传感器研究报告

©2019.04 Celestial Research 华辰产业研究院華辰資本CELESTIAL CAPITAL专注中国产业结构升级与创新，聚焦新一代信息技术产业发展。2018年，在中国经济周期、产业周期、资本周期与政治周期四重叠加的特殊时期，本着“深耕产业、协同发展、价值驱动、重度赋能”的愿景，华辰资本（“华辰”）应运而生，致力成为中国最专业的创新型投资机构。华辰资本总部位于中国最具发展活力与科技创新的深圳，专注于包括云计算、大数据、人工智能、边缘计算、工业互联网、5G等新一代信息技术领域，通过扎实的体系化产业研究与理解能力，以产业研究、投资银行、战略咨询、产业基金等模式，为新一代信息技术企业提供企业融资、战略视野、市场协同，价值管理、供应链管理、资源整合等产业赋能。©2019.04 Celestial Research 华辰产业研究院一、产业分析 ................................................................................................................................................................................................... 3◼基础概况◼传感器分类◼发展历程◼智能传感器◼产业链结构◼应用领域◼发展趋势二、市场分析 ................................................................................................................................................................................................... 12◼市场规模◼市场结构◼竞争格局◼区域分布◼初创企业三、企业分析 ................................................................................................................................................................................................... 18◼BOSCH博世◼歌尔股份◼睿创微纳目录一、产业分析©2019.04 Celestial Research 华辰产业研究院产 业 分 析 | 基础概况4传感器◼ 基本定义：传感器是一类将环境中的自然信号转换为电信号的半导体器件，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。◼ 传感器组成：一般由敏感元件、转换元件和变换电路三部分组成，有时还加上辅助电源。◼ 敏感元件：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。◼ 转换元件：传感器的核心元件，以敏感元件的输出为输入，把感知的非电量转换为电信号输出。转换元件本身可以作为独立传感器使用，叫做元件传感器。◼ 变换电路：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。图1 传感器系统示意图资料来源：华辰资本整理传感器信号转换力学光学磁学热学电量输入输出图2 传感器组成敏感元件转换元件变换元件显示器辅助电源记录仪数据处理仪器©2019.04 Celestial Research 华辰产业研究院产 业 分 析 | 传感器分类5资料来源：网络资料、华辰资本整理图3 按测量对象分类的传感器传感器分类◼ 传感器用途广泛、种类繁多。◼ 按照测量对象可以将传感器分为检测光、放射线、声信号、磁信号、力、位置信息、温度、湿度、溶液流量流速等类型的传感器。◼ 每一种检测同样对象的传感器又有多种应用和不同的实现路径。©2019.04 Celestial Research 华辰产业研究院产 业 分 析 | 发展历程6发展历程◼ 传感器发展历程的三个阶段：1. 结构型传感器出现；2. 固体型传感器的发展；3. 智能型传感器的发展。◼ 传感器采用的材料由单一材料发展到复合材料，并在结构上由简单结构发展成复合型微机电系统MEMS。单一材料经过一段时间敏感度衰减程度不一，导致传感器敏感度和精度下降，于是诞生复合材料传感器。图4 全球传感器发展历程资料来源：中金公司研究部、华辰资本整理图5 传感器的技术发展路径©2019.04 Celestial Research 华辰产业研究院产 业 分 析 | 智能传感器（1/2）7资料来源：华辰资本整理图6 智能传感器结构构成智能传感器◼ 智能传感器：具有信息处理功能的传感器。智能传感器带有微处理机，具有采集、处理、交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。◼ 优点：1. 通过软件技术可实现高精度的信息采集，而且成本低；2. 具有一定的编程自动化能力；3. 功能多样化。◼ 实现功能：1. 复合敏感功能；2. 自检、自校、自诊断功能；3. 信息存储功能；4. 数据处理功能；5. 数字通讯功能。◼ 根据中国信通院最新的数据统计，2015年智能传感器就已取代传统传感器成为市场主流（占70%）。被测量物传感器预处理及接口微处理机输出接口显示和记录输出接口传统传感器信号预处理模拟信号数字化输入接口MP、ROM、RAM信息处理及校正软件D/A转换、驱动电路©2019.04 Celestial Research 华辰产业研究院产 业 分 析 | 智能传感器（2/2）8资料来源：中金公司研究部、华辰资本整理图7 传统传感器与MEMS传感器对比智能传感器：未来传感器的主流工艺◼ 微电子机械系统（MEMS）：是由半导体制造技术发展而来，是一种把微型机械元件（如传感器）与电子电路集成在同一颗芯片上的半导体技术。MEMS传感器的尺寸在1微米到100微米量级。◼ 优点：体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、易于集成。◼ 制造特点：不需要先进制程，封装为主要技术区分环节。由于MEMS产品结构独特，采用的制造技术与IC晶圆制造类似但不需要先进制程，制造主要难点在于将各类异构微机械、微电子元件、微能源封装在一个微系统中。◼ 主要技术变革：封装方式和新材料引入方面。封装方式通常为非标准异构式封装，封装技术是产品差异化的主要赋能者。材料方面，陶瓷、压电陶瓷、合成的多分子聚合物、以及碳纳米管技术将被引入以降低元件间的相互影响。◼ 应用领域：电子、工业、汽车等领域，未来物联网、自动驾驶、工业互联网都将是MEMS传感器发展的重要动力。图8 智能手机MEMS传感器示意图©2019.04 Celestial Research 华辰产业研究院产 业 分 析 | 产业链结构9资料来源：华辰资本整理图9 智能传感器产业链产业链结构◼ 产业链结构：整个产业链涉及设计、制造、封装测试、软件及应用方案环节。1. 上游负责器件设计、材料和生产设备供应；2. 中游生产制造出器件；3. 下游使用器件制造终端电子产品。◼ 商业模式：商业模式以IDM为主，目前