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[摘要]人类社会对传感器提出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力,而现代科学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。随着传感器集成化、智能化、网络化速度加快,将对人们的生活产生极大的改变。本文根据全球传感器市场的发展现状,介绍了国内外传感器市场的差距以及其发展趋势,并针对我国实际发展情况,提出了相应的建议。
[关键词]传感器市场;发展趋势;集成化;智能化;网络化
传感器作为现代科技的前沿技术,被认为是现代信息技术的三大支柱之一,也是国内外公认的最具有发展前途的高技术产业。人类社会对传感器提出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力,而现代科学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。全球传感器市场正在以迅猛之势日益发展,本文将对此作具体介绍,了解国内外传感器市场的发展现状和趋势,以利于结合我国发展情况,采取相应有效措施,加速我国传感器行业的产业化步伐。
一、全球传感器市场发展现状
(一)全球传感器总量规模
近年来全球传感器产业取得了飞速发展。2010年中国物联网产业市场规模达到2000亿元。至2015年,中国物联网整体市场规模将达到7500亿元,年复合增长率将超过30%。全球传感器产业从中直接受益,全球3000多家传感器制造商的总销售额在2008年时为506亿美元,而2010年的总销售额超过600亿美元。
(二)全球传感器市场变化情况
东欧、亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区,而美国、德国、日本依旧是传感器市场分布最大的地区。就世界范围而言,传感器市场上增长最快的依旧是汽车市场,占第二位的是过程控制市场,通讯市场前景被十分看好。
一些传感器市场,比如压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器已表现出成熟市场的特征。流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大,分别占到整个传感器市场的21%、19%和14%。传感器市场的主要增长来自于无线传感器、MEMS传感器、生物传感器等新兴传感器。其中,无线传感器在2007 -2010年复合年增长率超过25%。
二、国内传感器市场现状
(一)国内外的差距
传感器是物联网信息采集基础,处于产业链上游,在物联网发展之初受益较深。物联网应用已从政府政策扶持进入市场导入期,但传感器已成为我国物联网发展瓶颈。据分析,我国传感器行业发展落后,国内传感器需求,尤其是高端需求严重依赖进口,国产化缺口巨大,目前传感器进口占比80%,传感器芯片进口占比达90%,国产化需求迫切。
(二)我国传感器产业取得的新进展
一是在数量方面,通过多年的积累,随着装备的改进,产能在近几年得到了突飞猛进的发展,几乎以每年近一倍的速度在增长;二是在品种方面,除少数品种外,目前国内能够生产多数品种的产品,并向集成化、智能化、网络化方向发展;三是在质量方面,国内厂商开发的多数产品性能能够满足工程需要,产品质量开始接近国外产品水平;四是在新产品方面,由于创新能力小,以及工艺技术和加工手段的差距,我国企业自主研发的新产品少。
(三)我国传感器产业面临的问题
原创技术少、新型加工手段缺少、工艺装备落后、持续发展的体系没有建立起来。新型传感器的产业化速度慢,仍困扰着众多传感器企业。产品更新换代是行业持续发展的源泉,传感器正向更多领域拓展,这些领域不断增长的需求,要求新型传感器产品不断地涌现。网络的应用,IT业的迅速发展,也对传感器新品提出更多要求,因此本土传感器还有太多的地方需要学习和提高。在技术方面,我国传感器核心技术缺乏,成为行业发展、甚至物联网产业进步的阻碍力量。在企业方面,我国传感器企业规模普遍较小,很难和世界级大型公司竞争。在政策方面,我国行业专业激励政策不明确,企业不易得到辅助。在市场方面,我国传感器产业面临中高端依赖进口、低端价格战和同质化竞争的局面。
三、传感器技术动向
传感器技术是现代科技的前沿技术,其水平高低是衡量一个国家科技发展水平的重要标志之一。通过多国展会,我们不难发现,传感器技术已经从传统的物性型向集成化、多功能化、数字化、智能化、系统化、网络化发展,并不断应用新材料。应用领域也从高技术和军事领域迅速转移到传统基础工业改造、大型工程系统配套、汽车电子化配套、家电控制系统、医疗卫生、健康保健、环保监测治理等国民经济的各个领域。
(一)传感器的集成化和多功能化
传感器集成化,即将传感器、信号处理器、控制系统、电源系统等产品一体化,作为投入市场的初始产品,才能获取行业的重视,满足市场需求。已经获得广泛应用的多功能硅压力差压传感器是小型集成化的典型。它是在4mm×4mm的硅片上,采用微电子平面工艺和微机械加工工艺,采用三坯双岛的复合敏感结构,实现了差压、静压和温度三个参数的同时测量。
(二)传感器的数字化和智能化
传感器的数字化和智能化的出现是传感器产业又一次突破,也成为当今传感器行业发展的重要发展方向之一。智能传感器将微处理、通信总线接口、信息检测、信息处理和信息传输等功能一体化,并自行进行补偿、校正、故障排除,将只能进行单一检测、单一功能的传统传感器与智能化技术相结合,实现传感器的多种测量、多种变量的特性。另外数字传感器内部结构简单,利用纯数字电路进行测量,抗干扰性强。随着计算机技术的发展,使传感器的数字化和智能化得到了最大意义的体现,具有更大的发展潜力和空间。
(三)传感器的系统化和网络化
传感器的系统化和网络化是必然,智能化传感器的发展,为传感器测控网络的实现提供了技术基础,网络技术和传感器技术的结合,使传感器随着无所不在的计算机网络的发展而发展。这种技术上的飞跃不仅使传感器的性能大大提高,而且将带来高额的技术附加值。要实现无所不在的参数检测,传感器向网络化发展将成为今后研究的热点,它将为系统的扩充提供极大的方便,减少现场布线的复杂性和电缆的数量。网络传感器是以嵌入式微处理器为核心,集成了传感器、信号处理器和网络接口的新一代传感器。在网络传感器中,采用嵌入式技术和集成技术,使传感器的体积减小,抗干扰性能和可靠性提高;微处理器的引入,使网络化传感器成为硬件和软件的结合体,根据输入信号进行判断、决策、自动修正和补偿,提高了控制系统的实时性和可靠性;网络接口技术的应用,为系统的扩充提供了极大的方便,减少了现场布线的复杂性和电缆的数量。
四、传感器市场需求及产业发展趋势
(一)市场需求情况
在信息化社会,几乎没有任何一种科学技术的发展和应用能够离得开传感器和信号检测技术的支持,为实现对传统产业的改造,提高原材料的利用率、降低能耗、提高产品质量以及提高劳动生产率和经济效益,各个企业将大量需要工业控制传感器;随着国家对环保工程的高度重视,环保工程中所需各类传感器的需求更加旺盛;“西部开发”工程以及“西电东送”、“西气东输”等重点工程的进展,将大幅度拉动传感器的需求增长;消费类用传感器将呈现持续稳定增长势头,并且在未来的十至二十年中,随着家用电器将在农村中普及,城镇家庭中将进入更新换代期,新一代家用信息电器、办公用信息产品的需求,决定了传感器在消费类市场的繁荣势头。同时,传感器市场需求的产品结构将向着增加投资类产品的比例发展,其中设施农业、环保、医疗卫生以及仪器检测用传感器将有更广阔的新市场。
(二)产业发展趋势
2011年,传感器得到了广泛的应用。但就物联网发展而言,传感器企业尚未形成产业规模,传感器应用和产业发展目前仍处于初级阶段。