传感器是与通信、计算机技术并列的现代信息产业三大支柱之一,其产品种类繁多,应用范围广阔,随着智能化、数字化等先进技术与新兴应用不断发展,传感器价值不断凸显。国外机构指出,2020年全球传感器市场规模约1700亿美元,预计到2028年达到3428亿美元,年均复合增速9.2%,其产业前景可见一斑。
全球传感器市场由美系、日系与德系厂商主导,与国外龙头企业相比,我国传感器产业起步晚,存在关键核心技术能力自主性不强,价格偏高等痛点,亟待解决。因此,我国十分重视传感器自主创新和产业生态建设。
与其同时,国内汽车市场正高歌猛进式发展,工业领域需求开始强劲,这也为传感器应用带来了极大发展机会。
当前国内传感器产业发展状况如何?全球传感器产业又存在哪些机遇和挑战?在3月29日召开的2023深圳国际传感器与应用技术展览会(Sensor Shenzhen)上,多家业界代表对传感器产业发展做出了深度探讨。
传感器基本逻辑是迭代,国内厂商如何实现快步走?
“传感器,包括芯片,它的基本逻辑还是迭代, 白电的特点,就是传感器价值很低,但是量很大,回收成本很高,需要产品具有高可靠性。”
在当天的大会上,国家高端智能化家用电器创新中心(以下简称“国创中心”)传感器研究院院长温良恭谈及了家电传感器产业创新发展。
温良恭表示,国创中心虽然有"国字号"的牌子,实际是企业化运营,主要目标还是要把家电产业的产品和新技术能尽快带到家电产业来。
供应商想要进入一个家电主流企业的供应链体系,原来的路还是比较长的,比如一个新的器件、一个新的传感器,简单到一个液位传感器,货值可能较低。如果要想卖到家电,需要走很长的生产、验证包括替代,很长的路。目前国创中心的使命是把一些新的、货值相对比较高的供应链尽量拉通,缩短迭代的时间。
国创中心从两个方面实现了创新发展:一是需求端,家电现在进入了智能家电时代,需要很多传感感知能力。这些感知能力,作为家电企业,他们是不具备解决这样感知的方案创新能力的。国创中心则可以归纳所有需求方比较具体的(包括形式、功能、成本等)需求;
二是从传感器模组商或者芯片商角度来看,他们对自己的传感器有非常深入的了解,但不清楚的是这枚传感器如何在最后一公里能用到家电上。这需要从芯片、到模组、到后端的算法,有一系列的工作要做。从一个模组到最后真正放到高端的冰箱、洗衣机、空调里,国创中心帮他们走,走得更快。国创中心还有投资的部门,有好的项目以后,可以帮他们形成投资孵化。
车用传感器前景好,质量与良率的要求非常高
传感器需要很深的技术积累,中光电智能感测股份有限公司吴名清总经理指出,目前大陆传感器公司做消费级别的产品发展还可以,但是做车规级传感器产品,对质量与良率的要求非常高。这与晶圆厂的工艺,还有产品设计的可制造性、可量产性都有关联,我们在车规传感器这块与欧美有一些落差,所以导致能做的厂家比较少。
中光电感测是少数已经实现量产的车用传感器厂家,每年大概做千万级别的数量,涉及压力计与加速度计这两款产品。
吴名清现场展示了车规级的加速度计所需的硅片,其指出一片6寸的硅片里面大概有1万颗,每一颗芯片非常小,代表着公司的成本竞争力,大概是竞争对手一半左右的尺寸,公司每片良率可以做到95%以上,小尺寸、高良率,而且过车规,这是很大的竞争优势。产品现在正在中国台湾流片,今年也希望在中国大陆找流片厂合作。
据悉,中光电感测今年会在上海成立一个子公司,主要是做车用传感器。
当前部分车规级芯片持续短缺,车用传感器是否面临产能压力?对此,吴名清向全球半导体观察表示,业界产能压力还是非常大的。这几年芯片都很短缺,紧缩的情况还将持续下去。目前是晶圆厂是挑客户、挑产品来供应产能, 不过因为公司做的是车用传感器,而且已经有一定的量产规模, 对晶圆厂来说,还是比较有未来前景的路线,所以他们会特别给公司比较好的产能支持。
未来工业传感器增长速度将更快,高端传感器国产化率待提升
深圳拜安传感技术有限公司总经理刘喜斌在会上表示,“近三年受疫情影响,对工业市场影响比较大,但我们还是实现了30%以上的复合增长率。随着国家对工业数字化的大力支持,未来工业传感器的增长速度会更快。”
资料显示,上海拜安传感技术有限公司成立于2004年,是一家专业做MEMS光纤传感器的企业。目前,公司规模有300多人,主要的领域包括新能源、智慧城市和工业智能装备。拜安产品在上海东海大桥、雪龙2号极地科考船、国内61条城市地铁线路、近千台陆地和海上风力发电机、智能机场跑道和高速公路不停车称重等领域广泛应用。目前,也在拓展在生物医疗和半导体装备、氢能等领域的应用。
展会上,拜安带了三大系列主要产品:MEMS光纤传感器、全光谱分析仪和工业软件。还有两个新产品:一个是用于油液金属元素测量的高光谱油液分析仪,还有一个是实现工厂设备实时监测、状态评价的智能电机健康监测系统。
上海拜安传感技术有限公司产品经理刘英武介绍,相对于电来说,公司产品是光纤的,它是无源。有源跟无源的区别,有源是需要现场带一个传输电缆,传输电缆在传输过程中对一些电池干扰、雷电的辐射影响特别大。但是无源,尤其是在传感端不受电池干扰,不受雷击干扰。因此,在恶劣环境下无源传感器的稳定性和寿命更具有优势,尤其适合在工业装备中植入应用。
工业传感器市场需求方面,刘英武表示,目前传感器市场是非常大的,但是相对于高端传感器来说,国产化率还比较低。拜安也会把产品不断升级,更加智能化、高精度化,满足更多的行业应用。
挑战与机遇,消费级传感器如何应对?
“消费的周期性很强,这本身是一个挑战,也是一个机会,它会要求你有比较长久的布局,你才会有核心竞争力。”会上,美新半导体有限公司CEO卢牮谈及了消费级传感器遇到的挑战与机遇,以及美新的自身应对之策。
卢牮指出,美新坚持IDM战略,不停地在做Capex的投入,比如有一些核心的内功,包括测试,美新成熟产品的测试到今年年底为止可以自主完成。测试本身决定了几点:一是产品的成本,一是产品的性能和质量表现。公司看到投了这么多Capex以后,客户端的反馈每年都会不一样,他们表示贴完片以后的良率水平比日系厂商高,这也给公司提升了动力。同时,公司可以大幅度提升产品的竞争力。
卢牮进一步表示,消费永远是这么一个循环,意味着你必须有量,你必须有布局,从产业链各个角度布局才可以形成一个优势,形成一个正循环。目前美新几大类的成熟产品,包括地磁、加速度,就是走在这样一个循环里。
短期来看,行业难免产生各种各样的错配,因为它整个生产周期会有一定的时间,会比较长。比如当我们进入繁荣周期的时候,手里拿着便宜的物料,进入了高单价。同样的,当走出这个周期的时候会面临一个情况,拿着比较贵的物料,然后走进了一个单价下降的趋势,但是所有这些事情只是短暂的。在整个周期完成了以后,最后拼的其实还是长期的布局,包括公司在方方面面做的准备。