本文來自中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院編撰的中國智能傳感器發(fā)展戰(zhàn)略，該報告在工信部指導(dǎo)下編寫，編寫專家來自智能傳感器“產(chǎn)、學(xué)、研、用”等各個領(lǐng)域相關(guān)企事業(yè)單位。

本文選取報告主要部分，按各種技術(shù)分類深入梳理我國各種傳感器技術(shù)的行業(yè)狀況、應(yīng)用特點、企業(yè)情況等，并且基于全面而權(quán)威的數(shù)據(jù)，提出了許多精辟的觀點和對我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)的看法，推薦！

因原報告寫于2019年，部分引用數(shù)據(jù)較落后，在不影響原文的前提下，小編替換相關(guān)數(shù)據(jù)為最新資料，以提供最新的數(shù)據(jù)信息，各處替換文中已注明。

本文涵蓋8大傳感器技術(shù)，可按以下目錄獲取對應(yīng)傳感器信息：

1、壓力傳感器

1）MEMS技術(shù)

2）其他技術(shù)（陶瓷、濺射薄膜、微熔、應(yīng)變片、藍(lán)寶石、壓電、光纖和諧振等）

2、慣性傳感器

1）加速度計

2）陀螺儀

3、磁傳感器

4、麥克風(fēng)

5、光學(xué)傳感器

1）可見光傳感器

2）紅外傳感器

6、溫度傳感器

7、指紋傳感器

8、氣體和顆粒物傳感器

1、壓力傳感器

根據(jù)工藝和工作原理不同分為MEMS 壓力傳感器、陶瓷壓力傳感器、濺射薄膜壓力傳感器、微熔壓力傳感器、傳統(tǒng)應(yīng)變片壓力傳感器、藍(lán)寶石壓力傳感器、壓電壓力傳感器、光纖壓力傳感器和諧振壓力傳感器。

1）MEMS 技術(shù)

MEMS 壓力傳感器量程一般在 1kPa～100MPa 之間，具有小型化、可量產(chǎn)、易集成等優(yōu)點，市場需求量最大、應(yīng)用領(lǐng)域最廣，是智能壓力傳感器的重要載體。

MEMS 壓力傳感器技術(shù)現(xiàn)在已較為成熟，基本可以分為壓阻式和電容式兩類，據(jù)推斷該領(lǐng)域不會出現(xiàn)較大的技術(shù)突破，主要是漸進式的技術(shù)改進，像所有半導(dǎo)體產(chǎn)品一樣，微型化是重要發(fā)展方向。

典型應(yīng)用主要包括汽車電子，如汽車發(fā)動機系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和后處理系統(tǒng)等，智能手機、無人機、可穿戴設(shè)備的高度計（氣壓計），石油、電力、軌道交通工業(yè)過程控制和狀態(tài)監(jiān)測壓力傳感器，航空航天氣流壓力檢測等。

根據(jù) Yole 的數(shù)據(jù)，2018-2026 年全球 MEMS 壓力傳感器市場規(guī)模從 18.60 億美元增 長至 23.62 億美元，年均復(fù)合增長率為 3.03%；出貨量從 14.85 億顆增長至 21.83 億顆， 年均復(fù)合增長率為 4.93%。（注：此處數(shù)據(jù)為最新替換，數(shù)據(jù)來自Yole）

▲圖表來自歌爾微招股書

汽車電子是 MEMS 壓力傳感器最大的應(yīng)用市場，據(jù)估計國內(nèi)每年需求量達(dá)到數(shù)億只，其中動力傳動系統(tǒng)應(yīng)用占壓力傳感器總量的 50%以上，安全系統(tǒng)、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)等也用到較多的壓力傳感器。當(dāng)前在節(jié)能減排和自動駕駛的需求驅(qū)動下，壓力傳感器在汽車的燃油蒸發(fā)排放系統(tǒng)、柴油顆粒過濾器等用量激增，這一市場需求在中國尤其強烈。

由于智能手機和平板電腦的迅速普及，消費電子已成為壓力傳感器的第二大應(yīng)用市場，據(jù)估計國內(nèi)每年需求量也達(dá)到數(shù)億只，但大多依賴進口，隨著近些年 MEMS 壓力傳感器成本和功耗的降低，其在可穿戴設(shè)備、無人機和智能家居等領(lǐng)域需求迅速擴大。

