美著名杂志《福布斯》之前做过评选,其中列出改变世界和人们生活的10大科技产品,值得一提的是,传感器列排在十大科技首位。日本商业界有句话:谁支配了传感器、谁就支配了新时代。年美国麻省理工大学在评选全球突破性技术时,特别将“智慧传感城市”列为十大最具代表性的技术之一,说起“智慧城市”未来十年,它将消耗掉亿个传感器!
传感器是现代科技的前沿技术,被认为是现代信息技术的三大支柱之一,也是全球公认的最具有发展前途的高技术产业。日本把传感器技术列为十大技术之首。日本工商界人士曾经声称“支配了传感器技术就能够支配新时代”。日本对开发和利用传感器技术相当重视并列为国家重点发展6大核心技术之一。
早在年全球传感器的市场规模约为.3亿美元,智能传感器的市场规模为.1亿美元,值得一提的是,随着全球智能化应用和传感器行业的持续发展,预计年将达到.7亿美元。
全球共有约种传感器。其中,中国约有种。在产业布局方面,美国统计报告显示,全球约有多家,其中中国约有家。根据年全球工业智能传感器市场按产品类型产品数量占比排在前十位的分别是压力、液位、温度、光电、编码器、接近、超声波、流量、视觉/图像、振动。其中:压力、液位智能传感器产品数量各占8.0%;温度、光电、解码器智能传感器产品数量各占7.0%;接近、超场波、流量智能传感器产品数量各占6.0%;视觉/图像、加速度智能传感器产品数量各占5.0%。
《中国传感器行业现状分析与发展前景展望报告》显示:传感器技术是一项当今世界令人瞩目的迅猛发展起来的高新技术之一,也是当代科学技术发展的一个重要标志,它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱之一。
工信部电子元器件行业发展研究中心总工程师、中国传感器与物联网产业联盟副理事长郭源生谈及传感器的基础共性技术,他说总共有15项。尤其在基础技术产业方面,我们与美国还存在着10到15年的差距。值得一提的是,在应用科学上,中国远远领先世界,但在基础产业上,应该承认存在着很大差距。比如集成电路,最大发达国家已经到3纳米了,而我们14纳米芯片还没法完全实现量产。下面重点介绍全球顶尖的传感器强国如下:
一、美国
美国是全球传感器顶尖强国之一。赛迪顾问之前在世界传感器大会上介绍了年全球传感器TOP10企业排名情况,这个名单按销售额对全球主要传感器企业进行了统计,数据来自赛迪顾问产业大脑。其中,美国企业占据4席,亚洲企业仅有一家,德国企业占据第一。可见美国传感器产业的实力。
全球传感器市场主要由美国、德国、日本的几家巨头公司把控。比如美国、日本、德国及中国合计占据全球传感器市场份额的72%。
值得一提的是,美国在年,加州大学发明了基于表面牺牲层技术的微马达,引起国际学术界的轰动,由此MEMS进入新纪元。值得一提的是,美国是MEMS产业、技术和产品的发源地,其发展水平世界领先。尤其是上世纪60年代,斯坦福等大学就从事MEMS领域的研究开发,佐治亚理工学院和美国加利福尼亚大学洛杉矶分校等众多美国大学几乎都建立有自己的MEMS晶圆生产线。美国麻省理工学院、斯坦福大学、加利福尼亚大学伯克利分校、凯斯西储大学等还开发用于MEMS研究的设备、仪器等,支撑其技术研究。
美国拥有全球主要的MEMS传感器公司:比如德州仪器(TI)、模拟器件(ADI)、飞思卡尔、楼氏电子(Knowles)、SiTime、惠普、IMT、SiliconMicrostructures(SMI)、GEInfrastructureSensing等。大部分半导体制造公司同时具有MEMS生产加工的业务。
据智研咨询发布的《-年中国智能传感器行业市场深度分析及发展趋向分析报告》:早在年北美智能传感器产业占43.3%,为全球最高;欧洲智能传感器产业占29.7%,为全球第二;亚太(除日本)智能传感器产业占6.2%;日本智能传感器产业占19.8%;其他国家/地智能传感器产业占1.0%
