本文來自公眾號【信熹資本】，這是一篇整理的非常細致的傳感器產業(yè)介紹內容，本次更新“投資思考”部分內容，文末最新更新了關于傳感器產業(yè)的一些投資思考，“從電磁波圖譜看傳感器”、“從MEMS工藝看傳感器”、“傳感器的智能化”等方向分析未來傳感器產業(yè)的發(fā)展趨勢和潛在機會。

本文涵蓋了傳感器的相關概念、發(fā)展歷史、分類方式、產業(yè)鏈和市場情況等信息。與其他籠統(tǒng)介紹傳感器產業(yè)的研報資料不同，本文具體而微，詳細說明了各種傳感器的情況，每個分類、每個特性、每個術語、每個環(huán)節(jié)，本文都一一解析清楚，幾乎都介紹的明明白白，顯然經過長時間的資料收集。

本文有助于我們厘清很多傳感器概念上的問題，窺視不同傳感器領域的難點和痛點。譬如航天級、軍工級、工業(yè)級、醫(yī)療級、科研級、消費級等傳感器有什么不同的需求？電阻式、電容式、電感式、光電式傳感器的區(qū)別？MEMS芯片生產各個環(huán)節(jié)需要用到什么設備？每個流程怎樣？……等等

此外文中部分突出觀點有：

大多數(shù)創(chuàng)業(yè)公司都會選擇單一傳感器作為早期的創(chuàng)業(yè)方向；傳感器開始從曾經的純模擬工作方式轉向數(shù)字傳輸方式；在傳感器的開發(fā)過程中，通常會先從傳感器的敏感材料入手；傳感器各細分市場的割裂度更高，且發(fā)展變化的速度相對沒那么快，更容易培養(yǎng)出小而美的企業(yè)；當半導體傳感器廠商發(fā)展到較大規(guī)模后，一般會傾向于自建部分產能，形成“核心產品依靠IDM，邊緣產品或產能調節(jié)依靠代工廠”的生產模式，既可以降低生產成本，又可以加固技術壁壘。；對知識產權的保護力度不足，導致消費電子傳感器廠商普遍毛利較低，且容易到市場瓶頸；消費電子傳感器的主要機會在于還未被市場驗證、具有顯著創(chuàng)新性的傳感器……

本文內容較詳細，可按如下小結目錄獲取對應信息：

一、行業(yè)背景

二、智能感知與感知技術

三、傳感器的相關概念

四、傳感器的發(fā)展歷史

五、傳感器的分類

1. 按照檢測變量分類

1) 位置/運動傳感器

2) 力傳感器

3) 溫度傳感器

4) 光學傳感器

5) 聲音傳感器

6) 磁場傳感器

7) 氣體傳感器

8) 濕度傳感器

9) 生化傳感器

2. 按照應用場景不同

1) 航天級

2) 軍工級

3) 工業(yè)級

4) 醫(yī)療級

5) 科研級

6) 消費級

3. 按照輸出量的性質分類

1) 模擬傳感器

2) 數(shù)字傳感器

4. 按照敏感材料不同

1) 金屬類材料

2) 半導體材料

3) 陶瓷類材料

4) 高分子類材料

5. 按照轉換原理不同

1) 電阻式傳感器

2) 電容式傳感器

3) 電感式傳感器

4) 光電式傳感器

5) 光柵式傳感器

6) 壓電式傳感器

6. 小結

六、傳感器的產業(yè)鏈情況

1、 上游：材料

2、上游：設計及仿真軟件

3、上游：生產設備

4、中游：設計

5、中游：加工制造

6、中游：封裝

7、中游：測試

七、市場情況

1、汽車傳感器

2、工業(yè)傳感器

3、醫(yī)療傳感器

4、消費電子傳感器

八、投資思考

1、從電磁波圖譜看傳感器

1）光電傳感器

2）微波探測傳感器

3）投資方向思考

2、從MEMS工藝看傳感器

1）MEMS傳感器簡介

2）投資方向思考

3、傳感器的智能化

1）單傳感智能化

2）多傳感融合

九、結語

一、行業(yè)背景 人類歷史繼經歷了18世紀以“機械化”為核心的第一次工業(yè)革命、19世紀以“電氣化”為核心的第二次工業(yè)革命和20世紀以“信息化”、“自動化”為核心的第三次工業(yè)革命，當下正處在以“智能化”為核心的第四次工業(yè)革命過程中，圍繞著“智能化”的各個環(huán)節(jié)正展現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的生命力。我們認為，“智能化”是指機器或系統(tǒng)在行為過程中具備更強的智慧性，包括認知能力、學習能力、記憶能力、判斷力等，其具有以下幾個主要特征： 一是具有更強的感知能力，即具有能夠感知外部世界、獲取外部信息的能力，這是產生智能活動的前提條件和必要條件； 二是具有記憶和思維能力，即能夠存儲感知到的外部信息及由思維產生的知識，同時能夠利用已有的知識對信息進行分析、計算、比較、判斷、聯(lián)想、決策； 三是具有學習能力和自適應能力，即通過與環(huán)境的相互作用，不斷學習積累知識，使自己能夠適應環(huán)境變化； 四是具有行為決策能力，即對外界的刺激作出反應，形成決策并傳達相應的信息。 和第三次工業(yè)革命相比較，曾經的“信息化”更多關注信息層面的收集和管理，“自動化”更關注執(zhí)行層面的可靠和穩(wěn)定，這些都為如今的“智能化”的發(fā)展打下基礎。“智能化”更關注整個系統(tǒng)的智慧性，依賴于各部分技術能力的提升，例如人工智能、大數(shù)據、物聯(lián)網、感知技術等。

