航空航天事业发展迅速,未来高端惯性传感器市场将复苏

半导体行业观察 2017-12-07 07:07 次阅读

随着地缘政治风险,各国国防投入,航空航天已经各种新兴应用的快速增长,高端惯性传感器市场正在迎来新的繁荣,甚至是达到历史的新高度。

但是这一市场也在面临着新的问题。

惯性传感器的新动力

虽然现在有很多新的概念、新的技术,如云计算、物联网、大数据、传感器等等,但是我们要能透过现象看本质,知晓推动变革背后最基础的东西是什么。

在人工智能、可靠连接以及数据分析等应用的共同推动下,执行效率迈上了新的台阶,而如何提高智能系统的自动化和智能化程度也成为发展的重中之重。

确实,传感器是很多应用的基础,也是未来智能时代的需要,最为直观的就是iPhone 4只配备4颗传感器,而到了iPhone 8已增加至12颗。

根据IC Insights今年的数据显示,全球市场传感器元件销售额在2016年成长14%,创下73亿美元的新高纪录;同时间执行器元件销售额则成长19%,达到45亿美元。

而该机构也看好该市场将持续成长,预测传感器销售额在接下来几年可取得7.5%的复合年增长率(CAGR),于2021年达到105亿美元规模;同时间执行器销售额CAGR预测为8.4%,2021年销售额可达到68亿美元规模。

其中惯性传感器市场规模30亿美元,占总体MEMS整体行业规模23%,下游应用主要为消费电子和汽车,消费电子市场中MEMS传感器的终端客户一般是智能手机和平板。

那么高端惯性传感器市场的情况又如何呢?

高端惯性传感器发展的中坚力量

一直以来,国防和航空航天都是高端惯性传感器市场的中坚力量,今天也是如此。

虽然在2010年的时候,国防、航空航天等应用出现了大幅度的放缓。

但是在过去的两年里,得益于地缘政治风险的增加,航空业务的复兴以及新兴应用的出现,高端惯性传感器市场也出现了复苏。

尤其是在2015之后,随着中国购买力的不断增加,这一市场更是收益匪浅。

换言之,高端惯性传感器市场正从艰难时期回复过来,甚至于从长期来看,将会进入一个拥有更高市场容量的繁荣时期。

从长远来看,推动惯性传感器市场发展的主要有以下两个趋势:机器人和工业应用。

根据统计机构Yole最新公布的数据显示2017年高端惯性系统市场已经超过30亿美元,国防占据36%市场份额,商用航空航天占据33%市场份额,海事/航海/工业占据剩余的31%市场份额。展望未来五年,高端惯性系统市场的复合年增长率(CAGR)为5%。

工业和机器人中的高端传感器

消费类的惯性传感器一般广泛应用于智能手机中,但是其准确度却是差强人意。

而工业系统中的惯性传感器则不同。

近年来,越来越多的企业开始意识到工业物联网在降低成本和提高设备效率等方面带来的巨大好处,工业物联网已经成为驱动市场增长的关键要素。

据美国市场研究机构Navigant Research最新报告,到2027年全球工业物联网(IIOT)设备、软件和服务将突破1兆美元大关。

但是,具体来看,工业系统中的惯性传感器都是为追求资源效率,临界精确度以及提升安全性而设计的。

尤其是,传感器是工业4.0时代的重要角色,随着物联网在工业领域的应用推广,越来越多的设备需要采用传感器采集数据,进一步去挖掘数据的价值,通过数据分析提升设备效率,预测一些可能发生的事情,减少停机损失,让工厂更贴近市场需求。

工业传感器的应用场景非常多,除了生产线的需求外,无人驾驶还是服务机器人、AR技术,都需要这样的传感器。

在一个偌大的工厂里,纵然一个人也没有,通过传感器的数据的收集,控制系统可以监测、反馈出上千台机械手的运行状况……

今年苹果秋季新品发布会上,苹果推出了iPhone 8、iPhone 8 Plus、iPhone X三款手机,当库克拿着苹果手机“晃一晃”就可以让它有所反应,这是因为手机上面的触摸屏、陀螺仪、加速度计等有各式各样的传感器。

牵一发而动全身,正是因为智能手机的更新换代迅猛,对手机功能多样性的要求越来越高,在“机器换人”的产业转型达成共识的大背景下,带动了工业机器人及包括感知产品在内的核心零部件市场迸发式的发展。

