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《前瞻：2024深圳“20+8”之智能传感器产业前景机遇与技术趋势探析报告（43页）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《前瞻：2024深圳“20+8”之智能传感器产业前景机遇与技术趋势探析报告（43页）.pdf（43页珍藏版）》请在本站上搜索。 1、主讲人：前瞻产业研究院院长徐文强报告制作：蔡雨晴、陈碧杨深圳“20+8”之智能传感器产业前景机遇与技术趋势探析前瞻产业研究院2024年2月报告主创：徐文强院长报告制作：宁凯亮目录1234深圳市智能传感器产业现状与机遇深圳市智能传感器产业发展总结与建议智能传感器产业技术发展趋势智能传感器产业发展挑战现状&机遇1.1 智能传感器产业的界定1.3 深圳市智能传感器产业政策机遇1.4 深圳市智能传感器产业发展机遇总结1.2 全国与深圳智能传感器产业发展现状1.1 智能传感器产业的界定：什么是智能传感器？智能传感器是具有与外部系统双向通信手段，用于发送测量、状态信息，接收和处理外部命令的传感器。智能传感2、器一般由电源单元、传感器子系统、数据处理子系统、人机接口、通信接口和电输出子系统构成。智能传感器可以分为模块式智能传感器、集成式智能传感器和混合式智能传感器。资料来源：GB/T 33905.1-2017；国家统计局 前瞻产业研究院整理智能传感器的构成模型智传感器的分类电源单元传感器子系统数据处理子系统通信接口电输出子系统人机接口信号输入电源输入人机I/O外围系统I/O，串行或并行通信信号输出智能传感器模块式智能传感器集成式智能传感器混合式智能传感器技术要求低信号弱精度低响应速度快集成度高体积小稳定性强结构复杂1.2 全国智能传感器产业发展现状：产业链全景图资料来源：芯朋微招股书；国家统计局 前3、瞻产业研究院整理半导体材料工业制造嵌入式软件开发原材料中游下游上游其他领域电子元器件生产设备陶瓷材料有机材料金属材料MCU芯片PCB板其他电子元器件智能传感器制造消费电子汽车电子通信电子汽车电子工业电子通信电子消费电子其他智能传感器下游应用市场占比智能传感器上游主要原材料、生产设备和电子元器件生产制造厂商，中游为制造厂商，下游则为传感器主要应用的市场领域。1.2 全国与深圳智能传感器产业发展现状：行业规模超千亿元经过二十余年的发展我国智能传感器产业已进入稳健成长期，成为了一个超过千亿人民币市场规模的巨大产业，2017年以来年复合增速达16.88%。分城市来看，2022年我国智能传感器产业收入T4、OP城市分别是上海、北京、深圳、广州、苏州和成都。资料来源：SDI；工信部；前瞻产业研究院整理669.5 726.7 783.9 875.0 1020.4 1191.8 1382.5 020040060080010001200140016002017201820192020202120222023E2017-2023年中国智能传感器市场规模（单位：亿元）中国智能传感器市场区域分布（单位：%）上海,10%北京,8%深圳,7%广州,6%苏州,6%成都,5%其他地区,58%1.2 全国与深圳智能传感器产业发展现状：政策关注度仍处于较高水平行业政策方面，截至2023年全国智能传感器相关政策数量共5345、2项，其中大部分政策主要发布于2018年以前。2018年以后全国智能传感器产业新发布政策数量则呈现波动下降的态势，但仍处较高的关注水平。分城市来看，地方政策层面上，上海、北京和深圳智能传感器产业发布的政策数量较多，分别有146、88和67项。资料来源：白鹿智库 前瞻产业研究院整理221 383 413 334 230 214 277 274 109 0501001502002503003504004502015201620172018201920202021202220232015-2024年全国智能传感器产业新发布相关政策数量（单位：项）9212134576565678814605010016、50200武汉杭州成都南京广州重庆天津深圳北京上海截至2024年全国各主要城市智能传感器产业政策数量情况（单位：项）906598527 33726826725423622121002004006008001000数量越多、颜色越深广东4366家山东1481家1967 1910 1275 734 527 519 351 304 273 246 050010001500200025002023年智能传感器产业省市专精特新企业数量TOP10（单位：家）资料来源：企查猫，国家统计局；前瞻产业研究院整理1.2 全国与深圳智能传感器产业发展现状：深圳市专精特新企业数量位列全国第一江苏4222家浙江上海107、83家安徽1223家企业数量方面，截止2023年底我国智能传感器行业企业约2万余家，有专精特新企业5000余家；其中深圳市有专精特新企业906家，在国内城市中排名第1。