二、智能感知與感知技術 智能感知成為本次工業(yè)革命的重要驅動力量。智能感知是指：為了滿足人類的需求，系統(tǒng)能動地感知外界事物，利用大數(shù)據、物聯(lián)網、人工智能等技術進行認知、決策并執(zhí)行的過程。 “智能化”需要依靠各種智能感知系統(tǒng)得以實現(xiàn)。一切智能感知系統(tǒng)的結構都可以概括為“感知”、“計算”和“執(zhí)行”三個子系統(tǒng)，不同子系統(tǒng)之間通過“通信”相連接，從而實現(xiàn)各種功能。 其中，“感知”子系統(tǒng)即感知技術，其功能實現(xiàn)主要依賴于傳感器。傳感器將現(xiàn)實世界的信號，轉換為數(shù)字計算機可以理解的信號，就像各種感官系統(tǒng)在人類感受物理世界過程中發(fā)揮的功能一樣。傳感器是計算機感受和理解現(xiàn)實世界的第一步，是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)，是“智能化”時代的重要基礎設施。 三、傳感器的相關概念 傳感器，英文Sensor，由Sense一詞演變而來，最早出現(xiàn)于20世紀30年代，在“信息化”、“自動化”時代背景下傳感器就已經成為重要角色，當進入到“智能化”時代時，其重要性進一步凸顯，逐漸得到更多關注。 我們認為，雖然傳感器一詞覆蓋的范圍不斷擴大，品類日漸豐富，但所有傳感器都有這樣的共同本質：傳感器是一種檢測裝置——能夠感受到被測量的信息，并將感受到的信息按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。 傳感器通常由敏感元件、轉換元件和轉換電路三部分組成。其中： 敏感元件是指傳感器中能直接感受或響應被測量的部分，常見可測量的信息如溫度、光強、壓力等。 轉換元件是將上述非電量轉換成電參量，如電阻、電壓、電流等。 轉換電路的作用是將轉換元件輸出的電信號經過處理轉換成便于處理、顯示、記錄和控制的部分，如放大、濾波、調制等。 這三個部分的不同設計又分別不同程度上影響了傳感器的成本及各項指標，并適合于不同的應用場景。敏感元件決定了傳感器基本的工作原理，對性能產生最根本的影響。轉換元件和轉換電路的存在是為了使敏感元件更好地工作。為了發(fā)揮敏感元件的最優(yōu)性能，同時滿足下游應用場景的需求，往往需要對轉換電路進行定制化設計。 以MEMS麥克風為例，其典型結構如下圖所示。聲波信號先作用于MEMS芯片，MEMS芯片部分包含了“敏感元件”和“轉化元件”，通過金線連接到包含“轉換電路”的ASIC芯片中，最后輸出音頻電信號。其他結構主要輔助傳感器更穩(wěn)定、可靠地工作。 傳感器常見的性能評價指標可以分為靜態(tài)指標和動態(tài)指標兩類。 其中，靜態(tài)指標主要考核被測量在穩(wěn)定狀態(tài)下傳感器的性能，包括分辨率、靈敏度、線性度、重復性、遲滯、穩(wěn)定性等。 ①分辨率：傳感器能夠檢測到的最小輸入變化量，即只有輸入變化量超過一定閾值時，傳感器的輸出量才會產生變化。分辨率越小，說明傳感器對被測量的分辨能力越強。 ②靈敏度：傳感器輸出變化量與輸入變化量之比，某些情況下可以簡單理解為信號放大的倍數(shù)。靈敏度越高，說明傳感器對被測量變化的響應越大，越有利于信號處理。但靈敏度過高也會導致噪聲干擾增加，影響測量精度。 ③線性度：傳感器輸出與輸入成正比的范圍。線性度越高，說明傳感器輸出與輸入之間的關系越簡單，越容易校準和計算。 ④重復性：傳感器在同一條件下，對同一輸入按同一方向進行多次測量時，輸出之間的差異程度。重復性越好，說明傳感器輸出越穩(wěn)定，隨機誤差越小。 ⑤遲滯：傳感器對正向（輸入增大）和反向（輸入減?。┹斎氲妮敵鲋g的不一致程度。遲滯越小，說明傳感器輸出越對稱，滯后誤差越小。 ⑥穩(wěn)定性：傳感器在相當長時間內保持性能不變的能力。穩(wěn)定性受到溫度、濕度、機械振動、電磁干擾等環(huán)境因素的影響。穩(wěn)定性越好，說明傳感器輸出越可靠，系統(tǒng)誤差越小。

動態(tài)指標主要考察被測量在變化狀態(tài)下傳感器的性能，包括采樣頻率、階躍響應等。 ①采樣頻率：采樣頻率是指傳感器在單位時間內可以采樣的測量結果的多少。采樣頻率反映了該傳感器的快速反應能力，是動態(tài)特性指標中最重要的一個。對于被測量快速變化的場合，采樣頻率是必須要充分考慮的技術指標之一。 ②階躍響應：傳感器對階躍輸入信號（即瞬間從零變?yōu)橐欢ㄖ档男盘枺┑妮敵鲎兓^程。階躍響應反映了傳感器的動態(tài)特性，如上升時間、峰值時間、超調量、調節(jié)時間等。階躍響應越快，說明傳感器對突變信號的響應越及時，動態(tài)誤差越小。 傳感器的發(fā)展歷史，就是一部不斷在提升性能和降低生產成本之間來回進行選擇的歷史。當前幾乎每種傳感器都存在多種技術路徑去實現(xiàn)，往往具有不同程度的性能和成本優(yōu)勢，也因此適用于不同的應用場景。 以紅外探測器為例，目前最為廣泛使用的可以分為制冷型和非制冷型兩種，這兩種傳感器最主要的區(qū)別在于敏感元件材料的不同，進一步導致成本和性能的差異，從而適用于不同的應用場景。長期來看，由于底層原理的限制，各種技術路線只能在局部指標上做最優(yōu)解，很難出現(xiàn)哪種技術路線完全取代另一種的情況。 四、傳感器的發(fā)展歷史 傳感器的起源可以追溯到人類最早的測量工具，如溫度計、壓力計、度量衡等。這些工具都是利用物質的某些物理性質（如熱脹冷縮、彈性變形、比重差異等）來反映被測量的信息，并通過人眼或其他輔助設備來讀取。這些原始的傳感器雖然只能測量一些基本的物理量，而且精度和可靠性都不高，但是它們?yōu)楹髞韨鞲衅骷夹g的發(fā)展奠定了基礎。 根據不同的技術特征和應用領域，傳感器的發(fā)展可以分為以下幾個階段： 機械化時代（人類出現(xiàn)-1870年前后）：這一時期出現(xiàn)了最早的機械式傳感器，如指南車、骨尺、天平、日晷儀、地動儀等。這些傳感器都是利用機械結構和運動原理來實現(xiàn)檢測功能，主要應用于方向、長度、重量、時間和地震等方面。 電氣化時代（1870年-1940年）：這一時期出現(xiàn)了最早的電氣式傳感器，如熱電偶、磁電偶、光電管、光敏電阻、霍爾元件、磁阻元件等。這些傳感器都是利用電學效應和電路原理來實現(xiàn)檢測功能，主要應用于溫度、電流、電壓、光強、磁場等方面。 半導體化時代（1940年-1970年）：這一時期出現(xiàn)了最早的半導體式傳感器，如半導體熱電偶、PN結溫度傳感器、集成溫度傳感器、聲學溫度傳感器、紅外傳感器、微波傳感器等。這些傳感器都是利用半導體材料和集成電路技術來實現(xiàn)檢測功能，主要應用于溫度、光強、距離等方面。 微機械化時代（1970年-2010年）：這一時期出現(xiàn)了最早的微機械式（MEMS）傳感器，如微機械陀螺儀、微機械加速度計、微機械壓力傳感器等。這些傳感器都是利用微機械技術和微加工技術來實現(xiàn)檢測功能，主要應用于角速度、加速度、壓力等方面。 智能化時代（2010年至今）：這一時期出現(xiàn)了更先進的智能式傳感器，傳感器集成的功能日益豐富，不僅傳統(tǒng)測量性能進一步提升，同時開始集成更多計算能力，將更多數(shù)據處理工作放在邊緣端，減少對中心處理器的依賴，即“邊緣計算”。 智能化時代前，傳感器的發(fā)展更多關注于傳感器原有功能的提升，傳感器更像一個獨立的個體。進入智能化時代后，下游應用場景的需求開始被更多考慮，傳感器更多作為一個智能化系統(tǒng)的一部分開始發(fā)展。 這里需要注意，并不是進入智能化時代后，半導體化時代和微機械化時代下的傳感器便不再發(fā)展了，各種技術路線的傳感器依然處在不斷迭代發(fā)展的過程中。傳感器不僅在向內進行提升，同時在向外進行鏈接擴展。 總結起來，傳感器在發(fā)展過程中體現(xiàn)出的主要趨勢是多功能化、高性能化、低成本化、微型化，這也將是未來傳感器的發(fā)展主要方向。 多功能化：傳感器能夠集成多種功能，如測量多種參數(shù)、處理數(shù)據、存儲信息、通信交互等，提高了傳感器的效率和靈活性。 高性能化：傳感器能夠提高測量的精度、靈敏度、穩(wěn)定性和可靠性，降低測量的誤差和干擾，滿足更高的測量要求。 低成本化：傳感器能夠采用新型材料和新型工藝制造，降低生產成本和維護成本，實現(xiàn)大規(guī)模生產和應用。 微型化：傳感器能夠以更小的體積實現(xiàn)同水平的性能，可滿足更多應用場景的體積需求。一般來說，體積越小也意味著量產后成本越低、實際使用中功耗越低。