在醫(yī)療與工業(yè)市場，MEMS 壓力傳感器保持中等的增長速度，但有一例外是新型醫(yī)用智能吸入器(medical smart inhalers，介于醫(yī)療電子市場與消費電子市場之間)，為未來醫(yī)療消費物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展鋪平了道路。航空電子與高端應(yīng)用雖然是小眾市場，但得益于動態(tài)飛行器(the dynamic aircraft) 與 MEMS 技術(shù)的大力發(fā)展，目前也顯示出較快的增長速度。

在不同的應(yīng)用行業(yè)，MEMS 壓力傳感器的競爭態(tài)勢不盡相同，市場份額最大的汽車電子與消費電子應(yīng)用中，主要廠商都是大型集團。

汽車電子市場常采用垂直整合方式提高效益，而消費電子市場由于太小且分散的特點，沒必要采取這種方式，競爭態(tài)勢基本分為三個層次：

博世(Bosch)是最具重量級的領(lǐng)導(dǎo)者，集聚了這兩個應(yīng)用市場的所有產(chǎn)品的產(chǎn)量，形成了規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)，降低了成本，這是其最大的競爭優(yōu)勢。

其他大型廠商如英飛凌(Infineon)、森薩塔(Sensata)、電裝(Denso)、邁來芯(Melexis)等只專注在汽車電子市場，而意法半導(dǎo)體(ST Microelectronic)與阿爾卑斯電氣(ALPS)只專注在消費電子市場。泰科電子(TE Connectivity)與恩智浦（NXP）同時參與這兩大應(yīng)用的競爭。

在工業(yè)、醫(yī)療、航空電子與高端應(yīng)用市場，主要競爭對手比較相似，大多數(shù)廠商都會采取進入多個細(xì)分市場和加入增值模塊來擴大自己的業(yè)務(wù)及提升競爭力。也有少數(shù)公司只專注在航空電子及高端市場領(lǐng)域，如美國的庫力特(Kulite)。

國內(nèi)生產(chǎn) MEMS 壓力傳感器的企業(yè)眾多，專注于 MEMS 壓力傳感器的部分企業(yè)情況：

▲我國部分 MEMS 壓力傳感器企業(yè)情況

2）其他技術(shù)

從產(chǎn)品用量來看，陶瓷壓力傳感器是除 MEMS 壓力傳感器外用量最大的種類，耐腐蝕的優(yōu)點使其廣泛應(yīng)用于汽車電子和工業(yè)電子，如汽車的發(fā)動機系統(tǒng)、暖通空調(diào)系統(tǒng)、柴油尿素包，工業(yè)制冷系統(tǒng)等，國內(nèi)年需求量約為數(shù)千萬只。

濺射薄膜壓力傳感器和微熔壓力傳感器環(huán)境適應(yīng)性較強，主要用于汽車電子和工業(yè)電子。

傳統(tǒng)應(yīng)變片技術(shù)制作的壓力傳感器逐漸被 MEMS 技術(shù)和濺射薄膜技術(shù)所取代，但由于具備形狀可變靈活應(yīng)用的特點，目前在計量等一些有特殊要求的領(lǐng)域仍在使用。

藍(lán)寶石壓力傳感器、壓電壓力傳感器、光纖壓力傳感器和諧振壓力傳感器具備耐高溫、耐惡劣環(huán)境等強環(huán)境適應(yīng)性，一般多用于國防軍工、航空航天、石油勘探等領(lǐng)域，國內(nèi)主要廠商集中在相關(guān)高校與科研院所。

2、慣性傳感器

慣性傳感器是一種運動傳感器，主要用于測量物體在慣性空間中的運動參數(shù)。慣性傳感器依據(jù)敏感量的不同分為加速度計和陀螺兩大類。

慣性傳感器市場最早由國防、航空航天等慣性導(dǎo)航應(yīng)用推廣而來，按照測量精度可分為高端應(yīng)用市場和低端應(yīng)用市場。

低端應(yīng)用市場產(chǎn)品特點是價格較低、用量較大、性能要求較低，主要包括消費電子、汽車電子、工業(yè)自動化等；高端應(yīng)用市場產(chǎn)品特點是精度要求較高、價格較貴、用量較小等，主要包括，國防和商業(yè)航天等軍用級和宇航級電子產(chǎn)品，如導(dǎo)彈、火箭導(dǎo)航，飛機、導(dǎo)彈飛行或姿態(tài)控制，潛水艇、軍艦等姿態(tài)控制等等。