与全世界生产的超过2万种产品品种相比,我们国内仅能生产其中的约1/3,且整体技术含量也相对较低,是急需攻坚改变的一个技术发力点。
值得一提的是,美国早在80年代就已经声称世界已进入传感器时代,比如美国早在80年代初就成立了国家技术小组(BGT),帮助*府组织和领导各大公司与国家企事业部门的传感器技术开发工作。特别是在美国国家长期安全和经济繁荣至关重要的22项技术中,曾经有6项与传感器信息处理技术直接相关。尤其在关于保护美国武器系统质量优势至关重要的对项关键技术之中,8项为无源传感器。再比如美国空*年举出15项有助于提高21世纪空*能力关键技术,传感器技术名列第二。
美国著名的传感器巨头霍尼威尔公司的固态传感器发展中心每年用于设备投资就达到万美元,其中拥有包括计算机辅助设计、单晶生长、加工、图形发生器,对步重复照像、自动涂胶和光刻、等离子刻蚀、溅射、扩散、外延、蒸镀、离子注入化学气相沉积、扫描电镜、封装和屏蔽动态测试等最先进的成套设备和生产线,而且是大约每三年左右就要更新其中大部分仪器设备,霍尼韦尔声称,如此投入才能保证其技术达到全球领先水平。
美国十分重视传感器的工艺研究。传感器原理是不保密的,而最值得保密的是工艺。因为传感器不仅仅是一般的工业产品,而且是一种完美的工艺品之佳作。特别是在研发方面,美国大约有1,家生产和开发传感器的厂家,多个研究院所和院校。
美国的传感器研究和应用已呈现出以下三大趋势:首先是MEMS工艺量产化。美国近20多年来,硅谷以MEMS工艺技术为基础,根据不同行业和功能的需求,展开了不同封装结构的各种传感器产品创新,解决了传感器作为“工业工艺品”的制造难题。尤其是现在可以做到完全量产了;其次是智能化和网络化,即实现无线化、节点化;再次是微能量获取技术。值得一提的是,美国正在研究把光能、风能、电磁能辐射等这些微能量收集起来,给传感器长期供电。MEMS工艺能将传感器变成肉眼观察不到的电子灰尘,它可以像蒲公英一样漂浮,甚至滞留在空中,从而无限地获取能量、采集数据。
美国传感器世界级巨头:
1、通用电气(GE):是全球知名传感器厂商,是先进测量和基于传感器的技术解决方案的全球领导者。GE设计和生产用于测量温度、压力、液位、湿度、气体浓度和流量的精密仪器和系统,适用于最苛刻的客户应用。GE旗下汇聚多个豪华传感器品牌阵营,包括:德鲁克(Druck,世界最大压力传感器厂商之一)、GeneralEastern(露点湿度传感器领导者之一)、Kaye、NovaSensor、Panametrics、Telaire、Thermometrics和Ruska等。
2、霍尼韦尔:全球传感器行业巨头,霍尼韦尔传感物联事业部提供超过三万种的产品。霍尼韦尔也是全球MEMS传感器主要厂商之一。
3、德州仪器:全球以开发、制造、销售半导体和计算机技术闻名于世,德州仪器是世界第三大半导体制造商,仅次于因特尔,三星;是蜂窝手机的第二大芯片供应商,仅次于高通;同时也是在世界范围内的第一大数字信号处理器(DSPs)和模拟半导体组件的制造商。德州仪器制造了世界上第一个商用硅晶体管。年,TI研发制造了第一台晶体管收音机,年,在TI中新研究实验室工作的JackKilby发明了集成电路。年,TI为美国空*制造了第一台集成电路电脑。50年代末期,TI开始研究红外线技术,随后TI涉足制造导弹和炸弹的雷达系统,导航和控制系统。世界上第一台便携式计算器由TI于年发明。
4、艾默生:全球著名传感器制造商,其传感器主要应用于工业自动化领域,Rosemount、Paine和Roxar等系列传感器、仪器在业界享有盛名,是全球工业自动化传感器领导者之一。
