【传感器】

糊涂虫

我国传感器产业发展遵循三大方向
时间:2016-06-03   MEMS电子发烧友网

       中投顾问在《2016-2020年中国传感器行业深度调研及投资前景预测报告》中表示，随着技术研发的持续深入，成本的下降，性能和可靠性的提升，在物联网、移动互联网和高端装备制造快速发展的推动下，传感器的典型应用市场发展迅速。

　　亚太地区将成为最有潜力的市场。未来几年亚太地区市场份额将持续增长，预计2016年将提高至38.1%，北美和西欧市场份额将略有下降。

　　交通、信息通信成为市场增长最快的领域。2016年全球汽车传感器规模可达419.7亿欧元，占全球市场的22.8%；信息通信行业至2016年也可达421.6亿欧元，占全球市场的22.9%，且有可能成为最大的单一应用市场。

　　企业并购日趋活跃，大公司通过兼并重组，掌控技术标准和专利，在“高、精、尖”传感器和新型传感器市场上逐步形成垄断地位。在大企业的竞争压力下，中小企业则向“小而精、小而专”的方向发展，开发专有技术，产品定位特定细分市场。

　　我国传感器如何应对国外市场的压力，挑战激烈的市场竞争？中投顾问在《2016-2020年中国传感器行业深度调研及投资前景预测报告》中指出未来我国传感器产业或遵循以下三大方向：

　　第一，以工业控制、汽车、通讯、环保为重点服务领域，以传感器、弹性元件、光学元件、专用电路为重点对象，发展具有自主知识产权的原创性技术和产品。


　　第二，以增加品种、提高质量和经济效益为主要目标，加速产业化，使国产传感器的品种占有率达到70%??80%，高档产品达60%以上。


　　第三，以MEMS工艺为基础，以集成化、智能化和网络化技术为依托，加强制造工艺和新型传感器和仪表元器件的开发，使主导产品达到和接近国外同类产品的先进水平。

糊涂虫

2016年全球MEMS产业现状解析
时间:2016-05-25  MEMS电子发烧友网

      在残酷的商业化竞争中，中国MEMS企业快速成长；利润下滑和新应用出现，如何才能在MEMS产业中挖掘更多价值？ MEMS产业的未来将何去何从？ 过去几年，MEMS市场发展进入黄金时代，以智能手机为代表的消费电子产品大幅拉升MEMS器件的出货量。然而，现在似乎已经在残酷的商业化竞争中，中国MEMS企业快速成长；利润下滑和新应用出现，如何才能在MEMS产业中挖掘更多价值？


　　MEMS产业的未来将何去何从？

　　过去几年，MEMS市场发展进入“黄金时代”，以智能手机为代表的消费电子产品大幅拉升MEMS器件的出货量。然而，现在似乎已经进入不确定时代。智能手机/便携式应用市场已经接近饱和，这意味着MEMS市场增速比前几年减缓。Yole预计2015~2021年全球MEMS市场的复合年增长率（CAGR）为8.9%，将从119亿美元增长到200亿美元。同期全球MEMS出货量的复合年增长率为13%。

　　2015~2021年全球MEMS市场预测

　　消费类应用不再是MEMS产业的金矿……

　　对于MEMS厂商来说，消费类市场极具挑战性。虽然出货量仍然在增长，但是该市场的竞争越来越残酷。传感器，如MEMS麦克风、惯性传感器、压力传感器和气体传感器等，在智能手机中的应用正呈“蔓延”之势，但是这些传感器的利润率非常低。与此同时，终端用户从一家MEMS厂商切换至另一家厂商也较为容易，所以双方建立的业务关系有时候很短暂，这也使得MEMS厂商经常“心惊胆战”。此外，智能手机之后，我们还没看到量大的应用能成为MEMS市场的短期增长驱动力：