目前高端慣性系統(tǒng)市場迎來許多新機遇，包括機器人、工業(yè)自動化、自動/無人駕駛汽車、船舶、飛機和無人機、結(jié)構(gòu)監(jiān)測、可重復(fù)使用航天運載器和微型衛(wèi)星等。預(yù)計這些應(yīng)用將使得高端慣性市場保持長期增長。

1）加速度計

加速度計按照自由度分為單軸、雙軸、三軸加速度計，其中三軸加速度計市場占有率最高，加速度計和陀螺儀、磁力計多組合應(yīng)用（加速度計與陀螺儀組合構(gòu)成慣性測量單元，加速度計、陀螺儀和磁力計組合構(gòu)成電子羅盤），以達(dá)到集成化、多功能的運動檢測。

加速度計的主要類型有MEMS 加速度計、石英撓性加速度計、壓電加速度計和光纖加速度計。

MEMS 加速度計是智能加速度計的主要實現(xiàn)形式，占據(jù)了最大的市場份額，其中消費電子是最大的應(yīng)用市場，預(yù)估年用量在數(shù)十億只左右，廣泛用于智能手機、可穿戴設(shè)備的方向顯示、運動檢測，AR/VR設(shè)備的人體運動軌跡捕捉，無人機的導(dǎo)航與運動檢測等。

MEMS 加速度計在汽車的慣導(dǎo)系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、防抱死剎車系統(tǒng)中也有著大量需求，年需求量億只以上。尤其在自動駕駛解決方案中，需要將慣性測量單元（由加速度計和陀螺儀組成）和 GPS 等絕對定位系統(tǒng)融合使用，一方面可驗證 GPS 定位結(jié)果的自洽性，另一方面可在 GPS 信號消失的區(qū)域繼續(xù)提供持續(xù)若干秒的亞米級定位精度，為自動駕駛汽車爭取寶貴的異常處理時間，是自動駕駛系統(tǒng)在定位領(lǐng)域的最后一道防線。

壓電式加速度計具有測量范圍廣、耐高溫、高頻響等特點，主要用于工業(yè)過程測量控制、振動試驗設(shè)備監(jiān)測、航空航天發(fā)動機監(jiān)測等。

光纖加速度計的主要特點是一根光纖可布設(shè)多點，成本大大降低，目前國內(nèi)技術(shù)已能達(dá)到國際先進水平。

石英撓性加速度計能達(dá)到較高的精度和穩(wěn)定性，主要應(yīng)用在國防軍工、航天航空的慣導(dǎo)制導(dǎo)等系統(tǒng)。

2）陀螺儀

陀螺按照工作原理和結(jié)構(gòu)特點分為MEMS 陀螺、光纖陀螺、激光陀螺、壓電陀螺、半球諧振陀螺等。

同加速計類似，MEMS 陀螺是智能化陀螺儀的主要實現(xiàn)方式，它的精度雖然不如光纖陀螺、激光陀螺等高端產(chǎn)品，但其體積小、功耗低、易于數(shù)字化和智能化，特別是成本低，易于批量生產(chǎn)，非常適合手機、汽車、醫(yī)療器材等需要大規(guī)模生產(chǎn)的設(shè)備。

光纖陀螺、激光陀螺、壓電陀螺、半球諧振陀螺等高精度陀螺用量小、成本高，主要用于國防軍工、航空航天等高端慣性領(lǐng)域，幾種技術(shù)間競爭較為激烈。

陀螺儀能提供準(zhǔn)確的方位、水平、位置、加速度等信號，以便駕駛員或自動導(dǎo)航儀控制飛機、艦船等航行體按一定的航線飛行，而在導(dǎo)彈、衛(wèi)星運載器或空間探測火箭等航行體的制導(dǎo)中，則可直接利用這些信號完成航行體姿態(tài)控制和軌道控制。

在傳感器中陀螺儀屬于技術(shù)門檻較高的產(chǎn)品，工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資成本高，產(chǎn)品研發(fā)工作主要集中在高校和科研院所，國內(nèi)具有自主設(shè)計能力并實現(xiàn)量產(chǎn)的企業(yè)較少。

