中国智能传感器产业发展报告

中国智能传感器产业发展报告 中国（无锡）物联网研究院 二〇二三年十一月 前言PREFACE 当今世界，新一轮科技革命方兴未艾，全球信息技术发展正处于跨界融合、加速创新、深度调整的历史时期，呈现方物互联、方物智能的新特征。智能传感器作为与外界环境交互的重要手段和感知信息的主要来源，正深刻改变着我们感知世界的方式，在数字经济时代的战略性作用愈加凸显。 我国高度重视智能传感器产业的发展。《物联网新型基础设施建设三年行动计划 （2021-2023年）》将高端传感器能力突破作为攻关自标，提出要突破智能感知、新型短距离 通信、高精度定位等关键共性技术，补齐高端传感器、物联网芯片等产业短板，进一步提升高性能、通用化的物联网感知终端供给能力。山东、郑州等地专门出台智能传感器产业规划，全国多个地区也通过打造特色产业园区、建设特色产业基地等措施，积极布局智能传感器产 业。随着新型工业化的深入推进和新一轮产业革命的加速演进，智能传感技术作为提升信息 化与工业化融合的关键技术之一，是我国制造业由大转强的重要保障 为系统评估我国智能传感器产业发展概况，分析智能传感器发展趋势，研究相关问题和 应对策略，中国（无锡）物联网研究院历时数月，开展大量调查研究，编制此报告，以期能为产 业发展提供参考 本报告仅用于探讨交流，不代表任何官方观点。 目录 无锡）物联网研究院 CONTENTS 智能传感器产业发展背景智能传感器产业发展趋势 智能传感器概念定义智能传感器产业结构智能传感器产业特征 02 微型化、集成化 27 03 28 04 无源化 28 融合化、智能化 全球智能传感器产业发展概况我国智能传感器产业发展问题 06 区域竞争不断加剧 07 原创创新能力较弱 技术变革持续深化 60 先进代工能力不足 应用场景不断丰富 10 应用生态不健全 市场规模快速增长 高端产品供给不足30 32 32 33 我国智能传感器产业发展概况我国智能传感器产业发展建议 产业发展初具规模 12 加强顶层设计与规划引领 创新能力显著增强 14 增强关键共性技术创新能力 产业链条较为完整 18 培育智能传感器产业集群 支撑体系愈加完善 21 促进新技术、新产品应用 附件一 中国智能传感器企业库 35 35 35 物联网研究院35 V 36 01 智能传感器产业发展背景 03 全省物联网·新一代信息通信集群协同创新发展大会 中国（无锡）物联网研究院 智能传感器概念定义 INTELLIGENT'SENSORCONCEPTDEFINITION 传感器与通信、计算机被称为现代信息技术的三大支柱，其应用涉及国民经济及国防科研的各个领域，是国民经济基础性、战略性产业之一，直接影响到国防安全、经济安全和社会安全，早期的智能传感器是指集成了处理器，可实现数据处理功能的传感器，随着 MEMS技术、通讯技术、计算机技术，特别是微系统技术、人工智能等前沿技术的交叉融合，当前智能传感器多指集传感器、通信模块、 微处理器、驱动与接口和软件算法于一体的系统级器件，具有自学习、自诊断和自补偿能力，以及感知融合和灵活的通信能力，是未来智能系统的关键元件。 由于智能传感器在材料、机理、工艺、应用等方面交叉融合较为普遍，因此尚无完全统一的命名和分类规则，业内一般按照测量原理、输出信号、制造工艺等对智能传感器进行分类。其中按照测量原理可将智能传感器分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。物理传感器是指利用某些物理规律和物理效应把被测的物理量转换成便于处理的电信号的装置，主要包括压力传感器、惯性传感器、磁传感器、声学传感器等。化学传感器指的是对各种化学物质教感并得其浓度转换为电信号的装置，主要包括气体传感器、湿度传感器、 离子传感器等。生物传感器是一种能够将生物学过程转化为可测量信号的装置，主要包活酶传感器、免疫传感器、微生物传感器等。 