截至2023年智能传感器行业企业区域分布（单位：家）3148家数量越多、颜色越深北京9家四川1家江苏13家浙江14家上海7家13976 643332024681012142023年智能传感器产业上市企业数量TOP10城市（单位：项）资料来源：Choice 前瞻产业研究院整理1.2 全国与深圳智能传感器产业发展现状：深圳市上市企业数量位列全国第一广东18家山东4家福建2家截至2023年智能传感器行业上市企业区域分布（单位：家）上市8、企业数量方面，截至2023年底，我国智能传感器行业上市企业共87家；其中深圳市智能传感器行业上市企业有13家，在国内城市中排名第1。湖北6家湖北2家河南3家辽宁1家陕西1家湖南1家吉林1家黑龙江1家数量越多、颜色越深北京179781项湖北79306项江苏303984项浙江180691项上海125262项17978112714912526289518745277183168726 5623750329454300200004000060000800001000001200001400001600001800002000002023年智能传感器产业累计专利数量TOP10城市（单位：项）资料来源：i9、ncopat 前瞻产业研究院整理1.2 全国与深圳智能传感器产业发展现状：深圳市行业专利数量位列全国第二广东331322项山东142427项安徽81080项截至2023年智能传感器行业累计专利数量区域分布（单位：项）创新能力方面，截至2023年底，我国智能传感器行业相关专利数量超百万项；其中深圳市智能传感器行业专利数量有127149项，在国内城市中排名第2。四川71269项河南63436项1.2 深圳智能传感器产业发展现状：深圳“20+8”产业政策解读2022年6月6日，深圳市人民政府发布关于发展壮大战略性新兴产业集群和培育发展未来产业的意见，提出聚焦智能传感器设计、制造、封测、装备材料等环节10、，加快新型传感器材料、CMOS-MEMS集成技术、先进封装工艺等核心技术攻关，建设MEMS中试线、MEMS传感器产业基地，丰富智能传感器在消费电子、汽车电子、智慧城市等领域应用场景。深圳七大战略新兴产业及20大产业集群产业序号聚焦集群方向产业序号集群/方向新一代信息技术1网络与通信绿色低碳13新能源2半导体与集成电路14安全节能环保3超高清视频显示15智能网联汽车4智能终端新材料16电子信息材料、新能源材料、结构和功能材料、生物材料、前沿新材料、材料基因组等5智能传感器生物医药17高端医疗器械数字与时尚6软件与信息服务18生物医药7数字创意19大健康8现代时尚海洋经济20海洋工程装备和辅助设备11、、海洋通信技术与设备、海洋交通设备、海洋能源、海洋生物医药、海洋养殖和深加工、海洋环保等高端装备制造9工业母机10智能机器人11激光与增材制造12精密仪器设备深圳八大未来产业产业序号产业5-10年内有望成长为战略新兴产业1合成生物2区块链3细胞与基因4空天技术10-15年内有望成为战略新兴产业5脑科学与类脑智能6深地深海7可见光通信与光计算8量子信息资料来源：关于发展壮大战略性新兴产业集群和培育发展未来产业的意见 前瞻产业研究院整理2022年深圳“20+8”产业集群高质量发展1.0版本1.2 深圳智能传感器产业发展现状：深圳“20+8”产业政策解读2024年3月，深圳市人民政府办公厅印发关于加12、快发展新质生产力进一步推进战略性新兴产业集群和未来产业高质量发展的实施方案，形成了推进“20+8”产业集群高质量发展2.0版本。实施方案提出，到2025年，深圳战略性新兴产业增加值超过1.6万亿元，经济社会高质量发展主引擎作用进一步强化；打造形成4个万亿级、4个五千亿级、一批千亿级产业集群；规模以上工业企业超过1.5万家，国家高新技术企业超过2.5万家。