隨著地緣政治風(fēng)險(xiǎn),各國國防投入,航空航天已經(jīng)各種新興應(yīng)用的快速增長,高端慣性傳感器市場正在迎來新的繁榮,甚至是達(dá)到歷史的新高度。
但是這一市場也在面臨著新的問題。
慣性傳感器的新動力雖然現(xiàn)在有很多新的概念、新的技術(shù),如云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、傳感器等等,但是我們要能透過現(xiàn)象看本質(zhì),知曉推動變革背后最基礎(chǔ)的東西是什么。
在人工智能、可靠連接以及數(shù)據(jù)分析等應(yīng)用的共同推動下,執(zhí)行效率邁上了新的臺階,而如何提高智能系統(tǒng)的自動化和智能化程度也成為發(fā)展的重中之重。
確實(shí),傳感器是很多應(yīng)用的基礎(chǔ),也是未來智能時(shí)代的需要,最為直觀的就是iPhone 4只配備4顆傳感器,而到了iPhone 8已增加至12顆。
根據(jù)IC Insights今年的數(shù)據(jù)顯示,全球市場傳感器元件銷售額在2016年成長14%,創(chuàng)下73億美元的新高紀(jì)錄;同時(shí)間執(zhí)行器元件銷售額則成長19%,達(dá)到45億美元。
而該機(jī)構(gòu)也看好該市場將持續(xù)成長,預(yù)測傳感器銷售額在接下來幾年可取得7.5%的復(fù)合年增長率(CAGR),于2021年達(dá)到105億美元規(guī)模;同時(shí)間執(zhí)行器銷售額CAGR預(yù)測為8.4%,2021年銷售額可達(dá)到68億美元規(guī)模。
其中慣性傳感器市場規(guī)模30億美元,占總體MEMS整體行業(yè)規(guī)模23%,下游應(yīng)用主要為消費(fèi)電子和汽車,消費(fèi)電子市場中MEMS傳感器的終端客戶一般是智能手機(jī)和平板。
那么高端慣性傳感器市場的情況又如何呢?
高端慣性傳感器發(fā)展的中堅(jiān)力量一直以來,國防和航空航天都是高端慣性傳感器市場的中堅(jiān)力量,今天也是如此。
雖然在2010年的時(shí)候,國防、航空航天等應(yīng)用出現(xiàn)了大幅度的放緩。
但是在過去的兩年里,得益于地緣政治風(fēng)險(xiǎn)的增加,航空業(yè)務(wù)的復(fù)興以及新興應(yīng)用的出現(xiàn),高端慣性傳感器市場也出現(xiàn)了復(fù)蘇。
尤其是在2015之后,隨著中國購買力的不斷增加,這一市場更是收益匪淺。
換言之,高端慣性傳感器市場正從艱難時(shí)期回復(fù)過來,甚至于從長期來看,將會進(jìn)入一個(gè)擁有更高市場容量的繁榮時(shí)期。
從長遠(yuǎn)來看,推動慣性傳感器市場發(fā)展的主要有以下兩個(gè)趨勢:機(jī)器人和工業(yè)應(yīng)用。
根據(jù)統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)Yole最新公布的數(shù)據(jù)顯示2017年高端慣性系統(tǒng)市場已經(jīng)超過30億美元,國防占據(jù)36%市場份額,商用航空航天占據(jù)33%市場份額,海事/航海/工業(yè)占據(jù)剩余的31%市場份額。展望未來五年,高端慣性系統(tǒng)市場的復(fù)合年增長率(CAGR)為5%。
工業(yè)和機(jī)器人中的高端傳感器
消費(fèi)類的慣性傳感器一般廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)中,但是其準(zhǔn)確度卻是差強(qiáng)人意。
而工業(yè)系統(tǒng)中的慣性傳感器則不同。
近年來,越來越多的企業(yè)開始意識到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在降低成本和提高設(shè)備效率等方面帶來的巨大好處,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為驅(qū)動市場增長的關(guān)鍵要素。
據(jù)美國市場研究機(jī)構(gòu)Navigant Research最新報(bào)告,到2027年全球工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIOT)設(shè)備、軟件和服務(wù)將突破1兆美元大關(guān)。