五、傳感器的分類 傳感器的分類有多種方式，從不同的角度有不同的分類方式。當使用者在選擇使用哪種傳感器時，會根據檢測變量、應用場景、輸出量的性質等，選擇相匹配的傳感器。當研發(fā)企業(yè)在選擇設計、生產傳感器時，更多會考慮到敏感材料和轉換原理等。 1.按照檢測變量分類 最清晰、直觀的傳感器分類方式是基于檢測變量進行分類。 傳感器的的細分行業(yè)一般是根據檢測變量不同進行劃分，因此這種分類方式可以更方便我們進行細分行業(yè)的研究，這一方法在分析傳感器行業(yè)的中早期創(chuàng)業(yè)公司時會顯得尤為關鍵。 大多數(shù)創(chuàng)業(yè)公司都會選擇單一傳感器作為早期的創(chuàng)業(yè)方向，這時候就需要從檢測變量出發(fā)，尋找對應以及相近的細分行業(yè)，直接分析對應的細分行業(yè)可以對現(xiàn)有的市場規(guī)模、競爭格局建立認知和判斷，間接分析相近的細分行業(yè)可以對可拓展的市場規(guī)模、潛在競爭對手進行預測和分析。 這一分析方式對于已經進入成熟階段的傳感器巨頭公司來說，重要程度會有所減弱，這是由于巨頭公司往往會選擇對同一技術平臺的傳感器進行廣泛布局，單一細分市場對公司業(yè)績影響程度有限，技術平臺能力對于公司的重要性會增加。 1)位置/運動傳感器 用于測量物體的位置、位移、速度、加速度等參數(shù)，如加速度計、陀螺儀、光電編碼器、超聲波雷達、激光雷達、毫米波雷達等，這類傳感器目前廣泛應用于自動化控制、姿態(tài)識別、自動駕駛等場景。 加速度計：利用慣性質量在受加速度時會產生位移的特性，將物體的加速度轉換為位移信號，再經過電容或壓阻式變換器轉換為電容或電阻信號，再經過調理電路轉換為電壓或電流信號。 陀螺儀：利用回轉體或振動體在旋轉時產生的科里奧利力或進動角，將物體的角速度或角位移轉換為電容或電阻信號，再經過檢測電路轉換為電壓或電流信號。 光電編碼器：利用光電效應，將輸出軸上的機械幾何位移量轉換成電信號，輸出脈沖或編碼。 超聲波傳雷達：利用超聲波的反射、折射、干涉等特性，將物體的距離、速度或形狀轉換為超聲波信號，再經過超聲波探頭轉換為電信號，輸出模擬或數(shù)字信號。 激光雷達：以激光作為信號源，由激光器發(fā)射出的激光束來探測目標的距離、方位、高度、速度、姿態(tài)等特征量，將目標空間位置轉換成電信號，輸出點云或圖像。脈沖式激光雷達利用反射激光的時間間隔來計算相對距離；而連續(xù)波激光雷達則通過計算反射光與反射光之間的相位差得到目標距離。 毫米波雷達：以毫米波作為信號源，由天線發(fā)射出的毫米波束，來探測目標的距離、方位、高度、速度、姿態(tài)等特征量，將目標空間位置轉換成電信號。 2)力傳感器 用于測量物體的力、壓力、重量、扭矩等參數(shù)，如壓電式傳感器、壓阻式傳感器等。 壓電式傳感器：利用壓電材料在受力時會產生極化而導致表面帶電的特性，將物體的力、壓力、重量或振動轉換為電荷信號，再經過積分或放大器轉換為電壓或電流信號。 壓阻式傳感器：利用壓阻材料在受力時會產生壓阻效應而導致電阻值變化的特性，將物體的力、壓力、重量或振動轉換為電阻信號，再經過電橋或放大器轉換為電壓或電流信號。 3)溫度傳感器 用于測量物體或環(huán)境的溫度，如熱電偶、熱敏電阻、紅外傳感器等。 熱電偶：利用兩種不同金屬材料在溫度不同時會產生熱電勢差的特性，將物體或環(huán)境的溫度轉換為熱電勢信號，再經過溫度計或放大器轉換為溫度值或電壓信號。 熱敏電阻：利用金屬材料在溫度變化時會產生正溫度系數(shù)（PTC）或負溫度系數(shù)（NTC）而導致電阻值變化的特性，將物體或環(huán)境的溫度轉換為電阻信號，再經過分壓或放大器轉換為溫度值或電壓信號。 紅外傳感器：通過感應目標輻射的紅外線，利用紅外線的物理性質來進行測量。紅外傳感器根據探測機理可分成為基于光電效應的光子探測器和基于熱效應的熱探測器。