我國部分慣性傳感器企業(yè)情況：

3、磁傳感器

磁傳感器是通過感測磁場強度、磁場分布、磁場擾動等來精確測量電流、位置、方向、角度等物理參數(shù)，廣泛用于消費電子、現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)、汽車和高端信息化裝備中。

磁傳感器主要實現(xiàn)技術(shù)包括霍爾技術(shù)(Hall Technology)、各項異性磁阻技術(shù)(AMR Technology)、巨磁阻技術(shù)(GMR Technology)、隧道結(jié)磁阻技術(shù)(TMR Technology)等。

目前市場上主要的磁傳感器芯片是基于霍爾效應(yīng)（全球市場占有率 70%）開發(fā)的。XMR 技術(shù)最大的優(yōu)勢是高靈敏度及精準(zhǔn)度。

傳統(tǒng)基于霍爾技術(shù)的磁傳感器市場的大型廠商，如AKM 、Allegro、Melexis、TDK、Diodes、Honeywell 等都在將 XMR 技術(shù)用于各自的產(chǎn)品中， 并推動 XMR 發(fā)展，市場占有率有望從 2016 年的 27%發(fā)展到 2022 年的31%。霍爾技術(shù)目前仍然非常有效，由于成本較低，仍然是市場上大多數(shù)應(yīng)用的優(yōu)先選擇。

四代磁傳感器的技術(shù)發(fā)展歷程與基本原理：

▲磁傳感器技術(shù)發(fā)展歷程與基本原理

總體上看，磁傳感器市場預(yù)計將從 2021 年的 2.6B 美元增長到 2027 年的 4.5B 美元，復(fù)合年增長率為 9% 。（注：此處數(shù)據(jù)為最新替換，數(shù)據(jù)來自Yole）

汽車市場是磁傳感器最大的應(yīng)用市場，傳統(tǒng)的汽油汽車上磁傳感器的用量約為 20～30個，由于混合動力汽車更高的電流控制需求，磁傳感的用量將達(dá)到 35個以上。

磁傳感器可用于位置和速度傳感、開關(guān)控制、電流傳感等，未來隨著自動駕駛汽車可靠性要求的提高，動力總成系統(tǒng)和輔助無刷電機系統(tǒng)對磁傳感器的可靠性提出了更高的需求。

磁傳感器在工業(yè)控制、交通、智能家居、消費電子等領(lǐng)域的應(yīng)用較汽車領(lǐng)域更為分散，且單價更高。

隨著智能手機市場趨于飽和，用于電子羅盤的磁傳感器近年的銷量也趨于穩(wěn)定，主要應(yīng)用于手機中的電子地圖與 GPS。但在可穿戴設(shè)備、無人機、機器人等新興應(yīng)用領(lǐng)域有著較高的市場潛力。

▲MEMS 磁傳感器市場分布及預(yù)測

國內(nèi)用于消費類電子產(chǎn)品的 AMR 磁傳感器已有美新半導(dǎo)體有限公司實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，而用于現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)、汽車和高端信息化裝備的 AMR 磁傳感器主要依靠進口美國霍尼韋爾、日本村田、德國Sensitec 公司的產(chǎn)品。

國內(nèi)暫無 GMR 磁傳感器制造商，用于高端信息化裝備的 GMR 磁傳感器主要依靠進口美國 NVE、德國 Sensitec 公司的產(chǎn)品。

TMR 磁傳感技術(shù)已被國外硬盤巨頭希捷國際、西部數(shù)據(jù)和TDK 三家公司廣泛應(yīng)用于硬盤磁頭，無論是實驗室研發(fā)還是規(guī)模化生產(chǎn)其技術(shù)成熟性已得到了較為可靠的論證。江蘇多維科技有限公司建有完整的 TMR 磁傳感器芯片研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化平臺，能實現(xiàn)隧道結(jié)材料體系和 TMR 芯片的完全自主設(shè)計及規(guī)模化生產(chǎn)。

我國部分磁傳感器企業(yè)情況：

4、麥克風(fēng)

隨著 Alexa、Cortana、Siri 等智能語音控制功能的出現(xiàn)，麥克風(fēng)在智能終端的需求迅速擴大，核心技術(shù)發(fā)展方向包括語音識別、噪聲消除、身份識別等。

