2020年紧抓10大传感器风口,开启传感器掘金时代

从2019年的发展现状来看,接下来,MEMS传感器、CMOS图像传感器、激光雷达和TWS耳机等将会是2020年传感器行业的主旋律。

  2020年伊始,传感器行业也迈向新的发展阶段。从2019年的发展现状来看,接下来,MEMS传感器、CMOS图像传感器、激光雷达和TWS耳机等将会是2020年传感器行业的主旋律。


  1、MEMS传感器

  在物联网、智能汽车、工业4.0等新兴产业迅速风靡全球的2019年,我国传感器市场仍处于小规模,无大品牌,很大程度上依赖进口等窘境,传感器俨然已经成为了“卡脖子”技术。

  这是我们的短板同时也是机遇。

  根据2019年11月和12月的不完全统计数据来看,国内资本对这些发展中的传感器企业较为关注,特别是拥有自主研发的核心技术、领域相对较为垂直的企业,例如钛深科技的压力传感器、佰为深科技的微型光纤传感器等。

  同时,值得注意的是,在这些被投的企业中,MEMS传感器厂商居多。


  物联网作为当前最具发展潜力的产业之一,给MEMS传感器带来了巨大的发展红利,智能家居、工业物联网、环境监测等物联网领域的崛起让MEMS使用量迅速攀升。数据显示,到2021年,中国MEMS传感器的年平均复合增长率超过15%,高于全球9.6%的增速。

  2、CMOS图像传感器

  随着智能手机不断升级相机模组的数量和功能,以及IoT、AI、ADAS等新技术的带动,CMOS图像传感器需求持续上扬。

  智能手机的需求升级,成为推动CMOS需求上升的主要客观因素。增加镜头有助于手机厂商在销售策略上与竞争产品拉出差距。厂商对相机模组的搭载,尤其是采用200万到500万低像素的功能镜头来增加产品的镜头数量更加积极。

  在2019年,三摄/四摄手机的比例攀升了许多,中低端手机也通过多颗低像素镜头的搭载成为双摄或三摄手机,加上部分旗舰机尝试搭载超高像素的相机模组,导致智能手机市场对于CMOS的需求攀升。


  另外,IoT、安防和汽车智能化等也是拉动CMOS需求的重要原因。过去汽车中的摄像头一般都是高档细分市场的专属,现在,普通车辆都已经配备了1~3个摄像头。据行业预测,到2025年,每辆车将安装约7~10个摄像头!

  目前CMOS感测器的主要供应商有日本Sony、南韩三星电子和被中国厂商收购的豪威科技等企业。其中,老大索尼控制着半数以上智能机图像传感器市场,索尼此前还表示,计划在截至2021年3月的三年内向图形传感器业务投资6000亿日元(约合54亿美元)。

  3、激光雷达

  在自动驾驶行业热度不小的背景下,不止2020年,往后几年,激光雷达依旧是传感器重点风口之一。

  据悉,预计到2021年,自动驾驶汽车的总量将达到44000辆。与此同时,激光雷达市场因此受益,预计将从2018年的13亿美元增长到2024年的60亿美元。其中,汽车应用占据激光雷达市场的70%份额。

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  2018~2024年激光雷达(LiDAR)市场预测

  尽管特斯拉等方认为摄像头(机器视觉)才是自动驾驶的主流,但是两者结合,对于安全要求极高的自动驾驶来说,自然更好。

  自动驾驶汽车使用多个激光雷达来映射车辆周围环境。采用激光雷达似乎是提高汽车安全系统可靠性和冗余度的必要条件,也是实现更高等级自动驾驶的先决条件。

  自2016年以来,对激光雷达技术的大规模投资连绵不断,已经超过10亿美元。这表明业界对激光雷达及自动驾驶功能产生了极大的兴趣。

  按照光束操纵方式分类,MEMS激光雷达吸引了大多数投资,其次是光学相控阵(尽管2016年之后该技术获得的投资大幅下降,但是仍然排名第二)。现在,MEMS和Flash技术似乎更受到激光雷达制造商的青睐。这两项技术前景广阔,应该迅速推向市场:宝马将于2021年推出集成MEMS激光雷达的自动驾驶汽车;大陆集团(Continental)正在推动Flash激光雷达进入汽车。