4)光學傳感器 用于測量光的強度、波長、相位等參數(shù)，如光電二極管、光敏電阻、光纖傳感器等。 光電二極管：利用光電效應，當光照射到半導體材料時，會產生電子-空穴對而導致電流變化的特性，將光的強度或顏色轉換為電流信號，再經過分壓或放大器轉換為光強值或電壓信號。 光敏電阻：利用光阻效應，當光照射到半導體材料時，會改變其導電率而導致電阻值變化的特性，將光的強度轉換為電阻信號，再經過分壓或放大器轉換為光強值或電壓信號。 光纖傳感器：利用光纖的傳輸、反射、干涉等特性，將物體的位置、位移、速度、溫度、壓力、應變等參數(shù)轉換為光信號，再經過光電元件轉換為電信號，輸出模擬或數(shù)字信號。 5)聲音傳感器 用于測量聲音的強度、頻率、相位等參數(shù)，如麥克風、聲納傳感器、超聲波傳感器等。 麥克風：利用聲波對振動膜的作用而產生電動勢的特性，將聲音的強度或頻率轉換為電壓信號，再經過濾波或放大器轉換為聲音值或頻率信號。 聲納傳感器：利用聲波的反射、折射、干涉等特性，將物體的距離、速度或形狀轉換為聲波信號，再經過聲波探頭轉換為電信號，輸出模擬或數(shù)字信號。 6)磁場傳感器 用于測量磁場的強度、方向、變化等參數(shù)，如霍爾效應傳感器、磁阻效應傳感器、磁致伸縮效應傳感器等。 霍爾效應傳感器：利用霍爾效應，當導體通過恒定電流并置于磁場中時，會在垂直于電流和磁場方向的兩端產生電壓差，這個電壓差與磁場強度成正比，輸出電壓信號。 磁阻效應傳感器：利用磁阻效應，當導體通過恒定電流并置于磁場中時，會在垂直于電流和磁場方向的兩端產生電壓差，這個電壓差與磁場強度成正比，輸出電壓信號。 磁致伸縮效應傳感器：利用磁致伸縮效應，當鐵磁材料置于磁場中時，會產生沿著磁場方向的伸縮變形，這個變形與磁場強度成正比，輸出位移或應變信號。 7)氣體傳感器 用于測量氣體的成分、濃度、質量等參數(shù)，如氣敏電阻、氣敏二極管、光電氣體傳感器等。 氣敏電阻：利用氣敏材料在吸附氣體時會產生導電率變化而導致電阻值變化的特性，將氣體的成分或濃度轉換為電阻信號，再經過分壓或放大器轉換為氣體值或電壓信號。 氣敏二極管：利用氣敏材料在吸附氣體時會產生導通效應而導致二極管導通的特性，將氣體的成分或濃度轉換為二極管導通狀態(tài)，再經過分壓或放大器轉換為氣體值或電壓信號。 光電氣體傳感器：利用不同氣體對不同波段的光有不同的吸收特征，將氣體的種類及濃度轉換為光譜吸收信號，再經過光電元件或光譜儀轉換為電信號或光譜信號。 8)濕度傳感器 用于測量物體或環(huán)境的濕度，如電容式濕度傳感器、電阻式濕度傳感器、熱濕敏電阻等。 電阻式濕度傳感器：利用濕敏材料在吸附水分子時會產生電阻率變化而導致電阻值變化的特性，將濕度轉換為電阻信號，再經過分壓或放大器轉換為濕度值或電壓信號。常用的濕敏材料有金屬氧化物、硅、陶瓷等。 電容式濕度傳感器：利用濕敏材料在吸附水分子時會改變其介電常數(shù)而導致電容量變化的特性，將濕度轉換為電容信號，再經過分壓或放大器轉換為濕度值或電壓信號。常用的濕敏材料有高分子薄膜、聚苯乙烯、聚酰亞胺等。 9)生化傳感器 用于測量生物或化學物質的活性、濃度、反應速率等參數(shù)，如酶電極、抗體電極、DNA芯片等。 酶電極：利用酶與底物反應產生可測量的物質的特性，將生物或化學物質的活性或濃度轉換為反應物質的濃度，再經過其他傳感器進一步轉換為電信號。 抗體電極：利用抗體與抗原結合產生可測量的物質（如pH）的特性，將生物或化學物質的活性或濃度轉換為反應物質的濃度，再經過其他傳感器（如pH傳感器）轉換為電信號。 DNA芯片：利用DNA與互補序列結合產生可測量的物質（如熒光）的特性，將生物或化學物質的活性或濃度轉換為反應物質的濃度，再經過其他傳感器（如熒光傳感器）轉換為電信號。 2.按照應用場景不同 由于傳感器的應用存在顯著的行業(yè)特征，在發(fā)展過程中，也逐漸分化出針對不同應用場景的傳感器類別，雖然這不是一種嚴格的分類標準，但是對于傳感器的選用有很重要的價值。不同場景對應的傳感器具有明顯的性能、檢測標準、使用環(huán)境、價格區(qū)間的區(qū)別。 為了更直觀地比較不同應用場景下的傳感器的特點和差異，我們可以用一個表格來進行橫向對比。表格中列出了六個等級的傳感器在精度、穩(wěn)定性、可靠性、耐久性、成本和應用領域等方面的大致情況。 1)航天級 航天級傳感器是指用于航天領域的高端傳感器，它們具有極高的精度、穩(wěn)定性、可靠性和耐久性，能夠適應極端的溫度、壓力、濕度、輻射等環(huán)境條件，同時也需要具有輕質化、小型化和低功耗等特點。 航天級傳感器通常需要經過嚴格的設計、制造、測試和認證過程，成本也相對較高。航天級傳感器廣泛應用于航天飛行器、衛(wèi)星、火箭、導彈等系統(tǒng)中，用于測量位置、速度、加速度、姿態(tài)、溫度、壓力等參數(shù)，以實現(xiàn)飛行控制、導航定位、通信鏈路等功能。 2)軍工級 軍工級傳感器是指用于軍事領域的高性能傳感器，它們具有較高的精度、穩(wěn)定性、可靠性和耐久性，能夠適應復雜和惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境，同時也具有抗干擾、抗破壞和保密等特點。 軍工級傳感器通常需要滿足一定的軍用標準和規(guī)范，成本也相對較高。軍工級傳感器廣泛應用于武器裝備、作戰(zhàn)平臺、指揮控制等系統(tǒng)中，用于測量目標信息、環(huán)境信息、裝備狀態(tài)等參數(shù)，以實現(xiàn)目標偵察、火力打擊、防御攔截等功能。 3)工業(yè)級 工業(yè)級傳感器是指用于工業(yè)領域的傳感器，它們具有較好的精度、穩(wěn)定性、可靠性和耐久性，能夠適應一般的工作環(huán)境，同時也具有成本效益、易于安裝和維護等特點。 工業(yè)級傳感器通常需要滿足一定的工業(yè)標準和規(guī)范，成本也相對適中。工業(yè)級傳感器廣泛應用于機械制造、電力能源、化工石油、冶金礦山等行業(yè)中，用于測量溫度、壓力、流量、位移、力、扭矩等參數(shù)，以實現(xiàn)工業(yè)自動化、過程控制、質量檢測等功能。 4)醫(yī)療級 醫(yī)療級傳感器是指用于醫(yī)療領域的專用傳感器，它們具有較高的精度、靈敏度、安全性和舒適性，能夠適應人體的生理特性和醫(yī)療要求，同時也更多考慮無創(chuàng)性、生物相容性和智能化等特點。 醫(yī)療級傳感器通常需要滿足一定的醫(yī)療標準和規(guī)范，成本也相對較高。醫(yī)療級傳感器廣泛應用于醫(yī)療診斷、治療監(jiān)護、健康管理等領域中，用于測量人體的溫度、血壓、血氧、心率、腦電、肌電等參數(shù)，以實現(xiàn)醫(yī)療服務和健康管理。 5)科研級 科研級傳感器是指用于科學研究領域的高精密傳感器，它們具有極高的精度、靈敏度、穩(wěn)定性和可靠性，能夠適應各種特殊的實驗條件和要求，同時也具有創(chuàng)新性、多功能性和可定制性等特點。 科研級傳感器通常需要經過精密的設計、制造、校準和驗證過程，成本也相對較高。科研級傳感器廣泛應用于物理學、化學學、生物學等基礎科學和前沿科學領域中，用于測量微觀世界和宏觀世界中各種復雜和微妙的現(xiàn)象和規(guī)律。 6)消費級 消費級傳感器是指用于消費品領域的普通傳感器，它們具有一定的精度、穩(wěn)定性、可靠性和耐久性，能夠適應日常生活環(huán)境，同時也具有低成本、小型化和低功耗等特點。 消費級傳感器通常需要滿足一定的消費標準和規(guī)范，成本也相對較低。消費級傳感器廣泛應用于手機、電腦、智能穿戴等消費電子產品中，用于測量位置、方向、光線、聲音等參數(shù)，以實現(xiàn)人機交互、環(huán)境適應、功能增強等功能。 3.按照輸出量的性質分類 從上世紀90年代開始，傳感器開始從曾經的純模擬工作方式轉向數(shù)字傳輸方式，發(fā)展到現(xiàn)在，數(shù)字傳感器在許多領域已經十分盛行。不過目前在不少應用場景下，模擬傳感器的優(yōu)勢還依然存在。 我們認為，隨著“智能化”的發(fā)展，模擬傳感器的適用場景將逐步減少。得益于數(shù)字傳感器使用方便、更容易在后端實現(xiàn)功能集成等優(yōu)點，其更加適應當今智能化發(fā)展的需求，已經越來越成為傳感器的主流。甚至于出現(xiàn)一些傳感器公司，其技術能力的優(yōu)勢在于設計性能更強、功耗更低的ADC（英文全稱為Analog to Digtal Converter，中文名稱為模數(shù)轉換器，可將模擬信號轉換為數(shù)字信號），在前端敏感元件并無特殊優(yōu)勢積累，依然可以在市場上占據一席之地。