但是,具體來看,工業(yè)系統(tǒng)中的慣性傳感器都是為追求資源效率,臨界精確度以及提升安全性而設(shè)計(jì)的。
尤其是,傳感器是工業(yè)4.0時(shí)代的重要角色,隨著物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用推廣,越來越多的設(shè)備需要采用傳感器采集數(shù)據(jù),進(jìn)一步去挖掘數(shù)據(jù)的價(jià)值,通過數(shù)據(jù)分析提升設(shè)備效率,預(yù)測一些可能發(fā)生的事情,減少停機(jī)損失,讓工廠更貼近市場需求。
工業(yè)傳感器的應(yīng)用場景非常多,除了生產(chǎn)線的需求外,無人駕駛還是服務(wù)機(jī)器人、AR技術(shù),都需要這樣的傳感器。
在一個(gè)偌大的工廠里,縱然一個(gè)人也沒有,通過傳感器的數(shù)據(jù)的收集,控制系統(tǒng)可以監(jiān)測、反饋出上千臺機(jī)械手的運(yùn)行狀況……
今年蘋果秋季新品發(fā)布會上,蘋果推出了iPhone 8、iPhone 8 Plus、iPhone X三款手機(jī),當(dāng)庫克拿著蘋果手機(jī)“晃一晃”就可以讓它有所反應(yīng),這是因?yàn)槭謾C(jī)上面的觸摸屏、陀螺儀、加速度計(jì)等有各式各樣的傳感器。
牽一發(fā)而動全身,正是因?yàn)橹悄苁謾C(jī)的更新?lián)Q代迅猛,對手機(jī)功能多樣性的要求越來越高,在“機(jī)器換人”的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型達(dá)成共識的大背景下,帶動了工業(yè)機(jī)器人及包括感知產(chǎn)品在內(nèi)的核心零部件市場迸發(fā)式的發(fā)展。
高端慣性傳感器垂直化20多年來,硅基MEMS技術(shù)逐漸填補(bǔ)了其它高端慣性系統(tǒng)技術(shù)之間的空白,但是發(fā)展速度比預(yù)期要慢。硅基MEMS慣性傳感器為低端市場帶來了新機(jī)遇,1°/h以上的零偏穩(wěn)定性,加速了工業(yè)監(jiān)控等應(yīng)用發(fā)展。
盡管硅基MEMS技術(shù)正在將光纖陀螺儀“擠出”低端應(yīng)用領(lǐng)域,但是要“征服”零偏穩(wěn)定性小于1°/h的應(yīng)用,仍然還不太成熟。類似KVH和iXBlue等光纖陀螺儀廠商試圖提升其技術(shù)能力,與環(huán)形激光陀螺儀、硅基MEMS展開競爭。光學(xué)陀螺儀(OG)技術(shù)的內(nèi)部競爭正在發(fā)生,開環(huán)和閉環(huán)方法的環(huán)形激光陀螺儀技術(shù)也受到半球諧振陀螺儀技術(shù)在高性能應(yīng)用領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。近年來,由于兩大巨頭:諾斯洛普?格魯門(Northrop Grumman)和賽峰(Safran)的投資,半球諧振陀螺儀取得了巨大的進(jìn)步。如果這種技術(shù)的成本效益和生產(chǎn)復(fù)雜性問題在未來幾年得到迅速解決,那么將會嚴(yán)重影響環(huán)形激光陀螺儀業(yè)務(wù)。
但是,半球諧振陀螺儀的發(fā)展可能還需要時(shí)間,并且其技術(shù)訣竅(Know-how)也給其它公司帶來了很高的進(jìn)入壁壘。霍尼韋爾(Honeywell)仍然主導(dǎo)著環(huán)形激光陀螺儀市場,這主要得益于其可靠且具有成本效益的技術(shù),完全符合商用航空航天的技術(shù)要求。亞德諾半導(dǎo)體(ADI)和Silicon Sensing Systems在MEMS慣性傳感器領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位,主要面向工業(yè)應(yīng)用。
高端慣性系統(tǒng)市場的垂直化仍在繼續(xù),它是獲得競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵因素。因?yàn)榇怪闭峡梢詢?yōu)化產(chǎn)品和降低成本。不過這需要掌握整個(gè)慣性系統(tǒng)的研發(fā)和制造,包括加速度計(jì)、陀螺儀、專用集成電路(ASIC)和軟件。本報(bào)告介紹了高端慣性系統(tǒng)領(lǐng)域即將發(fā)生的變化,以及主要應(yīng)用、技術(shù)和廠商。