物联网研究院 智能传感器分类 智能传感器分类 物理量智能传感器 生物量智能传感器 化学量智能传感器 压力传感器 酶传感器 气体传感器 惯性传感器 免疫传感器 湿度传感器 甜传感器 微生物传感器 离子传感器 声学传感器 生物分子传感器 光学传感器 生物电子学传感器 电学传感器 仿生传感器 激光雷达 霍尔传感器 血液血流传感器血压脉搏心率传感器 中国中国 欧来源：中国（无锡）物联网研究院 02 集群强链融合发展 智能传感器产业结构 STRUCTOREOFTHEINTELLIGENTSENSORINDUSTRY 物联网研究院 智能传感器的研发与制造涉及到的学科和技术门类复杂，大体可分为设计、制造、封装、测试、软件、芯片及解决方案、系统/应用研发与开发8个环节。具体如下图所示。 智能传感器相关环节 （黑色字体为国外机构/公司.蓝色字体为中国机构/公司） 应美盛、楼氏电子、Maradin、 Microvision,Qualtre.Maxim,Cirrus AT&T、IBM、欧洲微电子研究中心、 新加按微电子研究所、书吉尼亚大 Logic、村田制作所、意法半导体、索尼、学、马里兰大学、密歌根大学、加州大 三星、苹果、谷歌、特斯拉、LG、 博世、博通、高通、欧辉龙、旭化成微电子、亚德诺半导体、思智浦、英飞凌、爱 学伯克利分校、MIT、新加装国立大学、南洋理工大学， 索尼、facebook、熊尔、微款、 GoPro.飞利涌. 曾科斯、霍尼韦尔， 上海微系所、中国电子科技集团、工华为、中兴，Oppo、Vivo.小米， 美新半导体、深迪半导体，歌尔声学、明 精传感、联声科技、芯奥微、敬芯微电 亚技术研究院、北京大学、东南大学、中国兵团214所、天津大学、中科院 HTC、联想、酸湿、360.一加、金 立、乐视、比亚迪、理思 子、康森斯克、多维科技、家威科技、格微电子所、清华大学、华中科技大学、 科微电子、思比科、汇顶科技、美泰科哈尔滨工业大学、传感器国家工程研技、士兰徽、离德红外、灿瑞科技、奥比究中心沈阳仪表科学研究院 中光.思特威 格罗方德、TeledyneDALSA、爱普 生、Semefab、Silex、素尼、 FraunhoferISIT.Tronics、t博世、意 法半导体、旭化成微电子、亚德诺 半导体、恶智浦、英飞液、爱普科 斯、霍尼韦尔。 台职电、中芯国际、联华电子、华润 上华、上海先进率导体，华虹集团 计马井发高通、博通、英伟达、英特尔，三 星、苹果、Marvell 展讯、联合科技、联芯科技、君正、海思、紫光、锐追科微电子、珠海炬力，小米，韦尔股份、上海禾赛、奥迪威 Acurtronic、亚德诺率导体、爱普科斯、 美泰科技、士兰微、早王微电子、中联件恩智浦、应美盛、Maxim、村田制作所、 航微电子、国高微系统、高德红外意法半导体、索尼、博世、楼氏电子、欧 姆龙。 京元电子、上海华铃、款尔声学、美新半导体、瑞声科技、深迪半导体、美奉科技，芯奥微、矽奢科技、航天新锐科技 Amkor，卡酒款,HanaMicroelectronic 星电高科技、Unisen.UTAC、Boshman.楼氏电子、UBOTIC。 日月光、瑞声科技、长电集团、菱生公司、同欣电子、砂是科技、瑞声科技、南遵高士通 旭化成微电子、应美盛、博世、恩智浦、 Kionix、Hillcrestlabs、楼氏电子、PNI Sensor、意法半导体， 无锡）物联网研究院 固得电子、政尔声学、积高电子、华天科技诺亦晖、鼎亿做码科技，飞智、速位科技、爱红光股份、高华科技盛科技、敏芯微电子、明璃传感、深迪半导 体、砂蓉科技 中国 欧系来源：中国（无据）物联网研究院整理 03 智能传感器产业特征 全省物联网·新一代信息通信集群协同创新发展大会 联网研究院 中国 CHARACTERISTICSOFTHEINTELLIGENTSENSORJNDUSTRY 品类多、价值低、作用大 目前全球传感器和智能传感器市场近2000亿美元，种类超6万，多数单品价格低、市场容量小，但其作为“工业基石”，是各类产业赖以生存和发展的基础，作为"性能关键”，将直接决定智能装备和终端产品的性能、质量，作为“数据入口"，更是实现产业数字化的关键。 