　　- 如今，物联网（IoT）仍然是一个小众市场，应用领域还没出现大量的MEMS传感器需求。

　　- 可穿戴设备应用看起来是非常有前景的消费市场，然而出货量还不多。

　　……但是，其它市场还有一些丰富的“宝藏”等待挖掘

　　工业、医疗和汽车领域还在提供增长和盈利的能力。汽车产业对传感器需求旺盛，如今每辆汽车平均集成20个MEMS传感器，并且自动驾驶汽车也加大了对MEMS的需求。医疗领域的长期研发积累发现了新的市场机遇，包括应用于医疗微泵的硅基微流控芯片，如2015年Debiotech公司的营收显著增长。工业和国防市场也为高端和高利润MEMS器件提供了新的机遇，如惯性传感器和压力传感器。

　　而中国正在腾飞

　　我们首次在《MEMS产业现状》年度系列报告中，利用完整的一个章节介绍中国MEMS产业现状。中国产业正从“中国制造”向“中国创造”转变。一方面，Silex正在北京亦庄建设一条新的8英寸MEMS代工线；另一方面，中国MEMS企业正在努力提高多种产品的性能和质量，包括MEMS麦克风、压力传感器、惯性传感器、磁传感器、微测辐射热计和微流控芯片，使其具有全球竞争力。中国MEMS产业保持稳步增长势头，并且有望在未来十年孕育出产业巨头。(香港投资控股公司GAE取得全球最大的纯MEMS代工厂Silex Microsystems的98%股份。GAE与总部位于北京的盛世投资具有密切联系，盛世投资受托管理北京市政府的集成电路引导基金，并为国家发改委、创业投资专业委员会、国投高科等机构提供咨询服务。)

　　企业如何解决MEMS商业化悖论？

　　过去五年中，MEMS产业主要由消费类电子驱动发展，MEMS出货量不断攀升。同时，MEMS器件尺寸也不断减小，价格不停下跌，利润逐渐萎缩，使得MEMS企业的日子越来越难过，“舒适度”急剧下降。这就是所谓的MEMS商业化悖论：MEMS市场爆发→MEMS出货量增长→MEMS价格下跌→MEMS利润萎缩→MEMS企业难以盈利。那么，如何解决这个悖论呢？

　　2000~2020年MEMS产品单价下降趋势

　　- “生产基础设施”途径：与其它应用产品共用生产线，降低制造成本，如汽车和消费类产品；或者改进工艺，降低成本，如CMOS MEMS工艺。

　　- “价值创造”途径：创造新型MEMS器件，如气体传感器；传感器融合，形成组合传感器；集成更多软件功能，改进传感器输出。CMOS图像传感器（CIS）产业就是一个很好的例子，通过增加像素和芯片尺寸来解决商业化悖论，由于高质量成像（照片）使得客户愿意为价格买单。

　　解决MEMS商业化悖论的途径

　　“价值创造”与嵌入式软件功能密切相关，能够为系统集成商提供更多的高级功能，提高MEMS产品的附加值。展望未来，MEMS器件发展必须从系统应用的定义开始，开发具有软件融合功能的智能传感器，并且降低功耗。

做好准备，未来MEMS集成新方向！

　　我们认为，MEMS产业正向多传感器（现有的和新兴的传感器）集成方向前进，形成三大类组合传感器。实际上，这三类集成传感器已有雏形：密闭封装（Closed Package）组合传感器、开放腔体（Open Cavity）组合传感器、光学窗口（Open-eyed）组合传感器。

　　三种MEMS组合传感器封装方式

　　密闭封装组合传感器是简单且发展较为成熟的，主要是惯性传感器，如多轴加速度计、陀螺仪和磁力计。该类传感器主要感测运动，必须密闭，以避免外界环境对传感器的干扰，如湿度、颗粒物等。未来，也可能集成其它传感器。但我们认为，大多数应用将使用六轴或九轴惯性传感器，可能外加一颗加速度计，以提供电源管理，保证低功耗的永远在线（always-on）功能。21世纪初，美新（MEMSIC）和意法半导体（ST）最先将加速度计推到手机中，使得惯性组合传感器成为最成熟、最常用的集成器件。对于加速度计和陀螺仪，集成是在硅片上实现的，并通过系统级封装（SiP）将专用集成电路（ASIC）和磁力计集成在一起。目前发展趋势是：硅片上实现更多集成；系统级封装实现不太适合在硅片上集成（原因是成本高）的芯片。