旧版“20+8”产业集群序号20大产业集群产业名称调整动态序号20大产业集群产业名称调整动态序号8大未来产业名称调整动态1网络与通信不变13新能源不变1合成生物不变2半导体与集成电路不变14安全节能环保不变2区块链并入软件与信息服务3超高清视频13、显示不变15智能网联汽车不变3细胞与基因不变4智能终端不变16新材料改名为高性能材料4空天技术调整为新20大产业集群产业5智能传感器不变17高端医疗器械不变5脑科学与类脑智能改名为脑科学与脑机工程6软件与信息服务区块链并入18生物医药不变6深地深海不变7数字创意不变19大健康不变7可见光通信与光计算改名为光载信息8现代时尚不变20海洋工程装备和辅助设备等海洋经济不变8量子信息不变9工业母机合并为高端装备与仪器21人工智能新增9前沿新材料新增10智能机器人调整为8大未来产业22机器人新增11激光与增材制造合并为高端装备与仪器23低空经济空天原8后2012精密仪器设备合并为高端装备与仪器资料来源：14、关于加快发展新质生产力进一步推进战略性新兴产业集群和未来产业高质量发展的实施方案 前瞻产业研究院整理2024年深圳“20+8”产业集群高质量发展2.0版本调整前后变化新版“20+8”产业集群序号20大产业集群产业名称序号20大产业集群产业名称序号8大未来产业名称1网络与通信11新能源1合成生物2半导体与集成电路12安全节能环保2细胞与基因3超高清视频显示13智能网联汽车3空天技术4智能终端14高性能新材料4脑科学与脑机工程5智能传感器15高端医疗器械5深地深海6软件与信息服务16生物医药6可见光通信与光计算7数字创意17大健康7量子信息8现代时尚18海洋经济8前沿新材料9高端装备与仪器19人工15、智能10机器人20低空经济空天223.8 245.3 292.5 262.7 197.4 21.38%9.60%19.26%-10.18%1.89%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%05010015020025030035020192020202120222023Q3营业收入（亿同比增速（%）25.2 32.6 39.3 38.5 23.8 14.48%19.21%18.07%23.24%20.79%0%5%10%15%20%25%05101520253035404520192020202120222023Q3研发费用（亿研发费用率32.3 28.9 33.8 1.9 9.16、7 43.08%41.90%42.37%38.36%35.28%30%32%34%36%38%40%42%44%01020304020192020202120222023Q3净利润（亿元）毛利率（%）1.2 深圳智能传感器产业发展现状：研发投入率超15%深圳是我国智能传感器产业的重点发展城市之一，依托强大的电子信息制造产业基础和工业制造需求基础，产业发展迅速；2023年前三季度，深圳智能传感器产业实现营收197.4亿元，实现净利润总额约9.7亿元，利润率达35.28%。研发投入方面，深圳市智能传感器产业研发费用投入达23.8亿，研发费用率达20.79%。资料来源：Choice，前瞻产业研究院整17、理2019-2023年深圳市智能传感器产业净利润及毛利率（单位：亿元，%）2019-2023年深圳市智能传感器产业主要上市公司营收及同比增速（单位：%）2019-2023年深圳市智能传感器产业研发费用及研发费用率（单位：亿元，%）40801.3 深圳市智能传感器产业发展政策机遇：2025年产业集群增加值达4200亿元深圳市智能传感器产业相关政策文件中对产业规模、引进企业等提出量化目标，此外推动智能传感器产业集群建设、突破关键核心技术，提升自主创新能力。深圳市智能传感器产业发展目标（单位：亿元）资料来源：深圳市培育发展智能传感器产业集群行动计划(2022-2025年)前瞻产业研究院整理2021年18、到2025年创新能力到2025年，突破一批智能传感器核心技术，布局若干技术先进、特色突出、优势互补的高水平创新平台，配套建设3个以上产业公共服务平台。制造能力生态体系到2025年，建设一条兼具量产能力的MEMS中试线，为高端MEMS传感器企业提供定制化、规模化加工服务，构建涵盖研发、中试及规模生产的完整MEMS产品技术创新链。到2025年，创建以智能传感器产业链上下游企业为主的产业园区。产业增加值深圳市智能传感器产业重点工程关键材料攻关工程积极引进国内外传感器材料制备头部企业；加快推进新型敏感材料及元件在新型传感器制备过程中的关键技术攻关。高端设计跃迁工程强化企业传感器总体结构、敏感元件、加工19、工艺、外围电路等全流程设计能力，推进与下游加工制造、系统集成等企业的交流合作。特色制造补链工程加强MEMS与集成电路工艺兼容性研究，布局CMOS-MEMS集成技术。产业协同创新示范工程积极推动高校及科研院所与产业内企业开展协同创新，实现专利共享和成果转化，达成产学研深度融合。产业空间布局优化工程南山区打造智能传感器核心承载区。龙华区打造智能传感器研发和应用的特色示范区。