一切智能都从传感器开始,国内传感器企业为何“叹息”?

微观人 2023-04-06
3135 字丨阅读本文需 8 分钟

从人类诞生至今,一直锲而不舍的感知、思考和改造世界,传感器的出现成为人类看清万事万物的“耳朵”和“眼睛”。

福布斯认为,当前,甚至今后几十年内,影响和改变着世界经济格局和人们生活方式的10大科技产品,传感器列为10大科技产品之首。因为无论是智能制造还是智慧城市,智能最前端所需要的态势感知,都需要从传感器开始。

智能传感器实现万物互联

万物互联的基础,是通过智能传感器实现对信息的采集、处理、传输,再经过对数据的存储、挖掘、应用与中心化处理后实现万物互联,这是一个信息化时代的逻辑感知层。

实际上万物互联有六个现实技术基础,第一个就是传感器,传感器是客观世界作为信息的获取和感知,由于万物互联的关键点在于实现人物互联采集和传输处理信息,这些都必须通过传感器来实现,来感知到我们相应捕获的信息。行业内的传感器高端芯片大部分还依赖于进口,实现万物互联必须具有数据采集、存储、通讯传输、统计分析以及自检查、自校正、自诊断的智能传感器,因为智能传感器本身含有的信息量让5G这条信息的高速公路具备了更好的使用价值。

实现万物互联的一个现实基础,是MCU也就是信息的采集与边缘计算处理。5G是信息传输的高速公路,MCU处理的数据总长对数据传输提出了考验,现在5G技术所展示出来的超宽带、低时延、海量连接、低功能的基本特点已经能够基本满足海量数据高速传输的要求,也就是高速公路的质量已经足够了,海量数据也将随着传感器和MCU技术的突破让高速公路的使用价值增强。

万物互联的下一个技术基础就是云计算,即信息的汇总与存储挖掘,万物互联的时代涵盖多种时代感知渠道,而云计算通过将资源按需分配,能够解决万物互联产生大量数据的存储、处理的难题。

人工智能是信息的发掘和应用,为传感器所捕捉到的信息赋能,现阶段的人工智能技术可以通过智能匹配最佳算法,可在无需数据专家的参与下自动执行数据准备、分析、融合,对孪生数据进行深度的挖掘,满足万物互连的需求。

区块链的发展,为信息安全与去中心化实施管理,信息安全技术也将朝着边缘智能化、去中心化的方向发展。

近年来随着中国数字经济的蓬勃发展,产业规模持续增长,智能驾驶、智慧医疗、无人作战,这些典型应用必将引领智能传感器的未来的产业发展。

智能驾驶离不开感知层、控制层和执行层的相互配合,摄像头、雷达扮演着眼睛、耳朵等角色,控制模块分析处理信息并分析预测下达指令,扮演着大脑的角色,车身状态负责执行指令,及时准确的做出制动、转向、变道等动作,智能驾驶的发展将大幅度提升对加速度传感器、激光雷达、温湿度传感器的需求,现时段的传感器技术还难以适应驾驶环境,因此未来的智能驾驶类传感器技术将仍需不断进步。智能驾驶的基础就是传感器的精度与可靠性对它提供的支撑。

在智慧医疗领域,一些先进的医院已经使用了“达芬奇手术机器人”,该系统配备了上万支传感器,为医生提供高准确性的操作信息,提高手术可视操作的精准性,将上述传感器的信息与数据的融合,辅助医生完成智能精准切割的微创手术,因此现代医疗设备必须依靠高精度、高性能、高清识别智能决策的传感技术,从而实现精准的监测诊断和治疗。高端的器械也必须依赖于智能传感器的高精度和高可靠。

无人作战是以无人化装备系统为主力的战争形态,近年来屡见不鲜,作为侦查类的无人作战系统以发现、控制、摧毁、侦查等用途为主,需要配备轻质、快响应、低功耗的雷达来探测和发现目标,执行无人作战的装备为适应不同的环境,在传感器方面也需要配备高精度、快响应、高灵敏的陀螺,未来无人作战的智能机器人也需配备大量柔性类传感器,完成拟人化作战任务,因此在无人作战领域的智能传感器也具有极大的进步空间。

未来万物互联的时代,智能传感器的产业将实现大爆发。人和物、人和地球、人和环境之间将更加依赖高技术、高智能、,高水平的传感器。随着5G的发展,到2035年将有超过1万亿物联网传感器在云端,人工智能也将让传感器变得更加聪明。在产业数字化和数字产业化为支撑的数字经济时代,智能制造产业中的业务数据化和数据业务化,也将为智能传感器产业带来巨大的商机。