1)模擬傳感器 模擬傳感器是指輸出連續(xù)變化的模擬信號的傳感器，一般是電壓、電流等物理量。模擬傳感器的優(yōu)點是輸出信號與輸入量之間有直接的對應關系，可以反映輸入量的變化過程和細節(jié)。模擬傳感器的缺點是輸出信號容易受到干擾和噪聲的影響，需要進行放大、濾波、調理等處理，而且不便于數(shù)字化處理和遠距離傳輸。 2)數(shù)字傳感器 數(shù)字傳感器是指輸出離散變化的數(shù)字信號的傳感器。數(shù)字信號可以是二進制碼、脈沖序列、頻率等物理量，也可以是編碼后的數(shù)據。 相較于模擬傳感器，數(shù)字傳感器一般是增加了模數(shù)轉換器，其優(yōu)點是輸出信號具有較強的抗干擾能力，不需要進行復雜的信號處理，而且便于數(shù)字化處理和遠距離傳輸。數(shù)字傳感器的缺點是輸出信號不能反映輸入量的連續(xù)變化過程和細節(jié)，而且需要進行采樣、量化、編碼等轉換過程，相應的成本就會更高。 4.按照敏感材料不同 新類型傳感器的開發(fā)從某種意義上講就是對傳感器材料的開發(fā)。在傳感器的開發(fā)過程中，通常會先從傳感器的敏感材料入手，例如： 挖掘現(xiàn)有材料的新效應、新現(xiàn)象或新反應； 隨著新材料的問世，重新利用早期發(fā)現(xiàn)的各種效應、現(xiàn)象或反應； 伴隨新材料的出現(xiàn)，利用新發(fā)現(xiàn)的各種新效應、新現(xiàn)象或新反應。 確定了前端的敏感材料，才可以繼續(xù)推進后續(xù)的構型設計及生產。 1)金屬類材料 金屬類材料傳感器是一種利用金屬材料的電學特性及其各種物理、化學效應實現(xiàn)非電量轉換為電量的固態(tài)元件。金屬材料包括銅、鋁、鐵等常見金屬和鉑、鎳等貴金屬。 金屬材料具有良好的導電性能和敏感性能，同時也具有較高的強度和韌性等優(yōu)點。金屬材料可以實現(xiàn)多種效應，如電阻效應、熱電效應、霍爾效應等。金屬類材料常用于制作熱敏電阻和熱電偶等傳感器，還可以用于制作壓力傳感器、形變傳感器等。 2)半導體材料 半導體材料傳感器是一種利用半導體材料的固態(tài)物理特性及其各種物理、化學效應實現(xiàn)非電量轉換為電量的固態(tài)元件。半導體材料包括硅、鍺、鎵砷等。 半導體材料具有良好的敏感性、靈敏度和響應速度，同時也具有小型化、集成化和低功耗等優(yōu)點。半導體材料可以實現(xiàn)多種效應，如壓阻效應、霍爾效應、光電效應、熱電效應等。因此，半導體材料傳感器可以用于測量溫度、壓力、流量、位移、力、扭矩、加速度、磁場、光強等多種參數(shù)。 3)陶瓷類材料 陶瓷類材料傳感器是一種利用陶瓷材料的電學特性及其各種物理、化學效應實現(xiàn)非電量轉換為電量的固態(tài)元件。陶瓷材料包括氧化物陶瓷（如氧化鋁）、氮化物陶瓷（如氮化硅）、碳化物陶瓷（如碳化硅）等。 陶瓷材料具有良好的穩(wěn)定性、耐高溫性和耐腐蝕性，同時也具有高強度和高硬度等優(yōu)點。陶瓷材料可以實現(xiàn)多種效應，如壓電效應、熱電效應、磁電效應、電阻效應等。陶瓷材料常用于制作壓力傳感器、濕度傳感器和氧氣傳感器等。 4)高分子類材料 高分子類材料傳感器是一種利用高分子材料的電學特性及其各種物理、化學效應實現(xiàn)非電量轉換為電量的固態(tài)元件。高分子材料包括有機高分子材料（如聚苯乙烯）、無機高分子材料（如聚合物基復合材料）等。 高分子材料具有良好的可塑性和可加工性，同時也具有低成本和可生物降解等優(yōu)點。高分子類材料常用于制作應力、形變、濕度、溫度和氣體濃度等傳感器，其在柔性傳感器上的應用也存在廣闊前景。 5.按照轉換原理不同 通過使用不同敏感材料或差異化的電路設計，利用不同的轉換原理，也可以得到不同性能的傳感器。一般來說，即使是針對同一檢測變量，不同轉換原理的傳感器之間依然存在較高的技術壁壘，且對應不同的易用場景，使得細分市場進一步被分割。 1)電阻式傳感器 是一種利用電阻元件的電阻值隨著溫度、壓力、應變等因素變化而變化的原理，將非電量轉換為電量的傳感器。例如，溫度敏電阻（RTD）和壓阻式應變計（SG）等。 2)電容式傳感器 是一種利用電容元件的電容值隨著距離、介質、濕度等因素變化而變化的原理，將非電量轉換為電量的傳感器。例如，電容式位移傳感器和電容式濕度傳感器等。 3)電感式傳感器 是一種利用電感元件的自感或互感隨著位移、速度、磁場等因素變化而變化的原理，將非電量轉換為電量的傳感器。例如，線圈式位移傳感器和差動變壓器（LVDT）等。 4)光電式傳感器 是一種利用光源和光敏元件之間的光強或光波長隨著位移、速度、顏色等因素變化而變化的原理，將非電量轉換為電量的傳感器。例如，光敏二極管（PD）和光敏三極管（PT）等。 5)光柵式傳感器 是一種利用光柵和光敏元件之間的干涉條紋隨著位移或角度變化而變化的原理，將非電量轉換為數(shù)字量的傳感器。例如，光柵尺和光柵編碼器等。 6)壓電式傳感器 是一種利用某些材料在受到壓力或振動時，在其兩端產生一個與之成正比的電壓的原理，將非電量轉換為電量的傳感器。例如，壓電陶瓷和壓電石英晶體等。 6. 小結 對于傳感器投資來說，傳感器的分類是第一步。明確了傳感器的分類，才能清晰地對行業(yè)格局進行梳理分析。 傳感器的分類方式繁多，不同分類方式又互相交叉，又存在明顯的差異，導致行業(yè)格局劃分極其細分。 例如有的企業(yè)專門做車規(guī)級的陀螺儀，有的專門做消費級的陀螺儀，雖然兩種企業(yè)的技術能力有交叉，但是車規(guī)級更關注可靠性，消費級更關注低成本、大規(guī)模量產，同一個企業(yè)想把兩種產品同時做好難度較大。這使得大多數(shù)細分領域的天花板都較為有限，小則可能幾個億的市場規(guī)模，多則可能上百億的市場規(guī)模，多數(shù)在幾十億的市場空間。 以上行業(yè)特征導致傳感器行業(yè)的投資邏輯存在一定特殊性。不同于傳統(tǒng)互聯(lián)網以及現(xiàn)在人工智能、大芯片等大行業(yè)的投資邏輯，傳感器各細分市場的割裂度更高，且發(fā)展變化的速度相對沒那么快，更容易培養(yǎng)出小而美的企業(yè)。 對于投資機構來說，選擇深耕于傳感器行業(yè)，需要更強的資源和能力支持，更需要建立起對行業(yè)的深度認知，盡可能去解決小眾行業(yè)中更嚴重的信息不對稱問題。只有提前捕捉到行業(yè)的變化，才能提高投資決策的準確性。這樣才能在早期階段完成投資布局，即使被投企業(yè)未來只能成長為小而美的企業(yè)，那也有望獲得可觀的投資收益。 六、傳感器的產業(yè)鏈情況 作為一種成熟的電子元器件，傳感器已經形成了較清晰的產業(yè)鏈。 