美国模拟器件公司:是全球著名的一家美国的跨国半导体装置生产商,是世界上历史最悠久的半导体公司之一。美国模拟器件公司专为消费与工业产品制造ADC、DAC、MEMS与DSP芯片。该公司于年由RayStata与MatthewLorber所创立。
5、飞思卡尔:飞思卡尔半导体是全球领先的半导体公司,专注于嵌入式处理解决方案。是美国的半导体生产厂商。飞思卡尔还是第一个将MRAM商业化的厂商。
6、Kionix:成立于年,是位于美国纽约州伊萨卡的一家私有公司。公司是在最初由康奈尔大学研发的高深宽比硅微加工技术方面的先驱,今日在MEMS产品设计、工艺制程和品质控制方面享有全球声誉。公司提供的MEMS惯性传感器是业界最多元化的系列之一。
7、楼氏声学公司:全球领先的微型声学技术供应商。楼市集团总部位于美国伊利诺伊州的艾塔斯卡(Itasca),是世界上领先的高灵敏、微型麦克风与扬声器的制造商。
8、Akustica:是博世集团旗下全球唯一采用互补式金属氧化物半导体(CMOS)制程制造微机电系统麦克风的设计公司。该公司于年成立于宾夕法尼亚州的匹兹堡,创始人为KenGabriel,年被博世集团收购。
9、SiTime公司:北美地区增长最快的半导体公司之一。SiTime曾经拥有项专利,对于MEMS和类比IC设计业者形成技术进入的门槛。
10、惠普公司:世界上最大的科技企业之一,在打印及成像领域和IT服务领域都处于领先地位。是一家来自美国帕罗奥多的资讯科技公司,由威廉˙休利特及大卫˙帕卡德两位斯坦福大学毕业生于年所创办。
11、美国IMT公司:是美国最大的纯MEMS代工厂,在美国加州圣巴巴拉市拥有约00平方英尺的级超净室,在MEMS设计和制造领域有超过14年的经验,从市场占有率上来看IMT优势尽显。
12、SMI公司:全球著名传感器公司。曾致力于MEMS硅压力传感芯片的研发和生产。
二、德国
德国是享誉世界的传感器制造强国,是世界传感器三大巨头国家之一。以德国为主的欧洲依然是汽车传感器的最大市场,曾经占全球汽车传感器市场份额的22.50%。CNPP品牌数据研究数据,世界传感器品牌指数排名前10名中的博世、SICK西克、西门子、英飞凌都是德国企业。也就是说德国传感器企业在全球前10知名的传感器企业中,几乎占了一半,是其他国家的一倍!
众所周知,德国的工业实力有一半以上由中小企业贡献,这些中小企业占到了总数的99%,也是众多德国隐形冠*的隐匿之处。比如常用的温度传感器一般有两种——Pt和热电偶,Pt是一种以铂金电阻制作的温度传感器,世界上能生产薄膜式铂电阻核心部件的企业,之前不超过五家,而这其中德国就占了两家——Heraeus贺利氏、Jumo久茂,这两家企业是全球工业温度传感器细分领域的领*企业,是隐形的冠*。比如德国Sensitec公司是全球磁阻传感器领先企业之一,其磁阻传感器能够在+27℃到-℃的温度范围之内正常工作,远超普通磁传感器,早年被用于火星探测车“勇气号”和“机遇号”上面,用于感测机械臂或者轮子的位置。
德国拥有十分众多的世界级传感器巨头,尤其是闻名遐迩的德国博世是世界上最大的传感器企业,也是世界上最大的MEMS传感器厂商。博世是一家典型的IDM厂商,博世所有MEMS传感器均在德国罗伊特林根(Reutlingen)制造。
德国博世是全球多个细分传感器领域TOP1,包括汽车传感器、MEMS压力传感器、MEMS气体传感器等领域。博世的MEMS传感器涵盖惯性、环境、智能、光学、声学传感器5大类,是汽车制造、消费类电子、家用电器等MEMS制造商的一线顶尖领头羊,牢牢占据着全球汽车与消费电子两大市场。
值得一提的是,德国视*用传感器为优先发展技术,德国传感器充分发挥了老牌工业强国的固有优势,再经德国制造商依托自有品牌声誉和技术研发、质量管理方面的优势进行整合,其产品的市场竞争力获得显著提升。德国一方面更加注意原材料成本的节约;重人力资本的投入,以便使产品保持技术上的领先,进而保持较高的市场占有率!