  4、智能轮胎

  轮胎作为汽车必不可少的组成部分,随着智能网联技术的发展也迎来了新的机遇。而智能制造作为国家2025计划的一个主攻方向,轮胎的智能化也正在掀起整个轮胎行业的变革。

  其实,智能轮胎的概念早已有之,早期受限于技术大多数只停留在理论层面。但近些年,随着智能网联技术应用的不断成熟,智能轮胎也开始逐渐落地,智能网联的下一个风口已现。

  所谓智能轮胎,通俗来讲就是将传感器和芯片植入轮胎中,通过对轮胎生产到使用进行全程监测,不仅能实现对轮胎整个生命周期的跟踪和质量保障,对于轮胎厂家而言也能降低轮胎制造和改进成本,提升包含设计、生产、销售以及服务的工作效率。而目前已经广泛应用的胎压监测功能,其实就是智能轮胎最基本的功能应用。除了胎压监测以外,智能轮胎还包含了胎温监测、轮胎摩擦监测、爆胎预警与控制、轮胎状态自动调节等众多组成部分。


  国内轮胎制造行业相比海外,在技术上一直处于相对落后的状态。但随着技术壁垒的不断打破,智能网联技术以及5G技术的逐渐成熟和落地。智能网联技术与轮胎相结合打造出的智能轮胎,会成为国内轮胎厂商缩短差距重要的突破口。

  5、射频功率放大器(PA)和GaN器件等5G设备

  随着5G的逐渐成熟和落地,智能移动终端、基站端及IOT设备射频PA将稳健增长。射频功率放大器(PA)作为射频前端发射通路的主要器件,通常用于实现发射通道的射频信号放大。而GaN器件则以高性能特点目前广泛应用于基站、雷达、电子战等军工领域。在5G时代需求下,他们将迎来爆发式增长。


  5G将推动PA量价齐升。功率放大器(PA)是一部手机最关键的器件之一,它直接决定了手机无线通信的距离、信号质量,甚至待机时间,是整个射频系统中除基带外最重要的部分。

  在量方面,4G时代,智能手机一般采取1发射2接收架构,预测5G时代,智能手机将采用2发射4接收方案,未来有望演进为8接收方案;在价方面,4G多模多频手机所需的PA芯片为5-7颗,预测5G手机内的PA芯片将达到16颗之多,价值量超过7.5美元。

  而随着5G基站PA市场的数倍增长,高频GaN也将大有可为。

  4G基站对应的射频PA需求量为12个,5G基站对应的PA需求量高达192个。高频应用领域,5G基站GaN射频PA将成为主流技术,逐渐侵占传统LDMOS的市场,GaAs器件份额变化不大。MIMOPA年复合增长率将达到135%,射频前端模块的年复合增长率将达到119%。

  还有在窄带物联网PA领域,IOT设备射频前端迎来发展新机遇,超宽带、低电压、极端温度和低成本是重点要考虑的方向。

  6、TWS耳机

  2019年,TWS行业翻倍增长。由于蓝牙5.0标准具备更快更远的传输能力,TWS产品大受欢迎,TWS耳机市场用户量大幅增长。市场调查机构Counterpoint Research表示,预计今年全球TWS出货量将达1.2亿台,年增长率超过160%,并且预计2020年全球TWS出货量将达2.4亿台,继续保持翻倍增长。


  更有机构预测,以苹果Air Pods为首的TWS耳机市场未来5年出货量将突破10亿只,这个新兴的无线充市场体量仅次于手机,位居第二。

  庞大的需求量刺激无线充接收市场,无线充行业很快将迎来新一轮的增长节点。

  据充电头网不完全统计,截止2019年11月,已有19家热门品牌推出了24款搭载无线充电的TWS耳机,包括:Anker、苹果、阿思翠、用维、B&O、大康、海威特、荣耀、华为、小鸟音响、脉歌、魅族、魔浪、QCY、Rowkin、三星、山灵、沁音、1MORE万魔等。当然这还只是热门品牌,市面支持无线充的TWS耳机真实数量远超这一数字。

  TWS耳机不仅搭载无线充电功能,而且还标配无线充电盒,未来,小功率无线充电RX接收芯片方案市场即将迎来爆发。

  据国内知名传感器企业歌尔股份2019年三季报显示,三季度单季营收同比增长50.38%,归母净利润同比增长12.13。三季度业绩高增长主要源于两点,一是TWS和只能穿戴产品业务增长带动收入高增长;二是TWS耳机良率持续提升带动整体盈利能力提升。即TWS耳机是近期歌尔营收增长的重大功臣。另外,中银国际证券预计TWS产品的强劲需求将奠定歌尔未来两年的业绩增长基础。