光明区打造智能传感器中试熟化与产业化示范区。先进封测强链工程支持传感器企业加快晶圆测试、芯片封装、封装后测试等半导体封装过程关键技术和工艺研究，自主掌握主流封装技术应用能力。精准招商引资工程加强产业链上下游招商，吸引知名企业落户20、，逐步实现产业上下游集聚发展。终端应用创新工程实施传感器示范应用工程，推动多传感器集成与传感器多功能集成，推动传感器产业各环节协同发展。1.3 深圳市智能传感器产业发展区域格局根据深圳市对智能传感器产业布局方向，南山区定位为深圳智能传感器核心承载区，龙华区定位为智能传感器研发和应用的特色示范区，光明区定位为智能传感器中试熟化与产业化示范区。龙岗区大鹏新区盐田区龙华区光明区罗湖区宝安区福田区深汕特别合作区坪山区南山区智能传感器核心承载区发挥智能传感器企业汇聚、高校和科研院所集聚优势，以龙头带动、应用牵引、产学研用协同为重点资料来源：深圳市培育发展智能传感器产业集群行动计划(2022-2025年)21、前瞻产业研究院整理智能传感器研发和应用的特色示范区发挥3C电子领域制造基础优势，积极培育一批智能传感器研发设计重点企业智能传感器中试熟化与产业化示范区围绕智能传感器中试熟化与产业化需要，在光明区布局建设兼具量产能力的研发中试线挑战2.1 顶层设计，统筹规划不足2.2 资源分散，缺乏龙头企业2.4 基础不足，产业整体落后2.3 技术限制，芯片依赖进口2.1 顶层设计，统筹规划不足资料来源：中国传感器（技术、产业）发展蓝皮书 前瞻产业研究院整理中试生产批量生产工程化研究产业化研究规模化生产1986-19901991-20002001-20052006-20102011-至今沈工所与大连仪表元件厂就22、硅压力传感器进行了中试生产，其技术水平与国外同类产品相当。InSb磁敏薄膜霍尔元件、压力传感器、磁敏流传感器、可燃气体传感器等批量生产，共计2360万只，收入13711万元。工业变送器用压力传感器、OEM通用压力传感器、可燃气体传感器、石英谐振承重传感器、湿度传感器等工程化研究。18个品种，75个规格进行中试生产，能力2257万只。石英谐振承重传感器开发2大系列，并开始大量出口国外。差压、静压、温度三参数一体化多功能传感器进行产业化技术研究，为国内只能变送器配套、年产2万只。低功耗强磁体磁阻器件，为工业计量仪表配套，年产50万只。强调完善产业链，工程化研究，重视批量生产和工程应用。我国智能传感23、器行业发展面临的首要挑战即在政策规划方面的顶层设计不足。这其实也与我国传感器行业的发展起步较晚有关。20世纪80年代我国传感器行业才初步进入中试生产阶段，到2000年以后才开始进入产业化研究，而真正规模和智能化发展则是在2010年以后。我国传感器行业发展历程2.1 顶层设计，统筹规划不足资料来源：国家发改委 前瞻产业研究院整理2013年2月2017年5月2021年12月加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划传感器及智能化仪器仪表产业整体水平跨入世界先进行列，产业形态实现由“生产型制造”向“服务型制造”的转变，涉及国防和重点产业安全、重大工程所需的传感器及智能化仪器仪表实现自主制造和自主24、可控，高端产品和服务市场占有率提高到50%以上。智能传感器产业三年行动指南（2017-2019）部署了4大任务：一是补齐设计、制造关键环节短板，推进智能传感器向中高端升级；二是面向消费电子、汽车电子、工业控制、健康医疗等重点行业领域，开展智能传感器应用示范；三是建设智能传感器创新中心，进一步完善技术研发、标准、知识产权、检测及公共服务能力，助力产业创新发展；四是合理规划布局，进一步完善产业链，促进产业集聚发展。计量发展规划（20212035年）加快量子传感器、太赫兹传感器、高端图像传感器、高速光电传感器等传感器的研制和应用。实施仪器设备质量提升工程，强化计量在仪器设备研发、设计、试验、生产和使25、用中的基础保障作用。建立仪器仪表计量测试评价制度。建立仪器仪表产业发展集聚区，培育具有核心技术和核心竞争力的国产仪器仪表品牌。31省市智能传感器行业发展目标解读当前在智能传感器领域的并没有直接针对传感器行业明确的顶层文件，上一版还是2017年发布的智能传感器产业三年行动指南（2017-2019）。