上游主要包括各類傳感器制造所需原材料、生產設備、設計軟件的供應，常規(guī)材料包括半導體材料、陶瓷材料、金屬材料以及高分子類材料等，常規(guī)設備包括各類半導體工藝設備、封裝測試設備等。 中游主要是各類傳感器的加工制造和封裝測試等。傳感器種類繁多，每種傳感器對應的工藝存在不同，一般來說包括敏感元件本體的加工、信號輸出電路的連接、整體傳感器系統(tǒng)的封裝以及后續(xù)的標定和測試。 下游主要是各類應用場景，客戶根據自己的性能、成本要求選擇對應的傳感器，集成到對應的終端設備中去，并進行相應的性能優(yōu)化和功能實現(xiàn)。 例如，以MEMS壓力傳感器為例： 壓力傳感器的核心部件是壓力芯片，最常見的是利用半導體材料的壓阻效應來測量壓力的。壓力芯片的加工采用硅晶片，利用光刻技術、腐蝕技術、擴散注入離子技術等，制造出壓力芯片。 壓力傳感器的封裝部件是彈性體，它是用來承受外界壓力并將其傳遞給壓力芯片的。彈性體的制作包括彈性體鋼杯的結構設計與機械加工、去應力熱處理、研磨拋光等過程。 壓力傳感器的電路部件是電阻膜和引線膜，它們是用來形成惠斯登電橋和連接電氣引腳的。電阻膜和引線膜的制作采用離子束濺射淀積技術，在金屬彈性體表面制造粘附力強、膜層均勻、致密、性能穩(wěn)定的多層薄膜，并采用半導體光刻和腐蝕或者離子束刻蝕工藝將其刻蝕成所需圖形。 壓力傳感器的組裝部件是粘片、金絲球焊和膜片焊接，它們是用來將壓力芯片、彈性體和電路部件連接成一個完整的傳感器單元的。粘片是將壓力芯片和燒結基座、絕緣墊和燒結基座粘接在一起；金絲球焊是將芯片的電氣引腳與燒結基座的電氣引腳連接起來；膜片焊接是將感壓膜片和燒結基座焊接在一起。 壓力傳感器的后處理部件是充油、密封、壓力沖擊、老化、補償測試、調阻和檢驗等，它們是用來提高傳感器的可靠性、穩(wěn)定性和準確性的。充油是在傳感器內部注入油液，以保護壓力芯片和提高靈敏度；密封是在傳感器外部加上保護罩或膠水，以防止外界環(huán)境對傳感器造成干擾；壓力沖擊是對傳感器施加高低交變壓力，以消除殘余應力；老化是對傳感器進行長時間穩(wěn)定工作，以消除初始漂移；補償測試是對傳感器進行溫度、線性、靈敏度等方面的測試，以確定其性能參數(shù)；調阻是對傳感器的電阻進行微調，以達到最佳的輸出電壓；檢驗是對傳感器進行最終的質量檢查，以確保其符合標準。 傳感器的產業(yè)鏈主要受上游材料類型影響。上游材料不同，對應的生產制造工藝也存在明顯區(qū)別，導致產業(yè)鏈的構成上存在明顯差異。由于不同類型傳感器的材料和工藝的存在明顯區(qū)別，傳感器廠商往往更傾向于IDM（Integrated Design and Manufacture，垂直整合制造）的生產經營模式，即自己全面負責產品的設計、生產和測試，對于某些更特殊類型的傳感器，甚至上游材料的生產和加工都需要由企業(yè)自己完成。 與其他類型的傳感器相比，半導體傳感器在生產過程中工藝相通點更多，且與傳統(tǒng)半導體工藝大量重合，因此也逐漸形成與傳統(tǒng)半導體行業(yè)類似的產業(yè)鏈，誕生了專門的傳感器設計廠商（即Fabless）、晶圓代工廠（即Foundry）和芯片封裝廠。 我們將主要關注半導體傳感器的產業(yè)鏈，其現(xiàn)在是、在未來可見的數(shù)十年內也依然會是最重要的傳感器類型。 以下主要分析MEMS半導體傳感器產業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)。 1、 上游：材料 與芯片類似，MEMS傳感器的基礎材料是Si晶圓。一些特殊應用會使用玻璃、高分子聚合物、金屬等，二氧化鈦（TiO2）、二氧化錫（SnO2）和氧化鋅（ZnO）等金屬氧化物也逐漸成為有吸引力的材料。 另外，MEMS傳感器開始更多使用基于Si的SOI晶圓。SOI是Silicon On Insulator的縮寫，是指在氧化膜上形成了單晶硅層的硅晶圓。在MEMS中可以使用氧化膜層作為硅蝕刻的阻擋層，因此能夠形成復雜的三維立體結構，實現(xiàn)對應的功能。 2、上游：設計及仿真軟件 MEMS傳感器的設計是多層次和跨領域的，存在極高的難度。為了解決這些問題，商業(yè)化的設計及仿真軟件出現(xiàn)，其顯著提升了設計人員的工作效率：（1）有助于設計人員理解微小范圍內的力、熱、電磁等能量之間的相互作用，方便在虛擬設計階段優(yōu)化MEMS結構和工藝，減少試制和測試成本；（2）使用成熟pdk（工藝設計套件）和工藝，縮短設計周期，增強市場競爭力。 MEMS所需要的建模和仿真相應自上向下的設計方法可以分為三個不同的層次。 工藝模擬：目的是通過建立每一步的物理模型，采用合適的數(shù)值算法，模擬出MEMS的拓撲結構； 器件模擬：工藝模擬得到MEMS器件結構，根據其工作原理，建立相應的方程，通過有限元、邊界源和差分方法模擬出MEMS器件的性能； 宏模型與系統(tǒng)級模擬：系統(tǒng)級模擬要求MEMS器件的模型簡單，且能反映器件的材料特性和幾何特征。 目前MEMS設計仿真軟件基本被海外廠商壟斷，主要包括TannerPro，Ansoft HFSS，CoventorWare，ANSYS，IntelliSense等。 3、上游：生產設備 MEMS傳感器的生產工藝與半導體工藝類似，因此需要的生產設備也基本相通： 光刻設備：光刻設備是用于在硅片或其他襯底上形成所需的圖案的設備，主要包括光刻機、光掩模、光阻涂布機、曝光機、顯影機等。光刻設備的功能是將設計好的傳感器結構轉換為可見的圖形，為后續(xù)的刻蝕和沉積工藝提供基礎。光刻設備的主要生產廠商有荷蘭的阿斯麥（ASML）等。 刻蝕設備：刻蝕設備是用于去除多余的材料，形成所需的微結構的設備，主要包括濕法刻蝕設備（如酸堿槽）、干法刻蝕設備（如反應離子刻蝕機）、深反應離子刻蝕機（DRIE）等?？涛g設備的功能是將光刻后的圖形轉換為實際的三維結構，為傳感器提供所需的功能和性能?？涛g設備的主要生產廠商有美國的泛林半導體（Lam Research）、美國的應用材料（Applied Materials）等。 沉積設備：沉積設備是用于在硅片或其他襯底上沉積所需的材料，形成所需的層或膜的設備，主要包括物理氣相沉積設備（如濺射機）、化學氣相沉積設備（如等離子體增強化學氣相沉積機）、原子層沉積設備（ALD）等。沉積設備的功能是在傳感器結構上添加所需的材料，以提供所需的電學、力學、熱學等特性。沉積設備的主要生產廠商包括美國的應用材料（Applied Materials）、美國的泛林半導體（Lam Research）和日本的東京電子（TEL）等。