麥克風(fēng)實現(xiàn)技術(shù)主要分為兩類，MEMS 麥克風(fēng)和傳統(tǒng)的駐極體麥克風(fēng)（ECM）。MEMS 麥克風(fēng)憑借微型化、低功耗等特性更好滿足智能手機、智能音箱、智能耳機、機器人等應(yīng)用的語音交互需求。

相比之下，ECM 麥克風(fēng)盡管具有高信噪比、一致性好等特點，但成本優(yōu)勢漸弱，在語音交互普及的浪潮中被替代的趨勢越來越明顯。

2016 年，MEMS 麥克風(fēng)市場接近 68 億元人民幣($1B)，出貨量年復(fù)合增長率(CAGR)為 11.3%。駐極體麥克風(fēng)市場 48 億人民幣($700M)，出貨量年復(fù)合增長率(CAGR)為-2.6%。

麥克風(fēng)的市場規(guī)模及預(yù)測：

▲麥克風(fēng)市場規(guī)模及預(yù)測

根據(jù) Yole 的數(shù)據(jù)，2018-2026 年全球 MEMS 聲學(xué)傳感器市場規(guī)模從 11.53 億美元增長至 18.71 億美元，年均復(fù)合增長率為 6.24%；出貨量 從 52.98 億顆增長至 111.15 億顆，年均復(fù)合增長率為 9.70%，均呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的態(tài)勢。（注：此處數(shù)據(jù)為最新替換，數(shù)據(jù)來自Yole）

▲圖表來自歌爾微招股書

全球 MEMS 麥克風(fēng)的主要供應(yīng)商有樓氏電子(Knowles)、 歌爾股份(Goertek)和瑞生科技(AAC)。三家約占全球 MEMS 麥克風(fēng)市場的 70%以上。

在全部智能傳感器種類中，我國 MEMS 麥克風(fēng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平相對較高。根據(jù) Yole 數(shù)據(jù)，全球排名前 30 的傳感器廠商中，中國國內(nèi)僅有歌爾微電子（Goermicro，原歌爾股份分拆的MEMS業(yè)務(wù)子公司，排名第8）、瑞聲科技（AAC，排名21）、高德紅外（Guide IR，排名29）進入榜單。歌爾微已超過樓氏電子成為全球最大MEMS麥克風(fēng)企業(yè)。（注：此處數(shù)據(jù)為最新替換，數(shù)據(jù)來自Yole）

我國部分 MEMS 麥克風(fēng)企業(yè)：

5、光學(xué)傳感器

光學(xué)智能傳感器按照感測波段的不同分為可見光傳感器、紅外光傳感器和紫外光傳感器等，其中可見光圖像傳感器占據(jù)了最大的市場份額，也是智能傳感器中價值較高的產(chǎn)品。

1）可見光傳感器

可見光傳感器主要包括化合物可見光傳感器、硅 PN 結(jié)型可見光傳感器和硅陣列型可見光傳感器（即圖像傳感器）。其中化合物可見光傳感器和硅 PN 結(jié)型可見光傳感器主要用于手機、電腦、儀表盤等顯示設(shè)備的光線感知和自動調(diào)節(jié)，國內(nèi)制造技術(shù)已較為成熟，年需求量在數(shù)億只左右。

圖像傳感器主要實現(xiàn)方式有 CMOS 和 CCD 兩種技術(shù)，CCD 圖像傳感器具備成像質(zhì)量高、靈敏度高、噪聲低、動態(tài)范圍大的優(yōu)勢，但由于成本較高、功耗大且讀取速度較慢，主要用于航空航天、天文觀測、掃描儀等成像質(zhì)量需求較高的領(lǐng)域，主要生產(chǎn)單位為相關(guān)科研院所。

CMOS 圖像傳感器成本僅為 CCD 圖像傳感器的 1/3 左右、功耗低且讀取方式簡單，廣泛應(yīng)用于手機攝像頭、數(shù)碼相機、AR/VR 設(shè)備、無人機、先進駕駛輔助系統(tǒng)、機器人視覺等領(lǐng)域。

CMOS 圖像傳感器產(chǎn)業(yè)的快速增長首先來自于雙攝像頭技術(shù)在手機行業(yè)的發(fā)展。消費市場迅速接受了雙攝像頭的設(shè)計，手機背面的雙攝像頭改善了圖像的解析度及低光下拍照的性能，雙攝像頭也被設(shè)計在手機正面，支持人臉識別、虹膜識別及 3D 識別等。移動設(shè)備制造商之間的競爭和差異化與 CMOS 圖像傳感器的性能水平息息相關(guān)。