智能传感器行业发展顶层文件2.2 资源分散，缺乏龙头企业资料来源：前瞻产业研究院整理智传感器的分类智能传感器输出信号模拟式传感器膺数字传感器开关传感器工作机理结构型传感器物性传感器检测对象物理量传感器力学量传感器热学量传感器光学量传感器磁学量传感器电学量传感器声学量传感器化学量传感器离子传感器气体传感26、器温度传感器生物量传感器生化量传感器生理量传感器其他传感器制作工艺序号企业名称主要传感器产品1博世压力、加速度、气体传感器、陀螺仪等MEMS传感器2索尼CMOS图像传感器第一企业，其全球图像传感器市场份额占比近40%3通用电气温压流等传感器4西门子温度/压力传感器5霍尼韦尔位置、速度、压力、温湿度、电流和气流质量流量传感器6德州仪器湿度传感器、电容式感应、气体/化学感应、霍尔效应传感器、电感式传感、光学感应、压力感应、超声波感应、电流感应、其他传感器信号调节器7艾默生压力、液位、温度等系列工业自动化传感器8泰科电子压力、温度、惯性、湿度、红外、超声波、磁阻、霍尔、电流等传感器9意法半导体加速度27、计、陀螺仪、数字罗盘、惯性模块、压力传感器、湿度传感器和麦克风10恩智浦半导体 加速度传感器、陀螺仪、磁阻和压力等全球智能传感器TOP10企业智能传感器行业面临的第二大挑战即资源分散。传感器的分类众多，据不完全统计，全球已知的传感器种类至少超6000种。这也直接导致了分散在每一种类传感器的资源数量较少；在竞争方面，全球智能传感器TOP企业均为海外企业，国内企业则均处于追随者地位。2.2 资源分散，缺乏龙头企业必创科技博世四方光电森霸传感中航电测江苏日盈苏奥传感汉威科技歌尔股份索尼西门子泰科电子英飞凌森萨塔恩智浦安费诺松下三星通用领导者挑战者追随者利基者霍尼韦尔国产传感器头部企业集群处于追随者地28、位传感器营收规模成立时间全球智能传感器企业竞争格局图资料来源：前瞻产业研究院整理2.2 资源分散，缺乏龙头企业在智能传感器海外企业发展方式方面，很多传感器厂家，采用了集团跟随的战略，与更大体量的仪表或者电子公司相结合。反过来说，一些工业巨头的集团发展策略，对传感器采用了明显的品牌矩阵布局。它通过多品牌、多产品在不同领域交叉组合，从而形成了一种八爪鱼战术。通过采用八爪鱼战术，海外制造集团将自身业务覆盖至多个传感器领域和品牌，确保了即使是在细分市场上只有几千万收入的子传感器品牌依然能够生存，从而实现对大量不同传感器产业的资源深化布局以及自身产业的供应链技术壁垒。资料来源：林雪萍，前瞻产业研究院整理29、美国福禄克的八爪章鱼战术八爪章鱼战术形成的供应链防守壁垒高端装备制造2.3 技术限制，芯片依赖进口资料来源：前瞻产业研究院整理中国传感器的芯片成本占比及传感器芯片对外依赖度（单位：%）智能传感器行业面临的第三大挑战即核心技术受到海外限制，核心零部件传感器芯片严重依赖海外进口。与集成电路产业相类似，我国传感器行业也面临芯片限制的“卡脖子”痛点，当前我国高端智能传感器芯片90%均依赖进口，而传感器芯片平均又占到传感器生产成本的60%以上。芯片成本60%其他成本40%进口,90%国产,10%中国传感器的芯片成本占传感器芯片对外依赖度中国被“卡脖子”的35项关键技术光刻机机器人核心算法高强度不锈钢光刻30、胶航空设计软件高端轴承钢芯片航空发动机短舱高压共轨系统真空蒸镀机iCLIP技术透射式电镜手机射频器件重型燃气轮机扫描电镜高端电容电阻激光雷达掘进机主轴承触觉传感器适航标准水下连接器超精密抛光工艺ITO靶材高端焊接电源微球医学影像设备元器件燃料电池关键材料操作系统航空钢材锂电池隔膜数据库管理系统高铁钢轨铣刀高端碳纤维环氧树脂核心工业软件高压柱塞泵中国海外工艺成熟度基本成熟成熟工艺材料有，关键材料、关键辅料进口材料性能优良工艺标准缺少行标、国标各企业均有标准工艺装备大部分依赖进口有专业装备制造厂商，性能先进优良工艺人才不受重视，地位低受重视2.4 基础不足，产业整体落后中国传感器产业位置差距15-31、20年中国海外设计软件有，但不成熟有，较成熟可靠性设计基本没有有采用程度很少普遍设计人才很少普遍差距10-15年差距20-25年差距15-20年设计技术中国海外产业化水平低高产业化投入少，且不连续高，连续，重视标志性企业少博世、GE、西门子、霍尼韦尔等等产业化人才几乎没有有，注重规模生产中国海外市场份额占全球市场10%左右美国约30%，日本20%，德国20%应用领域未进入重点领域几乎涉及所有重点领域应用水平中等、不全高，齐全，配套制造技术产业化程度应用程度落后世界发达国家15-20年，处于第三梯队资料来源：中国传感器（技术、产业）发展蓝皮书 前瞻产业研究院整理智能传感器行业面临的最后一大挑战是32、整体产业基础不足，技术落后。当前我国智能传感器产业无论在设计技术、制造技术、产业化程度和应用程度方面都较海外发达国家有较大的差距，平均落后15-20年，处于第三梯队位置。