中国汽车传感器行业发展趋势分析

来源:中国产业信息 作者: 时间:2016-08-03 10:11

汽车 传感器 发展趋势

一、国内外传感器产业发展现状

传感器(英文名称:transducer/sensor)的定义是:能感受规定的被测量并按一定的规律(数学函数法则)转换成可用输出信号的器件或装置。


传感器的定义示意图

资料来源:公开资料整理

传感器一般由敏感元件、转换元件、调理电路组成。敏感元件是构成传感器的核心,是指能直接感测或响应被测量的部件。转换元件是指传感器中能将敏感元件感测或响应的被测量转换成可用的输出信号的部件,通常这种输出信号以电量的形式出现。调理电路是把传感元件输出的电信号转换成便于处理、控制、记录和显示的有用电信号所涉及的有关电路。


传感器的组成

资料来源:公开资料整理

传感器的主要分类形式如下表所示:

传感器的分类

分类法

型式

说明

构成基本效应

物理型、化学型、生物型

分别以转换中的物理效应、化学效应等命名

构成原理

结构型

以其转换元件结构参数特性变化实现信号转换

物性型

以其转换元件物理特性变化实现信号转换

能量关系

能量转换型

传感器输出量直接由被测量能量转换而得

能量控制型

传感器输出量能量由外源供给,但受被测输入量控制

作用原理

应变式、电容式、压电式、热电式等

以传感器对信号转换的作用原理命名

输入量

位移、压力、温度、气体等

以被测量命名(即按用途分类法)

输出量

模拟式

输出量为模拟信号

数字式

输出量为数字信号

资料来源:公开资料整理


传感器的发展大体可分三个阶段:第一阶段是20世纪50年代伊始,结构型传感器出现,它利用结构参量变化来感受和转化信号。第二阶段是20世纪70年代开始,固体型传感器逐渐发展起来,这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成,是利用材料某些特性制成。如:利用热电效应、霍尔效应,分别制成热电偶传感器、霍尔传感器等。第三阶段是20世纪末开始,智能型传感器出现并快速发展。智能型传感器是微型计算机技术与检测技术相结合的产物,使传感器具有人工智能的特性。


全球传感器发展历程

资料来源:公开资料整理

目前,全世界约40个国家从事传感器的研制、生产和应用开发,研发机构6000余家。其中美、日、德等国家实力较强,产品门类繁多,各种产品累计2万余种。全球著名的公司包括美国霍尼韦尔公司、福克斯波罗公司、美国恩德福克公司,荷兰飞利浦公司,德国英飞凌公司,英国Bell&Howell公司等。

全球著名传感器厂商及产品应用领域

国外厂商

产品类型

应用领域

霍尼韦尔

压力、温度、湿度、红外、超声波、磁阻、霍尔、电流传感器

航空航天/国防、交通运输、医疗以及工业领域

意法

压力、加速度传感器、MEMS射频器件、陀螺仪

汽车电子、工业控制、医疗电子、消费电子、通讯、计算机

飞思卡尔

加速度、压力传感器

汽车电子、消费电子等领域

Murata温度传感器、加速度传感器、倾斜传感器、陀螺仪、超声波传感器、旋转位置传感器、热电型红外线传感器、接近/照度传感器、气压传感器、振动传感器等汽车、可穿戴设备、医疗保健等

博世

压力、加速度、气体传感器、陀螺仪

汽车电子、消费电子,全球最大的MEMS传感器制造商

PCB

加速度、压力、力、扭矩传感器

航空、航天、船舶、兵器、核工业、石化、水力、电力、轻工、交通和车辆等领域

ABB

容性、电流、感性、光电、超声波、电压传感器

电流电压测量、电力、动力机车

Vishay

应变片、称重传感器

工业称重

HBM

力、扭矩、位移、应变式称重传感器

工业生产监控

MEAS

压力、位移、角位移、霍尔、磁阻、加速度、振动、湿度、温度、液体特性、红外、光电、压电薄膜传感器

航天航空/国防、机械设备、工业自动控制、汽车电子、医疗、空调、石油化工、气象检测

飞利浦

称重、温度传感器

工业、汽车


资料来源:公开资料整理

产业信息网发布的《2016-2022年中国汽车传感器市场竞争与投资前景分析报告》显示,近年来,全球传感器市场一直保持快速增长,2009年和2010年增长速度达20%以上;2011年受全球经济下滑的影响,传感器市场增速比2010年下滑5%,市场规模为828亿美元。随着全球市场的逐步复苏,2012年全球传感器市场规模已达到952亿美元,2013年约为1055亿美元。未来,随着经济环境的持续好转,市场对传感器的需求将不断增多,据高工产业研究院预测,未来几年全球传感器市场将保持20%以上的增长速度,2015年市场规模将突破1500亿美元。