同時，ADAS 防碰撞攝像頭與 360 度輔助停車攝像頭等市場的發(fā)展，極大推動了 CIS 產(chǎn)業(yè)在汽車行業(yè)的發(fā)展。在安防領(lǐng)域 CMOS 圖像傳感器市場也較為活躍、發(fā)展快速，中國市場緊密參與且扮演著越來越重要的作用。

CMOS 圖像傳感器市場占有率前三的制造商是索尼（42%）、三星（20%）、豪威科技（11%），我國 CMOS 圖像傳感器制造技術(shù)與國際先進水平還有一定差距，4K 以上高像素產(chǎn)品國內(nèi)尚無成功的設(shè)計與制造能力。涉及 8 英寸以上的工藝，一直被日本、美國、韓國壟斷，這也是目前國內(nèi)攝像頭設(shè)備的嚴(yán)重短板。不過 CMOS 圖像傳感器產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀還有一個關(guān)鍵特征是中國的積極成長，在未來會發(fā)揮更加重要的作用。

中國正在形成一個可持續(xù)性的生態(tài)圈，包括 CMOS 圖像傳感器代工廠、CMOS 圖像傳感器供應(yīng)商及系統(tǒng)制造商等。

從安防領(lǐng)域 OEM 制造商來看，國內(nèi)兩家領(lǐng)導(dǎo)廠商海康威視(Hikvision)與大華(Dahua)在變得越來越重要，尤其在 IP 攝像頭技術(shù)、云計算及人工智能方面發(fā)展迅速。從 CMOS 圖像傳感器產(chǎn)業(yè)代工廠來看，華力(HLMC)迅速發(fā)展，中芯國際也在積極投資下一代技術(shù)以獲得市場份額。

我國部分 CMOS 圖像傳感器企業(yè)：

2）紅外傳感器

紅外傳感器具有精度高、檢測范圍寬、不易受外界環(huán)境干擾等優(yōu)點，近年來隨著技術(shù)的提高和成本的大幅降低，在工業(yè)檢測、智能家居、節(jié)能控制、氣體檢測、移動智能終端、火災(zāi)監(jiān)控、家庭安防等商業(yè)應(yīng)用的需求迅速提升，新興的自動駕駛和商用無人機技術(shù)擴大了非制冷紅外成像的市場需求。

紅外傳感器包括單元紅外傳感器、陣列紅外傳感器和焦平面紅外傳感器三大類別。

單元紅外傳感器主要為熱傳感器，成本較低使用簡單，主要應(yīng)用于自動感應(yīng)、人體存在檢測、入侵報警、非色散氣體檢測、工業(yè)測溫、人體測溫等領(lǐng)域，但用于光譜儀、氣體檢測等高靈敏度、高性能器件依靠進口。

陣列紅外傳感器主要為熱傳感器，成本適中、可同時輸出圖像及溫度數(shù)據(jù)，其中微測輻射熱計型與國外水平相近，但國內(nèi)供應(yīng)商與大型集成商如智能樓宇控制、消防火警等應(yīng)用的對接能力較弱，市場占有率較低。熱電堆型陣列紅外傳感器國內(nèi)暫無廠商具備生產(chǎn)能力。

焦平面紅外傳感器在過去的十年里，市場主要由國防需求驅(qū)動，包括非制冷型和制冷型焦平面?zhèn)鞲衅鳎ɑ蚍Q探測器），非制冷型紅外焦平面?zhèn)鞲衅飨鄬τ谥评湫彤a(chǎn)品，具有體積小、重量輕、壽命長等特點，由于成本大幅降低，在工業(yè)測溫?zé)嵯駜x、安防監(jiān)控、汽車輔助駕駛、建筑檢測、電力機器人等裝備中大量應(yīng)用，而制冷型焦平面紅外傳感器由于成本較高主要用于紅外導(dǎo)引頭、衛(wèi)星等軍事和航空航天領(lǐng)域。

6、溫度傳感器

溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個階段：傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器(含敏感元件)、模擬集成溫度傳感器、智能溫度傳感器。目前國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。

模擬集成溫度傳感器是將溫度傳感器集成在一個芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸出功能的專用 IC。模擬集成溫度傳感器的主要特點是功能單一(僅測量溫度)、測溫誤差小、價格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測溫、控溫，不需要進行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單，是目前應(yīng)用為普遍的一種溫度傳感器。