技术趋势3.1 新机理量子、脑电传感技术3.2 新材料柔性新材料、气凝胶等3.3 新工艺MEMS工艺3.4 新结构仿生结构、堆栈式结构3.5 新融合AI深度融合3.5 无源化3.1 新机理量子、脑电传感技术资料来源：先进感知技术白皮书；前瞻产业研究院整理传感新机理是指基于物理、化学、生物的效应，采用新的检测机理，提高传感的灵敏度、准确度和响应速度等性能指标，以满足不断变化和发展的应用需求。当前主流的传感新机理趋势有量子传感和脑33、电传感等。传感新机理当前被广泛应用于军工、航空航天和医疗健康等重要领域，而新机理技术的演进也将推动传感新材料、新工艺、新结构和新算法的持续发展。传感新机理趋势一种优势：传感灵敏度和精度极高、受传统物理学影响小。劣势：对环境要求高利用量子力学来探测并提取信息技术的手段。优势：应用前景广。劣势：对人体存在潜在的安全风险。通过大脑活动产生的微弱电信号，实现大脑与外部设备信息交换的传感方式。量子传感脑电传感3.2 新材料柔性新材料、气凝胶等资料来源：先进感知技术白皮书；前瞻产业研究院整理传感材料是可以用来感受环境变化的材料。传感材料是传感器的核心部分，是连接物理信号和电子信号的桥梁，直接关系到传感器的34、性能和应用范围。传感材料的性能衡量三大指标主要有灵敏度、选择性和稳定性。灵敏度是衡量其检测精度的指标、选择性是衡量其适应不同环境变化的指标、稳定性则是衡量材料在单一环境中稳定性的指标。当前国内传感器新材料主要有柔性新材料、气凝胶材料、水凝胶材料和碳纳米新材料等。灵敏度选择性稳定性传感器材料性能三大衡量指标传感新材料优点缺点应用场景代表传感器柔性新材料 可弯曲可变性 生物容性更好 成本高 制作工艺复杂 智慧医疗、智慧穿戴、仿生机器人 光纤无源传感器气凝胶 稳定性强 可设计性强 成本高 工业、环境检测、智慧医疗 气体传感器、压力传感器水凝胶 高吸水性 生物容性更好 高度可逆性 响应速度快 稳定性差35、 与基底材料的键合难度高 液体监测、水温监测 PH传感器、湿度传感器、压力传感器、气体传感器碳纳米材料 拉伸性好 高灵敏度 明显方向导电性 成本高 制作工艺复杂 智慧医疗、仿生机器人等 触觉传感器、生物传感器、气敏传感器等不同传感新材料优缺点对比3.3 新工艺MEMS工艺资料来源：先进感知技术白皮书；前瞻产业研究院整理当前传感器制造业在不断的优化制造工艺，从而实现满足传感器微型化、精细化的需求特点。目前业界主要关注MEMS 制造工艺的优化及演进。MEMS 制造工艺包含舍硅微机械加工、深反应离子刻蚀、光刻、分子沉积、表面微加工、激光微加工和微型封装等多种，各细分工艺均具有独特优势，如部分激光微加36、工支持将基电极直接打印在超薄凝胶膜上，从而实现柔性传感。在医学领域，随着MEMS技术的应用，微流控生物传感技术得以实现。微流控生物传感技术可利用徽细加工技术在玻璃或塑料基板上制作溶液流动的微小通道网络并集成在芯片中，从而将若干个实验室检测项目集中和缩小到一个几平方厘米大小的芯片上完成。MEMS工艺流程采取MEMS工艺的微流控传感器原理3.4 新结构仿生结构资料来源：先进感知技术白皮书；前瞻产业研究院整理传感结构是指传感器硬件之间的排列架构组合方式，当前传感器新结构的研究主要还是集中在较为复杂的传感器类型，如CMOS图像传感器。当前CMOS图像传感器新结构的方向主要包括仿生结构和堆栈式结构。仿生37、视觉传感器即通过模仿生物视网膜原理构件传感器从而来提升视觉传感性能的新型传感技术。通过研究仿真结构，研究人员对使用 OPTs的传感单元利用人工神经网络对红绿蓝噪声进行过滤，传感器阵列可以实现光照强度低至31nWcm“的紫外光检测，识别精度由46%提升至90%，同时具备较高灵敏度的图像感知和记忆能力。南加州大学仿生视觉传感器结构构件图3.4 新结构堆栈式结构资料来源：先进感知技术白皮书；前瞻产业研究院整理此外CMOS图像传感器根据结构还可以分为前照式、背照式和堆栈式三种。前照式结构光线利用率较低，背照式通过结构的改变，提高了光线利用率，从而提高传感器灵敏度。近年来，堆栈式结构不断发展，通过在垂直38、方向上堆叠多个层次的电路和感光器件，提高光线的接收和处理效率，从而实现更高的图像质量、更低的噪声和更好的动态范围。传统背照式图像传感和堆栈式图像传感对比示意图CMOS结构背照式堆栈式优点 光敏度和低噪声更高 测量范围广 精度高 适用性强 稳定性高缺点 工艺要求高 成本更高 制造工艺复杂适用场景 摄像头、图像传感器 计算机存储器、处理器背照式图像传感和堆栈式图像传感优缺点对比资料来源：红杉资本 state of AI report 2022；前瞻产业研究院整理3.5 新融合AI技术深度融合研发设计生产制造应用用户需求挖掘反哺数据管理决策提升效率增加应用需求研发效率提升40%生产效率平均提升37.39、6%运营成本平均下降21.2%在融合方面，2022年GPT的出现让社会再一次开始关注人工智能技术的发展，而AI与传感器行业的发展也是相辅相成的。