国内传感器难发展

国内传感器市场巨大,预计到2023年,中国传感器市场规模将突破3800亿元。20世纪60年代,我国传感器制造行业开始发展。1972年组建成立中国第一批压阻传感器研制生产单位;1974年,研制成功中国第一个实用压阻式压力传感器;1982年,国内最早开始硅微机械系统(MEMS)加工技术和SOI(绝缘体上硅)技术的研究。

20世纪90年代以后,硅微机械加工技术的绝对压力传感器、微压传感器、呼吸机压传感器、多晶硅压力传感器、低成本TO-8封装压力传感器等相继问世并实现生产,传感器技术及行业均取得显著进步。

进入21世纪,传感器制造行业开始由传统型向智能型发展。由于智能型传感器在物联网等行业具有重要作用,我国将传感器制造行业发展提到新的高度,从而催生研发热潮,市场地位凸显。不过,目前中国传感器在飞速发展的过程中难逃三大难题。

第一,赛道达到千亿市值,但国内玩家数量不多,龙头玩家更少。

中国传感器的市场规模一直在增长,2020年中国传感器市场规模超过2500亿元,2021年,市场规模超过2850亿元,到了2023年中国传感器市场的规模更是达到了3800亿元。可以说,传感器的市场巨大,且非常火热。

从玩家数量上来看,截至2023年2月9日,中国智能传感器行业注册企业共有16875家,其中2019年新注册企业数量创历史高峰,达2762家,但市场参与者主要以中小型制造类企业为主。

国内传感器也尚未出现传感器“巨头”。目前来看,作为苹果供应链中的供应商,歌尔股份和瑞声科技在声学领域传感器做的顺风顺水,但在手机、汽车、工艺控制和可穿戴、物联网等领域,国内尚未出现头部玩家。

也许是因为企业数量并不算多,中国传感器发展是比较缓慢的,相对来说与国际上的差距也比较大。麦乐克公司董事长吕晶分享了两个数据:“第一个是2007年时,中国中高端传感器大概99%是进口的,到了2016年还有96%是进口的,现在中国自研已经突破了10%以上。也就是说从4%到10%,这个数字大约用了6年时间,但前面的十年只增长了4%。”

第二,不赚钱成为国内传感器企业问题。

传感器种类丰富、繁多,全球产品化的传感器种类约有2.6万余种。传感器的整体价格也在上升。IC Insights预计,2022年全球传感器整体平均售价将比2021年高11%,成为20多年来最高的价格增长率。

但是,因为芯片无法自主,工艺研发投入巨大,加上红海市场的激烈竞争,中国传感器的利润一直被压低,智能传感器并不是一个很赚钱的状态。

一般来讲,净利润一定程度上反应了公司业务的赚钱能力和发展前景,利润越高,公司业务的价值越大。据统计,去年上半年,近40%的传感器企业利润率在5%以下,其中6家为负数。整体上看,2022上半年50家传感器上市企业利润总额为129.68亿元,平均利润为2.59亿元,利润中位数仅为8000万元。超过一半(36家)企业上半年利润不能达到平均数。

与之相对的是,日本传感器企业基恩士,其毛利率能够多年保持在55%以上,并且从不接受定制化产品。也就是说,利润方面国内外出现了巨大的反差。

同济大学教授白杰曾在接受采访时表示:“执行传感器层面要和国际巨头抗衡的难度太大,因为已经形成了相对成熟的技术和市场。”实际上,一旦国内企业成功研制某一产品,国际巨头就会大幅降低相应的产品价格。

在谈到利润差距的问题时,久好电子CEO刘卫东先生表示:“不光是传感器行业,包括汽车在内的任何行业都是只要有我们自己做不好的地方,别人都是垄断、暴利的。”

当国内做到一定程度,需要进行替代时,由于国外企业率先找到商机,国内企业就需要依靠成本优势进行替代。刘卫东先生说到:“价格战并不是国内企业愿意主动做的。一些拥有关键能力的企业会出现暂时的垄断,他们的利润更好,是客观事实,这同样也是国内企业需要追赶的。”

第三,国内传感器芯片研发能力弱。

根据《中国传感器发展蓝皮书》披露,中国传感器芯片进口率高达90%以上,中国做传感器的企业很多,但做传感器芯片设计的企业寥寥无几。

一种主流智能传感器芯片研发投入在10亿人民币左右,需要数十人的科研团队6~8年的积累,数千万只(甚至上亿只)以上产品批量生产规模才可能盈利。而且传感器芯片研究失败风险较高,一般中小型的中国本土企业难以承受如此高的代价和风险,即使研发成功,也常常难以形成盈利规模的出货量。

文章来源: 传感器专家网,半导体产业纵横

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