智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是在 20 世紀(jì) 90 年代中期問世的，它是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶。目前，國際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智

能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D 轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(cpu)、隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。

智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)；并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件來實現(xiàn)測試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。

早期推出的智能溫度傳感器，采用的是 8 位A/D 轉(zhuǎn)換器，其測溫精度較低，分辨力只能達(dá)到 1°C。目前，國外已相繼推出多種高精度、高分辨力的智能溫度傳感器，所用的是 9～12位 A/D 轉(zhuǎn)換器，分辨力一般可達(dá) 0.5～0.0625°C。

進入 21 世紀(jì)后，智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。

溫度傳感器的應(yīng)用市場主要有化工、石油天然氣、消費電子、能源和電力、汽車電子、醫(yī)療保健、食品、金屬礦業(yè)等。智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線 標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單 片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。

在醫(yī)療電子領(lǐng)域，隨著先進的病人監(jiān)護系統(tǒng)和便攜式健康監(jiān)測系統(tǒng)等技術(shù)的出現(xiàn)，對溫度傳感器的需求也在不斷增加，微型化的高精度溫度傳感器是推動醫(yī)療電子設(shè)備迅猛發(fā)展的最大動力。

在消費電子領(lǐng)域，溫度傳感器主要應(yīng)用在如手機電池、筆記本主板、顯示器、計算機微處理器的溫度探測等通信類產(chǎn)品上。

在汽車電子領(lǐng)域，溫度傳感器主要用于發(fā)動機、冷卻系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等，是提高汽車智能性、節(jié)能性、舒適性的關(guān)鍵元件之一，其質(zhì)量的穩(wěn)定、性能的可靠、精度的高低對汽車的安全性、舒適性、智能性和節(jié)能性都將產(chǎn)生重要影響。

7、指紋傳感器

隨著數(shù)據(jù)和信息流的大幅度增加，信息傳輸和處理中的安全隱患也越來越受到關(guān)注，信息安全的保護措施也在不斷提升。

指紋識別等生物識別技術(shù)愈發(fā)向著便捷、高效、低成本、微小化等趨勢演進，下游的應(yīng)用場景也從傳統(tǒng)的門禁、考勤等領(lǐng)域向移動終端、智能家居、智能汽車等領(lǐng)域快速滲透，認(rèn)證、解鎖、支付三大功能持續(xù)發(fā)展。

指紋識別傳感器是指紋識別系統(tǒng)的核心模塊。指紋識別傳感器采集指紋信息，并將采集到的信息同指紋數(shù)據(jù)庫中指紋數(shù)據(jù)進行比對，以達(dá)到指紋識別的目的。指紋傳感器主要實現(xiàn)方式有三種：光學(xué)感應(yīng)技術(shù)、電容感應(yīng)技術(shù)和超聲波感應(yīng)技術(shù)，三種技術(shù)的性能特點對比：

▲指紋傳感器技術(shù)對比

光學(xué)指紋傳感器中因為存在棱鏡，體積較大，在小型設(shè)備如手機等的應(yīng)用較少，在考勤機、門禁等設(shè)備上使用頻繁，成本低是其最大優(yōu)勢。

電容指紋傳感器發(fā)出的電子信號能夠穿透手指皮膚到達(dá)真皮層，獲取的數(shù)據(jù)相對更加可靠，因成本低廉、體積小、精度較高，是目前主流的指紋識別解決方案。

超聲波指紋傳感器能夠感知多種材料如金屬藍(lán)寶石，無需手指與指紋模塊直接接觸就能實現(xiàn) 3D 掃描指紋，精度不受污漬、 油脂、汗水的影響。但由于制作成本昂貴，目前技術(shù)和制作工藝尚未達(dá)到理想的穿透厚度，因此暫時沒有成為智能終端的標(biāo)配。指紋識別是過去幾年智能移動終端市場中較為成功的創(chuàng)新之一，

8、氣體和顆粒物傳感器

在過去很長的一段時間，氣體與顆粒物傳感器主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，如石油、化工、鋼鐵、冶金、礦山等。近年來隨著空氣質(zhì)量的下降和環(huán)境的污染，空氣質(zhì)量監(jiān)測與控制成為人們關(guān)注的熱點。氣體和顆粒物傳感器市場屬于上升的趨勢。