AI大模型的发展能有效地为智能传感器生产制造环节实现降本增效；同时，智能传感器的应用也为AI大模型的训练和应用提供数据。AI模型训练实时数据决策智能传感器生产制造环节3.5 新融合AI技术深度融合假数据真数据假数据真数据真数据真数据真数据GPT模型依据目前已经输入的所有文字和大量文本数据预测下一个文字，并输出RL人类反馈模型真数据高 分低 分符合人类自然语言的答案通过人工评分不断训练提升ChatGPT输出符合人类自然语言的“高分”答案能力通过人工对大量40、基础数据进行筛选，保留符合道德、正确的数据基础数据筛选过程ChatGPT本质是在GPT大模型叠加RL反馈模型，原理是通过基于对于已有文本的学习后根据计算概率预测并输出下一个文字，而最终的模型效率主要由大模型的参数量（计算能力）和后期学习的高质量的数据量（知识量）所决定。输入输出清华大学清华大学清华大资料来源：前瞻产业研究院整理数据的数量和质量直接决定模型训练效果133.63.534.13234OpenAI-GPT4.0Google-PaLM 2Falcon阿里-通义千问2OpenAI-GPT3.0零一万物-Yi-34BMeta-LLaMA2智源-Aquila2华为盘古2.0文本数据量（万亿To41、ken）3.5 新融合AI技术深度融合2020-2023年全球超大规模预训练模型参与者入场进程情况资料来源：红杉资本 state of AI report 2022；亿欧 前瞻产业研究院整理对比目前国内外主流的大模型训练参考的文本量来看，OpenAI作为行业的引领者，旗下研发的GPT-4模型目前仍处于绝对领先地位，但是国内百度、阿里、华为等厂商所作大模型与Google和Meta等其他海外厂商也在积极追赶。从目前实际情况来看，当前AI大模型的能力仍处于快速提升的阶段，即根据训练所用的数据文本量的提升模型能力指数级提升，但全球高质量的文本数据则大部分都已被使用，面临数据来源枯竭的问题。不完全统计国42、内外知名厂商AI大模型参考文本量（单位：万亿Token）3.5 新融合AI技术深度融合公开宏观数据付费行业数据企业私有数据真实世界感知数据数据获取成本&难度低高训练通用大模型训练垂类行业大模型/企业自有大模型数量多可信度低数量多质量不可控私密性强质量高特定性强数量多数量少质量非常高传感器的数量和质量取决于连续性低训练AI大模型的数据来源则主要有四种。其中，公开的宏观数据和付费行业数据是当前市场上主要用于训练通用大模型使用的数据，但目前面临枯竭和质量差等问题；企业私有数据则成本较高，数量也较少。在这种背景下，未来通过传感器获取大量真是世界感知数据将成为必然趋势。资料来源：红杉资本 state o43、f AI report 2022；前瞻产业研究院整理3.5 新融合AI技术深度融合决策层支撑层传输层应用层感知层无线通信方式有线通信方式其他通信方式销售场景CRM管理场景ERP制造场景MES研发场景PLM中间层数据库中间件控制硬件传感器RFID二维码GPS/北斗摄像头人决策计算机自主决策表单驱动流程驱动数据驱动除了将数据用于AI大模型的训练外，AI与智能传感器的深度融合将真正实现物联网内的数据驱动即计算机自主决策。企业经营管理决策不在依靠过去的表单或者流程，而是根据各环节传感器获取的实时数据，由AI根据数据进行数智决策后再实时反馈给各环节进行生产销售。蜂窝式架构组网式架构3.6 无源化单点式架44、构传统RFID一体式读写点对点近距离读写架构优化分离式架构，降低干扰，初步实现多设备组网，反向通信距离可达百米系统革新引入蜂窝系统，扩展系统能力，研究新协议、新架构，新标签进一步提升通讯距离，借助网络基础设施，实现全域、全网、全生命周期管理。快销品、区域仓储盘点规模盘存、进出库盘点物流、医疗、畜牧、电力、军工、石化等无源物联网(Passive IoT)是指接入网络的终端节点设备不需配置电源线或内置电池，通过采集环境中的微能量供能支持自身正常运转，实现数据的采集、传输和分布式计算等功能。无源物联网的技术架构经过多年的发展已经从早期仅能用于快销品、区域仓储盘点等点对点场景的单点式架构转变为如今的蜂45、窝式架构。在蜂窝式架构中，无源传感器的通信距离更远，无源传感器的应用范围也愈发广泛。无源物联技术架构发展历程资料来源：物联传媒；前瞻产业研究院整理3.6 无源化无源物联技术的目标定义相比于高速物联、中低速物联和窄带物联，无源物联网是虽然传输速率和精确度可能有所下降，但凭借极低的能量消耗和应用成本，将成为工业和商业应用的主流传感器。