  7、智能可穿戴

  智能可穿戴设备的核心技术,如人机交互体验、智能传感技术、柔性电子技术等,都离不开传感技术的发展。而得益于可穿戴设备种类的增加、产品技术的渐趋成熟、用户体验的提升和价格的下降等多重因素,近年来可穿戴设备概念持续火热。2018年,全球可穿戴设备出货量达到1.72亿台,同比增长27.5%;其中,中国可穿戴设备出货量为7320万台,同比增长28.5%,市场规模庞大。

  在我国传感器市场的应用结构中,可穿戴设备相关领域的市场份额约占20%。在中国可穿戴设备产品产量增长的保障下,相关传感器例如加速度传感器、温湿度传感器和生物传感器等占据了较大的市场份额。随着物联网技术的不断提升,未来图像传感器、距离传感器、生物传感器等产品的市场份额将会进一步提升。

  目前,智能定位、移动支付等技术已经广泛出现在可穿戴设备中,但可穿戴设备后续的技术发展,也是用户一直在关注的。而产品便捷性和功能性成为决定消费的主要因素,用户需求对可穿戴设备的发展提出了更高的要求。根据调查,用户关注的功能按重要性排列,依次包括:GPS跟踪、时间显示、设备找寻、感应充电、智能提醒、提醒来电、提醒闹钟、卡路里燃烧计算、睡眠监测、血压测量、计步器、疾病检测等方面。未来可穿戴传感器可向这些方面发展。

  8、3D扫描仪

  三维扫描仪(3D scanner)3D扫描仪能对物体进行高速高密度测量,输出三维点云(Point Cloud)供进一步后处理用。应用场景非常广泛,可应用于工业设计、瑕疵检测、地貌测量、生物信息、电影制片、游戏创作素材等领域。


  据QYR调查结果显示,2018年全球三维扫描仪市场总值达到了113亿元,预计2025年可以增长到178.6亿元,年复合增长率(CAGR)为0.06。在全球范围内,预计亚太地区预计复合年增长率最高。亚太地区是三维激光扫描仪的潜在市场,因为该地区包括中国和印度等发展中经济体,这些国家在3D扫描应用方面具有巨大的潜力。

  如今商用的3D扫描仪已经出现,但价格高达数千美元。市场需求大,但价格高昂,意味着随着技术的发展,成本的下降,未来3D扫描仪的市场,尤其是消费级市场将会进一步打开。

  目前三维扫描仪厂商Hexagon,Trimble Navigation和Faro Technologies占有最高的市场产值份额(37.32%),是全球领先的三维扫描仪供应商。

  9、智慧城市

  自从“十三五”规划发布后,智慧城市及物联网的建设计划再次将传感器推上了风口浪尖。综合当下局势,不论是中国,还是全世界,建设智慧小区已然成为不可逆转的趋势。

  智慧城市的基本要求是城市当中物物相连,每一个需要识别和管理的物体上,都需要安装与之对应的传感器。因此,传感器的升级换代成为智慧城市能否快速发展的关键。

  传感器作为智慧城市的“桥梁”,未来也必然会迎来产业大爆发。

  据预测,再过十年,全球智慧城市接入的传感器终端将达到400亿个。毫无疑问,智慧城市将成为传感器行业的又一个千亿级市场。在智能电网、智能交通、智能安防等城市生活各个领域,相关智慧城市的实质性建设与试点规划工作已经在逐步展开。


  10、智慧零售

  近年来,随着移动支付、人工智能、数字化供应等科技的融入,国内的无人超市、无人货架等新零售业态相继出现,智慧零售时代来临。

  在智慧零售里,大量使用图像识别传感器、数据识别传感器、条形码、RFID等采集数据的设备,连接成强大的智能传感器网络。再结合5G、云计算、大数据、AI等技术开发出更多智慧零售的应用,深度运用到“消费者服务、商品运营、场景体验、门店管理”之中,提高零售产业的运营效率,进一步深化全场景零售,打造零售新生态。

  未来智慧零售前景十分广阔。据相关数据预测,到2035年人工智能可以给批发零售业带来超2万亿美元的额外增长,即额外增长36%,人工智能的崛起也将加速零售业智能化转型。



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枭枭

集成电路设计行业资深记者,传感器专家网专栏编辑。