雖然高端慣性系統(tǒng)市場由行業(yè)巨頭主導(dǎo),但是很多機(jī)遇正在涌現(xiàn)
高端慣性系統(tǒng)市場迎來許多新機(jī)遇,包括機(jī)器人、工業(yè)自動化、自動/無人駕駛汽車、船舶、飛機(jī)和無人機(jī)、結(jié)構(gòu)監(jiān)測、可重復(fù)使用航天運(yùn)載器和微型衛(wèi)星等。預(yù)計(jì)這些應(yīng)用將使得高端慣性系統(tǒng)市場保持長期增長。很多慣性傳感器廠商都在探尋這些新機(jī)遇,并與終端用戶積極合作,以了解這些應(yīng)用對慣性系統(tǒng)的精度、體積、屏蔽、成本等方面要求。
目前,上述很多新興應(yīng)用都在研發(fā)和原型設(shè)計(jì)階段,所以需求和標(biāo)準(zhǔn)正處于定義中,并且會影響市場多年。機(jī)器人時(shí)代正在到來,許多傳感器在該領(lǐng)域競爭。慣性傳感器體系具有優(yōu)勢,必將參與到這場機(jī)器人革命之中。
中國傳感器發(fā)展的困境“產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱”、“產(chǎn)品技術(shù)水平偏低”、“產(chǎn)品種類欠缺”、“企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)能力差”,這是經(jīng)常聽到的幾個(gè)高頻詞匯。
目前國內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)的‘空心化’非常明顯,主要體現(xiàn)在兩方面,一是傳感器的內(nèi)部芯片技術(shù)都掌握在外資手里,二是傳感器這一核心部件在我國汽車產(chǎn)業(yè)鏈條中屬于整體薄弱甚至是缺失的狀態(tài)。
為何中國作為傳感器的需求大國,卻不是研發(fā)生產(chǎn)的強(qiáng)國?
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,對傳統(tǒng)傳感技術(shù)又提出了新的要求,產(chǎn)品正逐漸向微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)、無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、紅外技術(shù)、新材料技術(shù)、納米技術(shù)、陶瓷技術(shù)、薄膜技術(shù)、光纖技術(shù)、激光技術(shù)、復(fù)合傳感器技術(shù)、多學(xué)科交叉融合的方向發(fā)展。
雖然我國傳感器產(chǎn)業(yè)已由仿制、引進(jìn)逐步走向自主設(shè)計(jì)、創(chuàng)新發(fā)展階段,但傳感器在我國仍有諸多挑戰(zhàn):高端領(lǐng)域核心技術(shù)未掌握,高端人才不足,生產(chǎn)、封裝及測試的自動化、規(guī)模化能力低,缺少龍頭企業(yè),對新技術(shù)、新產(chǎn)品、新應(yīng)用的敏感度低。
中國目前在高端傳感器領(lǐng)域的缺口非常大,同時(shí)也意味著將有一塊巨大的蛋糕等著傳感器廠商們?nèi)シ郑瑖a(chǎn)傳感器產(chǎn)業(yè)任重而道遠(yuǎn)。
目前,我國自動化產(chǎn)品與國外存在很大的差距,尤其在高端工業(yè)自動化傳感器領(lǐng)域,中國幾乎是一片空白,國內(nèi)用的高端傳感器90%以上主要來自歐美、日本等技術(shù)發(fā)達(dá)國家,而且價(jià)格昂貴、貨期長,甚至禁止某些產(chǎn)品向中國銷售、禁止向中國軍工企業(yè)及高科技領(lǐng)域銷售等。
隨著經(jīng)濟(jì)環(huán)境的持續(xù)好轉(zhuǎn),市場對傳感器的需求將不斷增多,未來幾年全球傳感器市場將保持20%以上的增長速度。因此,傳感器的前景仍是一片光明,而隨著高端傳感器市場的復(fù)蘇,中國還有很多機(jī)會需要爭取!
原文標(biāo)題:高端慣性傳感器市場能否復(fù)蘇?
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