2009-2015年全球传感器市场规模走势图

资料来源:公开资料整理

我国传感器行业发展始于20世纪50年代,但直到1986年“七五”开始进入到实质发展阶段,主要发展历程如下表所示:

中国传感器产业发展历程

时间阶段

总体发展情况

主要进展

1986-1990年

将传感器技术列入国家重点攻关项目

投入了以机械、力敏、气敏、湿敏、生物敏为主的五大敏研究

1991-1995年

传感器技术及其产业取得了长足进步

建立了敏感元器件与传感器生产基地

1996-2000年

传感器技术领域水平得到较大提高

传感器技术研究国家重点科技攻关项目取得了51个品种86个规格的新产品,初步建立了敏感元件与传感器产业

2001-2005年

新型传感器列入研究开发的重点

开发新一代的高、精、尖传感器已具备条件

2006-2010年

传感器技术水平进一步跃升

逐步缩短与世界先进传感器技术国家间的差距

2011-2015年

形成较为完整的传感器产业链

材料、器件、系统、网络等方面水平不断完善,自主产品达6000种

资料来源:公开资料整理


近年来,国内传感器市场持续快速增长,年均增长速度超过20%,2011年传感器市场规模为480亿元,2012年达到513亿元,2014年则达到865亿元。


2010-2014年中国传感器市场规模走势图

资料来源:公开资料整理

目前,我国的传感器产业在国家政策的支持下,已经形成从技术研发、设计、生产到应用的完整产业体系,共有10大类42小类6000多种传感器产品,中低档产品基本满足市场需求,产品品种满足率在60%-70%左右。但从行业产品结构看,老产品比例占60%以上,新产品明显不足,其中高新技术类产品更少;同时,数字化、智能化、微型化产品严重欠缺。

二、汽车传感器市场现状

汽车在汽车电子控制系统中的重要作用和快速增长的市场需求,促进了汽车传感器技术的不断发展。未来汽车传感器的发展总体趋势是智能化、微型化、集成化、多功能化以及新材料和新工艺制成的新型传感器。

1、智能化

能够执行信息存储和信息处理,而且能够进行逻辑思考和结论判断,相当于传感器与微型机的结合,将信息处理和控制电路集成到了单个芯片中,具有自诊断、多参数混合测量、误差补偿等功能。

2、微型化

利用微电子机械系统(MEMS)技术和计算机辅助设计技术将微米数量级的敏感元件、信号处理器、数据处理装置封装在同一芯片上,具有体积小、价格低、工作寿命长的特点。并且可以提高系统测试准确度,已经开始取代传统传感器。

3、多功能化

将若干种敏感元件组装在同一种材料或单独一块芯片上的一体化、多功能传感器。能够对不同种类的参数进行检测,即用单独一个传感器系统来同时实现多种传感器的功能,可以减少传感器的数量,提高系统可靠性。

4、集成化

利用MEMS技术将敏感元件和处理器集成在一个芯片上,成为IC式传感器。

5、新材料的应用

新材料的应用是传感器技术的重要基础。现在光导纤维、纳米材料、超导材料等新型材料的出现促进了汽车传感器的发展。

6、新工艺的应用

传感器的性能不仅与其材料有关,还与加工技术有关,加工技术的微精细化在传感器的生产中占有越来越重要的地位。近年来,随着集成电路工艺的发展,微机械加工技术已越来越多的用于传感器制造工艺。随着现代制造技术的发展,将会有更多的先进制造技术应用到汽车传感器制作中。

7、开发新型的传感器

传感器的工作原理是基于各种物理、化学、生物效应,由此启发人们进~步探索具有新效应的敏感功能材料,并以此研制具有新原理的新型传感器,这是发展低成本、高性能、多功能和微型化传感器的重要途径。

汽车电子技术的不断发展以及汽车电子控制系统应用的日益广泛,使汽车传感器在汽车电子中所占的比重逐渐增大,促进了汽车传感器市场需求的高速增长,也极大地推动了汽车传感器技术的发展。智能化、微型化、集成化、多功能化以及新材料和新工艺制成的新型汽车传感器必将逐步取代传统的汽车传感器,成为汽车传感器发展的主流,使汽车的安全性、可靠性、舒适性和环保性能得到进一步改善。

对于近些年汽车科技的发展大家是有目共睹的。汽车整车的电子化程度越来越高,从原来的几个点发展到几十个点,甚至在高档车里变成了50个点的规模。汽车的电子化进程,当然离不开各种相关的传感器技术。

就全球的车用传感器市场规模来讲,2012年是170亿美元,其中中国是24亿美元。根据预测,到2016年全球车用传感器市场会增长33%,达到225亿美元的规模,中国则会翻倍,从24亿美元增长到48亿美元。从数量上看,中国车用传感器的总数在2012年是5亿只,几年之内到2016年就会翻倍达到10亿只。


2012-2016年我国汽车传感器市场规模走势图



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