无源物联千亿级窄带物联百亿级中低速物联百亿级高速物联低高能量消耗&成本3.6 无源化资料来源：物联传媒 前瞻产业研究院整理能量采集技术优点缺点应用场景代表传感器太阳能 能量密度大 获取难度低 产业链较成熟 成本高 尺寸大 安装维护成本高 路灯、野外监测、农业、工业等 46、光纤无源传感器无线电波 电子设备普及 尺寸小，易部署 成本低 能量密度小 需要外部单独在提供能量源 服装零售、图书馆、快递包裹、珠宝、RFID、NFC按压式 获取便捷 成本低 能量密度小 能量环境使用少 开关、遥控器 压电传感器温度差 能量环境适用广 对环境要求高 转化效率低 森林防火、野外环节检测 热电材料无源传感器无源物联网三大底层技术不同无源传感器能量采集技术的优缺点对比无源物联网的技术实现无法离开三大底层技术：能量采集技术、低功耗计算技术和低功耗通信技术。其中能量采集技术是无源物联网实现的根本技术。无源物联网并不代表这不使用能量，而是通过采集环境能量实现运转，主要的技术包括太阳能、无线47、电波、按压式和温度差等。其中太阳能由于能量密度大，获取难度低一级产业链较为成熟是当前最主要的无源传感器应用手段。总结&建议4.1 深圳市智能传感器产业发展总结4.2 深圳市智能传感器产业发展建议4.1 深圳市智能传感器产业发展总结总体来看，深圳市智能传感器产业具有一定的产业先发优势及政策优势；但同时面临顶层设计不足、资源分散、核心技术“卡脖子”等困境挑战。为更好的发挥优势、解决困境，需要依靠无源化发展、AI深度应用融合、新材料、新结构和新工艺等技术的赋能升级，从而推动深圳市智能传感器产业高质量发展。深圳市智能传感器产业顶层设计不足海外技术“卡脖子”资源分散行业规模处于国内领先高精特新企业数量聚48、集政策力度支持产业整体基础差新材料、新结构、新工艺等工艺创新无源化AI深度应用融合实现行业弯道超车的技术机遇深化实现智能传感器应用价值实现广泛商业应用的技术基础资料来源：前瞻产业研究院整理资料来源：前瞻产业研究院整理完善顶层规划，为行业发展保驾护航目前深圳市在智能传感器产业方面的政策已提出了5年规划方案。但从方案具体内容来看，在资源分配和具体发展方向角度来看仍有所欠缺，有待进一步的完善和细化。鼓励企业应用，推动技术创新一方面深圳市具备国内领先的教研资源；另一方面深圳市也具备国内领先的工业基础环境。因此政府应积极鼓励学校和产业的深度融合，鼓励国产传感器产品在真实场景的实际落地应用，推动产业的技术49、的快速革新和应用落地。扶持龙头企业，打造知名品牌加快人才培养，强化自主研发传感器制造需要人才对上游电子元器件和下游各行业应用的综合理解能力，而当前这类人才是十分欠缺的，深圳市应该积极鼓励培养专业人才。当前深圳市的智能传感器企业数量虽多，但整体缺乏知名的行业龙头企业。因此应积极扶持企业，鼓励企业的快速扩张和成长，打造国内、甚至国际知名传感器品牌，从而引领行业整体快速发展。深圳市智能传感器产业发展建议扫码获取更多免费报告产业规划复合型专业团队1300余项目案例产业研究持续聚焦细分产业研究22年细分产业报告、产业图谱、课题研究、专项调研园区规划首创招商前置规划法+独有园区招商大数据IPO咨询IPO募50、投可研IPO细分市场研究研究底稿碳中和研究战略咨询、课题研究技术咨询服务、碳中和商学院产业链招商产业规划+招商策划+落地+资源导入政府产业规划资深智库企业产业投资专业顾问中国产业咨询领导者投资/决策 你需要前瞻的眼光！解读全球产业变迁趋势深度把握全球经济脉动100000+资讯干货 一手掌控10000+行业报告 免费下载1000000+行业数据 精准把握500+资深研究员 有问必答10000+全球产业研究 全面覆盖365+每日产经动态 实时更新扫码下载APP全球产业分析与行业深度问答聚合平台看 懂 未 来 新 十 年！前瞻产业研究院是中国产业咨询领导者！隶属于深圳前瞻资讯股份有限公司，于1998年成立于北京清华园，主要致力于为企业、政府、科研院所提供产业咨询、产业规划、产业升级转型咨询与解决方案。前瞻产业研究院前瞻经济学人APP是依托前瞻产业研究院优势建立的产经数据+前沿科技的产经资讯聚合平台。主要针对各行业公司中高管、金融业工作者、经济学家、互联网科技行业等人群，提供全球产业热点、大数据分析、行研报告、项目投资剖析和智库、研究员文章。前瞻经济学人让你成为更懂趋势的人报告出品：前瞻碳中和战略研究院联系方式：400-068-7188更多报告：https:/报告主创：徐文强院长产业规划咨询：0755-33015070报告执笔：宁凯亮、李宛卿
