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传感器产业发展情况 中国移动研究院 2020 年 8 月 2 / 7 目录 一、 传感器产业对数字化转型和运营商意义重大 . 3 二、 我国传感器产业现状 . 5 三、 我国传感器产业迎来发展机遇 . 6 3 / 7 一、 传感 器产业对数字化 转型 和运营商 意义 重大 传感器 泛指各类 检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成 可以 传输、处理 和 存储的信息进行 输出 ，通常由敏感元件和转换元件组成 。 传感 器 品类繁多，全球有 4.8 万种传感装置， 包括 声、力、光、磁、气、温湿、 RFID、生物等八大门类，涉及物理、化学、生物、微电子等众多领域。在新冠肺炎疫情下，红外温度传感器测温系统在疫情管控中发挥了至关重要的作用。 传感器是 实现经济社会数字化的物质前提 。 在 基础设施 数字化层面， 基于压力、振动 传感器 可实现建 筑物、桥梁、轨道、高压塔等基础设施 的监测及 预测性维护 ；在 社会治理数字化 方面，遍布 城市的图像传感器 、环境监测 传感器 成为构造 城市 大脑的 触手， 助力 实现 城市的精细化管理；在 生产方式数字化 方面，路侧传感器 搜集 数据 形成环境建模， 支撑智慧交通， 基于 高清 图像传感器进行工业材料分类和 质检 、污染物监测， 帮助企业提质、降本、增效 ，烟雾检测等环境传感器可支持危险因素预警，助力安全生产；在 生活 方式 实现 数字化 ，智能家居设备 通过 高精度 、 低功耗 的 各类传感器实现 精准的交互 与控制 ， 装配雷达传感器设备的汽车可以实现高级别的 自动驾驶 ，使生活的便利化程度大大加强。面向智慧城市、工业和医疗数字孪生的基础技术就来自视觉传感器，未来 6G 时代 ，整个世界将走向虚拟与现实结合的数字孪生世界， 用于 感知万物、 数据采集的传感器作用将进一步凸显。 4 / 7 传感器 是应用、 产品与服务创新 升级 的关键。 传感器技术 与计算机技术、通信技术共同构成 信息技术三大支柱， 随 着后摩尔定律时代来临，基于计算机技术、通信技术的 创新 愈发 困难 。 另一方面 ， 传感器 正 在 朝着 微型化、集成化 、泛在化、智能化的方向发展 ， 传感器 技术和产品 创新层出不穷 。 新款 iPad Pro 作为利用 传感器进行产品创新 升级 的典范 ，不仅配备录音棚 级 的 MEMS（ Micro-Electro-Mechanical System 微机电 系统 ）麦克 风 和 超广角摄像头 拓展 专业人士 市场，更突破性地 配备 具有 深度感应 功能 的激光雷达， 有助于拓展 基于 AR 的教育、健康、娱乐等应用 场景。从虹膜、指纹再到 3D 结构光，传感器的创新不断改变移动设备的加密方式。手术 机器人通过末端的 力矩传感器 进行 精准的运动控制 ，进而 实现 微创手术 。 韩国研究人员开发了一种基于石墨烯的场效应晶体管生物传感器，可以在不到一分钟的时间内检测到COVID-19 病毒。 传感器也是物联网产业的基石，运营商可 利用传感器技术探索新业务 。 AT&T 通过在水管上安装声学传感器监测漏水的特殊声音，实现非接入式的水管维护； Docomo 利用集成水位、温湿度及通信模块的传感器用于水稻种植监控，降低了终端成本，简化了系统复杂度； Verizon 自研集成传感器形成通用能力，这款“关键资产传感器”集成加速度、温度、压力、光照、湿度 、 冲击传感器 ，以及 GPS 和网络 能力 ，能够适用于广泛的行业应用场景，为用户提供一站式服务，支撑业务快速拓展 ； Verizon 还 将新型光5 / 7 学传感器安装在已经覆盖全城的现有光纤网络上，收集每个光纤段的声学、振动和温度信息，再基于 AI 算法实现城市交通、道路健康状况监测，智慧 城市实施 不需要挖掘道路或安装新的交通传感设施，也让 Verizon 的固定网络 焕发新的价值。 