　　开放腔体组合传感器需要与外界联通以感知环境信息。例如，压力传感器可以和湿度传感器、气体传感器集成。但是，如果将它们与惯性传感器集成，将会有重大挑战。因为两类传感器之间存在潜在的串扰，开放腔体造成环境湿气和颗粒物进入封装，从而引起惯性传感器工作异常。但是可以借鉴MEMS麦克风的解决方案，它既需要开孔，又需要避免外界环境对MEMS可动结构的影响。所以，我们认为MEMS麦克风先将和压力传感器、湿度传感器、气体传感器集成。这将形成一种非常重要的组合传感器，能够理解我们周围的环境状况。这些传感器的集成主要采用系统级封装，因为大部分传感器采用不同的制造工艺，在单片硅晶圆上的集成成本过高。然而，你永远不知道创新将带来什么。新的技术，如Vesper的压电薄膜MEMS麦克风技术，可能被应用到压力传感器，颇具潜在机遇。

　　第三类是光学窗口组合传感器。摄像头（图像传感器）是手机中最昂贵的传感器模组，也是手机的重要卖点。目前，每年升级的摄像头主要是拍摄照片，但是光学感测功能潜力更大。许多波长正在被“开发利用”，以实现人脸和虹膜识别、3D地图、测距、红外和多光谱成像。当然，未来还需要新的硬件研发。手机中逐渐形成两个光学窗口组合传感器，包括前置和后置的图像传感器，也将集成现有的光学传感器，如接近传感器、环境光传感器和3D景深传感器等。光学窗口组合传感器需要将硅结构最优化，包括为应用定义合适的光电二极管。但是大多数采用系统级封装集成IC、图像感测芯片、光学器件、自动对焦和图像稳定。组合传感器/模组才刚刚兴起，这意味着摄像头从图像采集转移到感测功能正在“路上”。我们相信实际发展将大大快于预期。

　　近期值得注意的是密闭封装组合传感器。由于惯性传感器的价值已经严重下滑，从分立传感器转向组合传感器，但是三轴分立传感器，甚至六轴组合传感器的价格已经非常低了。现在，传感器的价值来源于“功能”，包括实现该功能的软件。MEMS企业必须要清楚地知道他们卖什么：仅仅是传感器，还是功能？仅仅卖传感器的话，保持长期盈利能力是比较困难的。

糊涂虫

环境监测会成为率先落地的IoT应用吗？

2016-8-24   作者：    来源：半导体应用

核心提示：环保需求日益迫切，加之传感器技术本身的不断发展，正推动环境监测有望成为物联网（IoT）垂直领域中率先落地的亮点应用之一。气体传感器、水环境检测传感器、土壤污染检测传感器等作为环境监测系统的“三大基石”日益受到大众关注。

随着中国社会经济的不断发展，城市化规模的迅速扩张，生态环境的恶化也随之而来，环境问题日益突显， 主要包括三大方面：（1）大气污染，如PM2.5和二氧化硫；（2）水环境污染，如有机物和重金属；（3）土壤污染，如酸碱盐和重金属。年初，国家制定了更加具有改革精神的环保“十三五”规划，协同国务院先后出台的“大气十条”、“水十条”、 “土十条”，这一系列新政都标志着国家对建立环境质量改善和污染物总量控制的双重体系，实施大气、水、土壤污染防治计划的决心。

环保需求日益迫切，加之传感器技术本身的不断发展，正推动环境监测有望成为物联网（IoT）垂直领域中率先落地的亮点应用之一。气体传感器、水环境检测传感器、土壤污染检测传感器等作为环境监测系统的“三大基石”日益受到大众关注。同时，如何建立环境监测系统，全面推进环境科技进步，改善环境问题也越来越为社会各界甚至国家所重视。