封裝設備：封裝設備是用于將傳感器芯片與外部電路連接，并封裝在外殼中，以保護傳感器免受環(huán)境影響的設備，主要包括鍵合機、焊接機、注塑機、封膠機等。封裝設備的功能是將制作好的傳感器芯片與外部電路連接，并提供適當?shù)?a target="_blank">接口和保護措施，以保證傳感器正常工作和使用壽命。封裝設備的典型供應商包括日本川崎（KAWASAKI）、美國的太平洋科技（ASM Pacific）等。 測試設備：測試設備是用于對傳感器進行功能和性能的測試的設備，主要包括電參數(shù)測試儀、力學參數(shù)測試儀、溫度參數(shù)測試儀、環(huán)境參數(shù)測試儀等。測試設備的功能是對封裝好的傳感器進行各種參數(shù)的測量和校準，以檢驗其是否符合設計規(guī)范和質量標準。測試設備的主要生產廠商有美國的安捷倫（Agilent）、美國的泰克（Tektronix）、日本的安立（Anritsu）等。 4、中游：設計 MEMS傳感器的設計一般包括系統(tǒng)級設計、器件級設計和工藝級設計三層。 系統(tǒng)級設計面向用戶的需求，研究的對象是由MEMS器件與信號提取、信號反饋等相關電子電路組成的微系統(tǒng)，著重研究系統(tǒng)的整體行為特性與性能，承擔產品概念設計與設計方案制定等設計任務，為器件級設計提供依據。 器件級設計是根據MEMS器件的實體模型來研究其行為特性和物理特性，完成MEMS器件的實體設計、分析和優(yōu)化，為器件的工藝、版圖設計奠定基礎，并且從中提取器件的行為模型，進一步進行系統(tǒng)級的行為仿真，以驗證設計方案。 工藝級設計主要包括器件的掩模版圖設計和工藝流程設計，是MEMS器件加工前的最后一步，其主要任務包括基于實體模型的工藝定義，基于實體的版圖生成以及加工工藝仿真。