二、 我国传感器产业现状 我国传感器市场广阔，但中高端自给率不足。 据赛迪顾问 统计， 2019 年中国传感器市场规模达 2188.8 亿元，占全球 近 30%的市场份额，主要应用领域包括汽车电子、工业控制、手机、消费电子、生物医疗，五大领域占比超过 90%。但与此同时，全球超过 4.8 万种传感器，我国仅能生产 6000 个品种，只占约 13%，且多为技术门槛较低的压力传感器、流量传感器等，中高端传感器约 80%需要进口，传感器市场被博世、意法半导体等国际巨头把控。以技术含量较高且应用较为广泛的 MEMS 传感器为例，2019 年，中国 MEMS 传感器出货量约为 121 亿颗，仅博世一家企业 MEMS 传感器的出货量就超过 100 亿颗。 我 国传感器 企业 以组装和封装为主 ， 缺乏核心技术。 国内有超过 1700 家传感器企业，但大多数企业以组装和封装为主，传感器的核心芯片或组件 90%需要进口，缺乏拥有自主知识产权的核心技术。在手机和智能音箱产品上应用 广泛的 MEMS 麦克风，国内企业瑞声科技、歌尔声学，市场份额已排世界前三，但主要专注 于 封装， MEMS 裸晶和 ASIC 芯片均由英飞凌提供。 主要用于6 / 7 智能手机、小型医疗设备和工业像机的 CMOS 图像传感器，索尼、三星占据高端市场，两家公司在像素、材料、电路等拥有的专利数量也排在前两位，当前的市场份额与专利整体布局排名完全相吻合。 我国传感器产业链的技术能力与发达国家差距较大。 在研发环节，新原理、新器件、新材料研发能力不足，自主知识产权 的核心技术和专利缺乏；在设计环节，传感器设计软件完全依赖进口，如美国国家半导体公司的 Sensor AFE Designer在线设计软件、英国 Proteus 仿真软件等；在生产制造环节，与 通信 芯片制造行业相似，缺乏先进的制程设备及工艺；在封装环节，传感器封装尚未形成体系化、标准化的统一接口，部分传感器工艺装备研发与生产被国外垄断。 三、 我国传感器产业迎来 发展机遇 产业数字化催生了广阔的传感器市场需求，在国家政策的大力扶持下，传感器产业迎来前所未有的发展机遇，为我国突破中高端传感器核心技术提供了新的契机。 行业数字化 转型催生 新 需求， 对 传感器的功能、性能、功耗等要求进一步 提升 。 工业场景 通过机器视觉 进行瑕疵 监测、 远程操控 等 ， 要求 图像传感器 高清晰度 （ 5000 万像素以上 ） 、高速图像捕获 （帧率 500fps 以上） 。 自动驾驶场景 和粉尘环境 需要毫米波雷达提高空间分辨率来形成环境建模，进而判断雷达点云中每7 / 7 个点对应的具体物体（人或车等）的形状。 随着移动物联网 的发展， 传感器的 供电和功耗 问题 也 日益突出 ，自供电传感 器 的需求在桥梁监测、湖海河流监测 等特定 场景的需求尤为紧迫。 行业应用对 传感 器的智能化程度提出了新的要求 。 人工 智能技术不断渗透 到 物联网系统的各 个层面，对 传感器的 要求 不再局限于数据收集 ，但当前大部分传感器尚未实现数据 处理， 需将数据上传到云中进行计算分析，因此响应速度慢， 数据传输的功耗高，数据的安全性、隐私性 不能得到很好的保证 ，基于端边云协同的泛在智能型传感器的研究得到业界越来越多的关注 。 国家大力扶持传感产业，解决“卡脖子”难题。 虽然我国中高端传感器国产化缺口大、缺乏拥有自主知识产权的核心技术等“卡脖子”问题，但我国作为最大的传感器消费市场之一，国家发布“十三五”国家科技创新规划、中国制造 2025 重点领域技术路线图、智能传感器产业三年行动指南（ 2017-2019 年） 、 促进新一代人工智能产业发展三年行动计划（ 2018-2020 年）等政策文件，从关 键技术研发、产业应用等角度大力支持传感器的发展以摆脱被“卡脖子”的现象 。 (作者 ：舒畅、范晓晖、肖善鹏 )