德国传感器世界级巨头:
1、西门子:德国拥有闻名遐迩的传感器巨头西门子。西门子成立于年,是全球享誉世界的电子电气工程领域的领先企业,也是全球知名传感器制造厂商,拥有超过60年的传感器研发实力,西门子传感器质量十分优良。德国西门子传感器的特点同样包括“六化”:比如微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化,它是实现自动检测和自动控制的首要环节。西门子传感器广泛应用于工业自动化、HVAC设备等许多领域。
2、WIKA公司:是国际压力和温度仪表市场上的著名公司,年营业额近5亿欧元。全世界大概有3亿5千万套计量仪器是由WIKA公司生产的。
3、EPCOSAG/爱普科斯公司:爱普科斯有60%的产品在全球市场上处于领先地位。
4、FirstSensor技术公司:FirstSensor已经成为全球压力传感技术市场的企业领袖。于年从德国柏林科技大学的核心研究部门分离出来的。由于雄厚的技术力量,勇于创新的精神,对客户需求的精确把握和对属下员工的高度负责,。该公司集中致力于压力传感器的研究,已能将产品的最高工作温度提高到°C;年生产百万片压力传感器芯片,具有10万级到万级超净车间。
5、BalluffGmbH/巴鲁夫公司:德国巴鲁夫公司成立于年,是世界范围内首屈一指的传感器制造商。
6、HansTurckGmbHCo.KG/图尔克公司:是世界上生产接近开关类传感器、工业现场总线、本安隔离栅及工业用各种快速接插件的最大专业公司之一。
7、Pepperl+FuchsGmbH/倍加福公司:倍加福公司是全球最著名也是最大的传感器专业公司之一,产品种类全,数量大,质量可靠。公司创建于年,于年向世界推出具有革命意义的第一代电感式传感器,成功应用于化工、石油行业。
8、SICKAG/西克公司:全球著名的SICK公司已在全球40多个国家建立了分支机构,传感器品种较全,产品质量较好。早在年SICK取得了超过7亿欧元的销售收入。
9、德国德森克公司:德森克公司成立于年,公司通过了ISO认证和引入先进的全自动ERP物流仓储管理系统。公司秉承了德国公司一贯的严谨务实作风,产品具有高品质、高可靠性特点,产品%检测。并在研发方面投入大量资金,获得许多专利成果。U型/L型光电对射式传感器等产品现已成为传感器行业的标准产品。
10、Sensortechnics公司:是德国十分著名的精密压力传感器生产商,现隶属于奥古斯塔技术股份公司。公司可提供从1毫巴到0mbar压力范围的产品。
三、日本
日本是与美国、德国并称世界三大传感器强国,其传感器产品在世界传感器市场中有举足轻重的地位,尤其是在全球工业自动化、机器人等领域,日本传感器的占比更加重要。日本拥有十大发达且先进的半导体产业,根据ICInsights的数据显示,日本半导体的份额早在年曾高达49%。值得一提的是,在全球图像传感器领域世界首位—索尼索尼的CMOS图像传感器全球销售额曾经约占全球的五成,第二名为全球占比20%左右的三星,索尼与三星的差距如此之大,可见索尼在全球传感器行业的存在感是十分出众的。早在年日本在MEMS和传感器产能方面居世界领先地位。日本索尼之前计划砸下约0亿日元在日本长崎县兴建一座使用于智能手机相机等通途的影像传感器新工厂,目标是到年利用新工厂将其全球份额提高到60%。
特别值得一提的是,日本企业在汽车用MEMS、机器人用MEMS领域具有全球领先地位。在十分重要的MEMS产业中,一直是美国、欧盟、日本三分天下之势且各有千秋。美国以*用促民用,具有无可比拟的MEMS技术综合实力;而日本则在汽车电子用MEMS、机器人用MEMS等方向能力十分突出;欧盟在汽车电子用MEMS、消费电子用MEMS占有重要的市场份额。
日本在MEMS领域具有与美国相当的实力。在全球前10名MEMS巨头中,日本曾经占有4席,比如早年全球排名前30的MEMS企业,其中包括了10家日本厂商。10家日本企业的合计销售额远远高于TOP1(美国Broad