場造成一定的沖擊,同時,在物聯網傳感器大量應用的當下,還沒有一家企業能夠在某個領域成為霸主。為了穩固自身市場份額,壓縮競爭對手的發展空間,更多涉足新形態領域,國際并購、收購案件將會持續增加。(物聯網世界)