高端惯性传感器垂直化

20多年来,硅基MEMS技术逐渐填补了其它高端惯性系统技术之间的空白,但是发展速度比预期要慢。硅基MEMS惯性传感器为低端市场带来了新机遇,1°/h以上的零偏稳定性,加速了工业监控等应用发展。

尽管硅基MEMS技术正在将光纤陀螺仪“挤出”低端应用领域,但是要“征服”零偏稳定性小于1°/h的应用,仍然还不太成熟。类似KVH和iXBlue等光纤陀螺仪厂商试图提升其技术能力,与环形激光陀螺仪、硅基MEMS展开竞争。光学陀螺仪(OG)技术的内部竞争正在发生,开环和闭环方法的环形激光陀螺仪技术也受到半球谐振陀螺仪技术在高性能应用领域的挑战。近年来,由于两大巨头:诺斯洛普•格鲁门(Northrop Grumman)和赛峰(Safran)的投资,半球谐振陀螺仪取得了巨大的进步。如果这种技术的成本效益和生产复杂性问题在未来几年得到迅速解决,那么将会严重影响环形激光陀螺仪业务。

但是,半球谐振陀螺仪的发展可能还需要时间,并且其技术诀窍(Know-how)也给其它公司带来了很高的进入壁垒。霍尼韦尔(Honeywell)仍然主导着环形激光陀螺仪市场,这主要得益于其可靠且具有成本效益的技术,完全符合商用航空航天的技术要求。亚德诺半导体(ADI)和Silicon Sensing Systems在MEMS惯性传感器领域处于领先地位,主要面向工业应用。

高端惯性系统市场的垂直化仍在继续,它是获得竞争优势的关键因素。因为垂直整合可以优化产品和降低成本。不过这需要掌握整个惯性系统的研发和制造,包括加速度计、陀螺仪、专用集成电路(ASIC)和软件。本报告介绍了高端惯性系统领域即将发生的变化,以及主要应用、技术和厂商。

虽然高端惯性系统市场由行业巨头主导,但是很多机遇正在涌现

高端惯性系统市场迎来许多新机遇,包括机器人、工业自动化、自动/无人驾驶汽车、船舶、飞机和无人机、结构监测、可重复使用航天运载器和微型卫星等。预计这些应用将使得高端惯性系统市场保持长期增长。很多惯性传感器厂商都在探寻这些新机遇,并与终端用户积极合作,以了解这些应用对惯性系统的精度、体积、屏蔽、成本等方面要求。

目前,上述很多新兴应用都在研发和原型设计阶段,所以需求和标准正处于定义中,并且会影响市场多年。机器人时代正在到来,许多传感器在该领域竞争。惯性传感器体系具有优势,必将参与到这场机器人革命之中。

中国传感器发展的困境

“产业基础薄弱”、“产品技术水平偏低”、“产品种类欠缺”、“企业产品研发能力差”,这是经常听到的几个高频词汇。

目前国内传感器产业的‘空心化’非常明显,主要体现在两方面,一是传感器的内部芯片技术都掌握在外资手里,二是传感器这一核心部件在我国汽车产业链条中属于整体薄弱甚至是缺失的状态。

为何中国作为传感器的需求大国,却不是研发生产的强国?

物联网技术的发展,对传统传感技术又提出了新的要求,产品正逐渐向微机电系统(MEMS)技术、无线数据传输技术、红外技术、新材料技术、纳米技术、陶瓷技术、薄膜技术、光纤技术、激光技术、复合传感器技术、多学科交叉融合的方向发展。

虽然我国传感器产业已由仿制、引进逐步走向自主设计、创新发展阶段,但传感器在我国仍有诸多挑战:高端领域核心技术未掌握,高端人才不足,生产、封装及测试的自动化、规模化能力低,缺少龙头企业,对新技术、新产品、新应用的敏感度低。

中国目前在高端传感器领域的缺口非常大,同时也意味着将有一块巨大的蛋糕等着传感器厂商们去分,国产传感器产业任重而道远。

目前,我国自动化产品与国外存在很大的差距,尤其在高端工业自动化传感器领域,中国几乎是一片空白,国内用的高端传感器90%以上主要来自欧美、日本等技术发达国家,而且价格昂贵、货期长,甚至禁止某些产品向中国销售、禁止向中国军工企业及高科技领域销售等。

随着经济环境的持续好转,市场对传感器的需求将不断增多,未来几年全球传感器市场将保持20%以上的增长速度。因此,传感器的前景仍是一片光明,而随着高端传感器市场的复苏,中国还有很多机会需要争取!

半导体行业观察技术专区

原文标题:高端惯性传感器市场能否复苏?

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12-07 15:40