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未来传感器技术“四”领域

2017-05-24

未来值得关注的四大领域

随着材料科学、纳米技术、微电子等领域前沿技术的突破以及经济社会发展的需求,四大领域可能成为传感器技术未来发展的重点。

一是可穿戴式应用。据美国ABI调查企业预测,2017年可穿戴式传感器的数量将会达到1.6亿。以GOOGLE眼镜为代表的可穿戴设备是最受关注的硬件创新。GOOGLE眼镜内置多达10余种的传感器,包括陀螺仪传感器、加速度传感器、磁力传感器、线性加速传感器等,实现了一些传统终端无法实现的功能,如使用者仅需眨一眨眼睛就可完成拍照。当前,可穿戴设备的应用领域正从外置的手表、眼镜、鞋子等向更广阔的领域扩展,如电子肌肤等。日前,东京大学已开发出一种可以贴在肌肤上的柔性可穿戴式传感器。该传感器为薄膜状,单位面积重量只有3g/m2,是普通纸张的1/27左右,厚度也只有2微米。

二是无人驾驶。美国IHS企业指出,推进无人驾驶发展的传感器技术应用正在加快突破。在该领域,GOOGLE企业的无人驾驶车辆项目开发取得了重要成果,通过车内安装的照相机、雷达传感器和激光测距仪,以每秒20次的间隔,生成汽车周边区域的实时路况信息,并利用人工智能App进行分析,预测相关路况未来动向,同时结合GOOGLE地图来进行道路导航。GOOGLE无人驾驶汽车已经在内华达、佛罗里达和加利福尼亚州获得上路行使权。奥迪、奔驰、宝马和福特等全球汽车巨头均已展开无人驾驶技术研发,有的车型已接近量产。

三是医护和健康监测。国内外众多医疗研究机构,包括国际著名的医疗行业巨头在传感器技术应用于医疗领域方面已取得重要进展。如罗姆企业目前正在开发一种使用近红外光(NIR)的图像传感器,其原理是照射近红外光LED后,使用专用摄像元件拍摄反射光,通过改变近红外光的波长获取图像,然后通过图像处理使血管等更加鲜明地呈现出来。一些研究机构在能够嵌入或吞入体内的材料制造传感器方面已取得进展。如美国佐治亚理工学院正在开发具备压力传感器和无线通信电路等的体内嵌入式传感器,该器件由导电金属和绝缘薄膜构成,能够根据构成的共振电路的频率变化检测出压力的变化,发挥完作用之后就会溶解于体液中。

四是工业控制。2012年,GE企业在《工业互联网:突破智慧与机器的界限》报告中提出,通过智能传感器将人机连接,并结合App和大数据分析,可以突破物理和材料科学的限制,并将改变世界的运行方式。报告同时指出,美国通过部署工业互联网,各行业可实现1%的效率提升,15年内能源行业将节省1%的燃料(约660亿美金)。2013年1月,GE在纽约一家电池生产企业共安装了1万多个传感器,用于监测生产时的温度、能源消耗和气压等数据,而工厂的管理人员可以通过iPad获取这些数据,从而对生产进行监督。

此外,荷兰壳牌、富士电机等跨国企业也都在该领域采取了行动。

传感器产业化发展的重要趋势

近年来,随着技术研发的持续深入,成本的下降,性能和可靠性的提升,在物联网、移动互联网和高端装备制造快速发展的推动下,传感器的典型应用市场发展迅速。据BCCResearch企业分析指出,2014年全球传感器市场规模预计达到795亿美金,2019年则有望达到1161亿美金,复合年增长率可达7.9%。

亚太地区将成为最有潜力的市场。目前,美国、日本、欧洲各国的传感器技术先进、上下游产业配套成熟,是中高端传感器产品的主要生产者和最大的应用市场。同时,亚太地区成为最有潜力的未来市场。英泰诺咨询企业指出,未来几年亚太地区市场份额将持续增长,预计2016年将提高至38.1%,北美和西欧市场份额将略有下降。

交通、信息通信成为市场增长最快的领域。据英泰诺咨询企业预测,2016年全球汽车传感器规模可达419.7亿欧元,占全球市场的22.8%;信息通信行业至2016年也可达421.6亿欧元,占全球市场的22.9%,且有可能成为最大的单一应用市场。而医疗、环境监测、油气管道、智能电网等领域的创新应用将成为新热点,有望在未来创造更多的市场需求。

企业并购日趋活跃。美国、德国和日本等国的传感器大型企业技术研发基础雄厚,各企业均形成了各自的技术优势,整体市场的竞争格局已初步确立(附表)。需要指出的是,大企业通过兼并重组,掌控技术标准和专利,在“高、精、尖”传感器和新型传感器市场上逐步形成垄断地位。在大企业的竞争压力下,中小企业则向“小(中)而精、小而专”的方向发展,开发专有技术,产品定位特定细分市场。据统计,2010年7月至2011年9月,传感器行业中大规模并购交易多达20多次。如美国私募股权企业VeritasCapitalIII以5亿美金现金收购珀金埃尔默企业的照明和检测解决方案(IDS)业务;英国思百吉企业以4.75亿美金收购美国欧米茄工程企业的温度、测量设备制造业务。目前,越来越多的并购交易在新兴市场国家出现。

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