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智能制造大環境下,傳感器的增量市場在哪?
2020-05-20 15:32:47

據工控小編了解,2017年全球傳感器市場規模超過2000億美元,預計2018年這一規模將達到2500億美元左右。

始于1950年的傳感器經過半個多世紀的發展,在技術、應用等方面日趨成熟。隨著智能制造的發展,傳感器的未來則更加明朗。

目前業內普遍認為,未來,集成度更高、更加智能化、體積更小是傳感器發展的必然趨勢,這也就意味著其將滿足更多行業、領域和場景的應用要求,安裝也更為方便。

同時,為適應智能制造的發展,智能化也更加成為傳感器發展的重要方向。而所謂的智能化,也就是傳統傳感器的“感知”能力被重新定義,并賦予“分析”和“發出指令”的能力。事實上,這一變化也正在進行。

目前,傳感器正在經歷單一材料到復合材料、簡單結構到系統結構的過程,而原有的物理量感應功能也在進行智能化轉化。本文將圍繞微電子機械系統(MEMS)麥克風、CMOS圖像傳感器和電容式指紋識傳感器三類進行介紹。

微電子機械系統(MEMS)麥克風

從傳感器的發展路徑來看,隸屬于聲感器大家庭的MEMS麥克風正逐漸取代傳統的ECM麥克風和超聲波傳感器。

根據Yole development的預測,未來三年,MEMS麥克風的復合年均增長率(CAGR)預計達到11%的增長。在應用行業方面,IHS數據顯示,MEMS傳感器的增長主要在汽車電子領域。而這種增長正是與汽車電子的正向、快速發展有關。前瞻產業研究院數據顯示,未來五年間,全球汽車電子市場規模將持續增長,至2023年,這一規模將超過3500億美元。

此外,MEMS麥克風本身所具有的優勢也在各行業同步智能化的步伐中逐漸凸顯。如在人工智能交互方面,ECM麥克風等傳統傳感器工作相對繁瑣,并不是應用在需要采用數組架構的智能語音助理應用中的最佳選擇。其次,在智能交互中,傳統單個麥克風也逐漸被多個麥克風陣列所替代,這也促使MEMS麥克風使用量大幅度上升。

作為一款集成化程度較高的傳感器產品,MEMS麥克風制造的難點主要集中在將各類異構微機械、微電子元件、微能源封裝在一個微系統中,而其制造技術與IC晶圓制造類相類似但不需要先進制程。

目前來看,為了適應新的儲存、計算和通信功能,縮小至納米級的內部元件、并集成更多晶體管和儲存器,即封裝方式和新材料引入自然成為MEMS麥克風未來發展的趨勢。

CMOS圖像傳感器(CIS)

圖像傳感器是一種將光學圖像轉換成電子信號的電子設備,主要應用到電荷耦合器件(CCD)和互補金屬氧化物半導體(CIS)兩種技術,其中CCD是線性傳感器,其輸出與接收到的光子數量直接相關,而CIS是一種較新的并行讀出技術。目前,CIS的制造成本遠低于CCD傳感器,這也意味著,CIS今后大有發展。

IC insight數據顯示,2017年全球CIS市場規模超過120億美元,同比上一年增長近20%。而在這一市場規模和增量中,智能手機的應用占比較高。據IC insight統計,2012年-2017年,全球手機領域的應用在CIS整個市場規模中的占比保持年均12%的增速。未來,隨著汽車智能化的發展,CIS在汽車領域也將有更大的市場去開拓。

目前,CIS的主流技術為背照式技術(BSI)和堆棧背照式技術。此外,多層堆疊BSI和混合堆疊BSI也成為未來的發展趨勢。工控小編認為,無論是多層堆疊還是混合堆疊,均是對原有單一的傳統傳感器的升級,方向是更高集成化和更小體積,而最終達到的目標是能夠適用于更多場景,也是“殊途同歸”了。

指紋傳感器

說到指紋識別,就繞不開智能手機。作為智能手機領域劃時代的符號,蘋果手機自2013年9月首發帶有指紋解鎖功能的iPhone 5s,指紋傳感器自此在手機領域打開市場。據IHS統計,指紋傳感器市場從2013年幾乎為零的市場規模至2016年已發展到25.5億美元,其中88%的產品為滿足手機應用。毫不夸張的講:手機引入指紋解鎖技術拉動了整個指紋傳感器市場的飛速發展。

指紋傳感器在技術上包括電容式、光學式、熱感式和超聲波傳感扥四類,其中電容式指紋傳感器屬于傳統技術,目前市面上所普遍使用的正是該技術。而隨著手機工藝的發展和技術的革新,屏下光學和超聲波式指紋傳感器市場逐漸擴大。

未來,傳統的電容式指紋傳感器市場規模將有所下降,而代表了手機解鎖技最新技術的屏下指紋技術將會成為主要增長動力。據IHS預計,至2023年,指紋傳感器市場規模將超過55億美元,CAGR約6%。除了手機之外,安防、醫療和工業等領域也是指紋傳感器較為可觀的市場。

制造業的智能化發展,是一場跨行業的技術變革,這包括工業生產、汽車制造、醫療、農業、消費電子等諸多領域。而隨著萬物互聯的概念的逐步落地,時代對智能傳感技術同樣提出了更多新的要求。

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