投入大、壁垒深、产出慢 智能传感器产业涉及物理学、电子学、材料学、计算机科学和数据科学等多个学科的交叉融合，技术的突破需要生产装 备、敏感材料、设计工具、制造工艺、封装测试等多个环节协同联动，特别深度依模行业"know-how”，对工艺优化的要求极 高，是制造业中少见带有“手艺“气息的工业品，需要长期行业机理的积累和沉淀，一款传感器产品通常从研发到商业化时间极长，以汽车MEMS传感器商业化周期为例，据JBryzek等机构统计，汽车MEMS传感器从研发设计至全面商业化平均时 间为28年，汽车MEMS压力传感器历时36年，汽车MEMS光学/显示传感器历时25年。 高度依赖下游应用商 智能传费器产品下游应用分散，大多是其他产业链环节的一个中间品或配件，必须依靠仪表制造商、工程集成商及终递产品推动市场应用。 中国（无锡）物联网研究中国（无锡）物联网研究 04 02 全球智能传感器产业发展概况 市场规模快速增长 THEMARKET'SIZEISGROWINGRAPIDLY 全省物联网·新一代信息通信集群协同创新发展大会 中国（无锡）物联网研究院 随着智能化时代的来临，智能传感器成为了连接虚拟与现实的重要桥梁，在工业、汽车、通信等多个领域的应用也逐渐深入。 2022年全球智能传感器市场规模为418.6亿美元，预计2025年全球智能传感器市场规模将达572.5亿美元，预计未来3年年均复 合增长率达到11% 全球智能传感器市场规模（亿美元） 600 联网研究 572.5 520.4 500468.9 418.6 400369.7 320.1335.1 300 200 100 0 20192020202120222023E2024E2025E 中国（无锡）物联网研 数据来源：中国（无摄）物联网研究院 中国（无锡） 06 集群强链融合发展 区域竞争不断加剧 REGIONALCOMPETITIONISINTENSIFYING 中国（无锡）物联网研究院 全球传感器市场的主要厂商有英飞凌、爱默生、西门子、博世、楼氏电子、意法半导体、霍尼韦尔、横河电机、欧姆龙等。近年来，各国纷纷将发展智能传感器作为促进数字经济产业社大的关键举措，通过安排支持资金、推动联合研发、促进下游应用等方式支持高端 智能传感器攻关，欧洲、美国、日本等拥有良好的技术基础，产业链上下游配套成熟，几乎望断了“高、精、尖"的智能传感器市场。赛迪顾问数据显示，北美、欧洲、日本占据全球智能传感器市场九成以上份款，是全球智能传感器最主要生产基地，其中北美智能传感器产 值占比最高，达到43.3%，欧洲次之，占比29.7%，亚太地区（中国、印度等）保持较快的增长速度。 全球智能传感器产业分布 中国（无锡）物联网研究院 中国(无锡) ■北美43.4% ■欧洲29.7% ■日本19.8% ■亚太（除日本）6.2% 中国（无锡）物联网研究院 ■其他1.0% 中国（无锡）物联 数据来源：豪油顾间 07 全省物联网·新一代信息通信集群协同创新发展大会 美国 20世纪80年代，美国就宣称世界已经进入了传感器时代，井成立了国家技术小组（BGT），协同政府、企业、高校多方资源，推进传感器技术发展，2004年美国国家科学基金会发布传感器革命》，每年度财政拨款69亿美元用于传感器基础技术 与应用研究，2022年美国发布《关键和新兴技术清单》把传感器数据处理和数据融合列为重要项目。同时，美国依托国家创新网络框架下的制造业创新研究院，推动工业智能传感器、可穿戴传感器、医疗传感器、成像传感器等新型传感器的应用研究，数据显示，世界科学仪表的前20强中，美国占了11名， 欧洲 欧洲是全球传感器行业的重要基地，技术研发与产品创新能力居于世界领先地位，2021年，欧洲国防基金的安排预算1900万欧元，将具有竞争关系10家公司组成利益共同体，共