智能氣體傳感器的技術(shù)發(fā)展方向集中在低功耗、低成本、無線通訊和支持多氣體檢測等。目前應(yīng)用的氣體傳感器中，以半導(dǎo)體氣體傳感器、電化學(xué)氣體傳感器、催化燃燒氣體傳感器、光學(xué)氣體傳感器四大門類為主。

半導(dǎo)體氣體傳感器適用面廣，簡單易用，成本低，但線性范圍小，易受背景氣體和溫度干擾，在家用、工業(yè)、商業(yè)可燃?xì)怏w泄露報警，防火安全探測，便攜式氣體檢測器等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

電化學(xué)氣體傳感器具有體積小、功耗低、線性范圍寬、重復(fù)性好、易受干擾的特點，非常適合低濃度毒性氣體檢測，以及氧氣和酒精等無毒氣體的檢測，目前主要應(yīng)用在石油化工、冶金、礦山等工業(yè)領(lǐng)域以及道路交通安全檢測領(lǐng)域。

催化燃燒式氣體傳感器具有對可燃?xì)怏w響應(yīng)光譜性、溫濕度不敏感、結(jié)構(gòu)簡單、精度較低的特點，多用于工業(yè)現(xiàn)場的天然氣、液化氣、煤氣、烷類等可燃?xì)怏w濃度檢測，以及汽油、苯、醇、酮等有機溶劑蒸汽檢測。

光學(xué)氣體傳感器主要有紅外氣體傳感器和紫外氣體傳感器，具有高靈敏度、高分辨率、響應(yīng)時間快、低功耗、多種輸出方式、技術(shù)難度較大、價格高等特點，是智能氣體傳感器的重要載體，適用于檢測甲烷、二氧化碳等氣體，主要應(yīng)用在暖通制冷與室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)控、新風(fēng)系統(tǒng)、工業(yè)過程及安全防護監(jiān)控、農(nóng)業(yè)及畜牧業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)控等領(lǐng)域。

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，氣體傳感器在智能家居、可穿戴設(shè)備、智能移動終端、汽車電子等領(lǐng)域的應(yīng)用突飛猛進，大幅擴展了應(yīng)用空間，需求量也發(fā)生數(shù)量級的改變。

近三年來（2019-2021），我國對環(huán)境保護、安全生產(chǎn)、醫(yī)療健康等力度不斷加大，環(huán)境檢測、工業(yè)排放、可燃有毒氣體、便攜式醫(yī)療設(shè)備等應(yīng)用場景對氣體傳感器提出了大量需求。我國氣體傳感器呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長，2021年增長93.1%升至27.6億元。（注：此處數(shù)據(jù)為最新替換，數(shù)據(jù)來自賽迪顧問）

▲來源：賽迪顧問

氣體傳感器的研究涉及面廣、難度大，屬于多學(xué)科交叉的研究內(nèi)容。要切實提高傳感器各方面的性能指標(biāo)需要多學(xué)科、多領(lǐng)域研究工作者的協(xié)同合作。國內(nèi)企業(yè)的氣體傳感器技術(shù)整體研發(fā)水平仍落后于發(fā)達(dá)國家，國內(nèi)對氣體傳感器的研究主要體現(xiàn)在低端的半導(dǎo)體傳感器和催化燃燒傳感器方面，在高端的紅外及電化學(xué)傳感器的研究較少，缺乏成熟的應(yīng)用技術(shù)，高端紅外及電化學(xué)氣體傳感器和檢測儀器儀表依賴進口。即使在低端的半導(dǎo)體和催化燃燒氣體傳感器方面，產(chǎn)品精度、穩(wěn)定性和工藝水平相對于國外先進技術(shù)仍有較大差距。

我國部分氣體和粒子傳感器企業(yè)（相關(guān)國內(nèi)氣體傳感器企業(yè)可參看：中國首次公布：氣體傳感器TOP 10名單！）：

您對本文有什么看法？歡迎在傳感器專家網(wǎng)公眾號本內(nèi)容底下留言討論，或在中國最大的傳感社區(qū)：傳感交流圈中進行交流。

您對本文有什么看法？歡迎留言分享！

順手轉(zhuǎn)發(fā)&點擊在看，將中國傳感產(chǎn)業(yè)動態(tài)傳遞給更多人了解！

審核編輯黃宇