得益于民用领域的率先普及，“三大基石”之一的气体传感器正不断在包含环境监测在内的其他领域，例如工业、家居、医疗、楼宇等创造更多机会。据Yole Développement预测， 2021年气体传感器市场将囊括9.2亿美元的市场价值，未来5年间的年复合增长率为7.3%，其中环境监测更是在所有应用领域中位列第三。

图1： Yole Développement关于2014-2021年气体传感器市场营收预测

作为亚洲最高规格的传感器和物联网盛会，即将于9月12~14日在上海盛大开幕的2016中国（上海）国际传感器技术与应用展览会（以下简称“SENSOR CHINA”）必将凸显环境监测这一热点市场趋势。

SENSOR CHINA参展商，国内最早从事气体传感器及传感器技术研究的企业之一河南汉威电子股份有限公司（以下简称“汉威电子”）联动产业上下游形成以传感器为核心，涵盖智能终端、通讯技术、地理信息和云计算软件的完整物联网产业生态圈。公司拥有近百项关于环境监测、治理的自有知识产权专利技术，借助物联网智慧环保技术、环境监测监管信息化平台，构建检测、治理、智慧化运维一体化的环保事业新模式，针对包括空气污染、水污染、固废污染、化学品污染、噪声污染、核辐射污染等环保领域，以更加精细和动态的方式实现环境管理和决策、治理的“智慧”运行。国内另一家基于物联网技术提出关于水质水情、地质灾害与环境安全智能监测的多套监测预警解决方案的当属杭州鲁尔物联科技有限公司，其水质水情在线智能管理系统平台利用多参数监测设备，凭借自组织无线传感网络及水质水情模型分析的优势可以综合了解、管理辖区内水质水情现状，并对河流湖泊环境安全做出预测。

图2：汉威电子与鲁尔物联环境监测传感器及检测类系列产品

除汉威电子和鲁尔物联之外，国内环境监测领域传感器及系列解决方案提供商炜盛科技、杭州麦乐克等都将参展SENSOR CHINA。此外，众多国外代表厂商例如Honeywell、TDK、UST、SGX等也将在SENSOR CHINA展示自己基于环境监测领域的创新产品技术和垂直应用方案，并分享自己对环境监控行业的认识和趋势的预测。德国UST环境传感科技公司以其陶瓷材料为基础采用厚薄膜加工工艺生产的温度和气体传感器被行业内熟知。UST的气体传感器不仅被奥迪、宝马等众多国际知名汽车公司作为其空气质量系统的首选，更是被应用于环境监测及保护领域。

当然，国内外已有的环境监测领域解决方案并不能完全代表行业的发展趋势，传感器技术及产品在环境监测中的应用和支持，传感器在空气监控系统、水环境监测系统、土壤监控系统等领域的应用及发展方向以及如何在确保信息采集的准确性、有效性、及时性的同时合理运用，这一系列议题在环境监测领域甚至整个传感产业界都颇具意义。“环境监测应用研讨会”??SENSOR CHINA同期14场重磅会议之一将于9月14日举行，届时，国内各省市环保局、环境监测中心、第三方检测机构、环境工程公司、传感器设计企业、解决方案提供商、系统集成商例如：汉威电子、SGX、UST、苏州能斯达电子、杭州鲁尔、苏州工业园区纳米产业研究院等将汇聚一堂，将基于上述问题共同探讨，碰撞思想。

借助业内规模空前的展会以及覆盖传感器和物联网全产业链、全行业场景的同期会议，SENSOR CHINA聚集了传感器和物联网界的“半壁江山”，以期打造业内首个传感器与应用相结合，趋势与科技共探索的盛会，通过“The Best of the Best Sensor Solution Showcase”、智慧农业展示区、MSIG（MEMS & Sensors Industry Group） Pavilion专区、物联网精品展示区等完整展示传感器产业生态链，协同5大院士、50余家中、美、德、法领先企业高层和顶尖专家、1000位传感与物联网界专业人士，将从产、学、研、用四大维度，带来感知物联未来的深刻洞察力。