每一個設計環(huán)節(jié)都對傳感器的最終性能有顯著影響。得益于設計仿真軟件的成熟以及專業(yè)代工模式的發(fā)展，設計環(huán)節(jié)得以有獨立存在的可能。 我們定義的傳感器廠商，其基礎是有設計能力，其他環(huán)節(jié)則可以交由產業(yè)鏈的其他環(huán)節(jié)去完成。同一技術路線下不同傳感器廠商之間的區(qū)別主要在于材料和結構設計的不同，不僅可以通過專利去保護，而且也很難被逆向工程出來，其中存在大量的know-how，每一個細小的環(huán)節(jié)都會影響到最終的性能表現(xiàn)。 5、中游：加工制造 MEMS傳感器的加工工藝可依據材料分為硅基和非硅基兩種路線。硅基MEMS加工技術以集成電路加工技術為基礎，具有批量化、成本低、集成度高等優(yōu)勢；非硅基加工技術包括LIGA、準LIGA（即X光同步輻射光刻、電鑄成型及注塑工藝）和精密加工技術，非硅基加工技術實現(xiàn)的可動微結構能夠擁有更大縱向尺寸，但批量能力差、重復性差、加工成本高。 隨著加工工藝逐漸成熟穩(wěn)定，專業(yè)的半導體代工廠也開始進入MEMS代工方向。這其中既有幫助早期企業(yè)進行技術驗證的研發(fā)線（也可稱為中試線，不適合于量產），也有幫助企業(yè)進行大規(guī)模生產的量產線。量產線中既有臺積電、中芯國際的傳統(tǒng)半導體代工廠，也有賽微電子等專業(yè)從事MEMS傳感器代工的廠商。 值得一提的是，大多數(shù)半導體傳感器只需要成熟的制程即可以完成生產，例如只需要90nm、180nm節(jié)點，只需要8寸晶圓，使用更高規(guī)格的工藝節(jié)點不一定會帶來性價比的提升，這與高性能計算芯片存在顯著不同。 在高性能計算芯片上，得益于物理層面的優(yōu)勢，5nm、7nm芯片的性價比顯著高于28nm，因此也使得光刻機成為擺在制造前面的第一道門檻。而傳感器所需的成熟制程對光刻機的精度要求小一個量級，因為其關鍵點在于微機械結構的搭建，而微機械結構不一定因為體積越小就會性能更好，在性能和體積之間一般存在一個平衡點。 MEMS傳感器特殊工藝的第一個好處是基本不會受到半導體設備禁運的影響，其生產的難點主要在于各種特殊加工工藝；第二個好處是建設和運營一條產線所需投入的固定成本較低，建設一個12寸晶圓廠最少需要投入數(shù)十億元，而建設一個8寸晶圓廠只需要幾億元。 也正是因為這個原因，當半導體傳感器廠商發(fā)展到較大規(guī)模后，例如銷售規(guī)模達到過億美元時，一般會傾向于自建部分產能，形成“核心產品依靠IDM，邊緣產品或產能調節(jié)依靠代工廠”的生產模式，既可以降低生產成本，又可以加固技術壁壘。 6、中游：封裝 封裝是MEMS研發(fā)過程的重要環(huán)節(jié)，其決定了MEMS 傳感器的體積、可靠性以及成本。根據 Yole 的研究，目前MEMS傳感器成本中，封裝約占 30%~40%，IC 約占 40%~50%，足以體現(xiàn)封裝的重要性。 由于結構和應用環(huán)境的不同，傳感器的封裝過程與傳統(tǒng)集成電路也存在明顯不同。MEMS封裝建立在IC封裝基礎之上，并衍生出新的封裝技術和工藝，例如陽極鍵合、硅熔融鍵合、硅通孔（TSV）、玻璃通孔（TGV）等，進而反哺IC封裝。 MEMS的封裝過程的主要挑戰(zhàn)在于不同應用場景下封裝的要求顯著不同，例如消費類應用需要低成本封裝，汽車和航空行業(yè)需要耐高溫和抗惡劣氣候的高可靠性封裝，裸露在大氣環(huán)境下需要的開放式封裝，以及需要抽真空的密閉式封裝等等。而IC器件的工作環(huán)境通常較好，一般在常溫、常壓下。 MEMS封裝可以分為芯片級封裝、器件級封裝、系統(tǒng)級封裝三個層級，各級別封裝在技術層面相互關聯(lián)，具體應用需要根據“可制造性、成本、功能”進行權衡。從產業(yè)鏈分工來看，不同層級的封裝可能是由不同的廠商完成。例如有的fabless廠商會委托專業(yè)的封裝廠完成芯片級封裝、器件級封裝，自己或者交給下游終端廠商完成系統(tǒng)級封裝。 7、中游：測試 由于封裝占整個系統(tǒng)的成本較高，因此使得MEMS傳感器的測試也較傳統(tǒng)集成電路更為復雜。在最終封裝之后測出器件失效不但費錢，還浪費了R&D、工藝過程和代工時間，因此晶圓級測試的重要性更為凸顯。 MEMS產品開發(fā)生命周期的三個階段都有其獨特的測試目標和對測試結果的不同要求。 產品R&D階段：驗證器件可以工作和可以生產。在這一階段，采用晶圓級測試可以獲得早期器件特征，降低開發(fā)時間和成本。 產品試量產階段：驗證器件以較高成品率量產的能力，開發(fā)出可量產的設備方案以及用于量產的測試方案。通過采用晶圓級測試可以降低開發(fā)時間和成本。 量產階段：最大化吞吐量和降低成本。由于一般MEMS產品的成品率比IC產品要低很多，晶圓級測試可以極大地降低MEMS量產產品的封裝成本。封裝后進行成品測試，篩選不良產品，確保上市產品性能良好。 晶圓級測試對傳感器廠商來說實現(xiàn)難度較高，或者投入較大，一般可以交給代工廠完成。不過封裝后的標定和測試一般由傳感器廠商自己完成，這是由于傳感器廠商對傳感器的各種性能表現(xiàn)和調教有更深刻的理解，甚至很多廠商會自己開發(fā)專門的測試設備，以進一步提高測試效率。

七、市場情況 根據Statista，2022年全球傳感器市場規(guī)模為2512.9億美元（約1.79萬億人民幣）。受疫情影響，全球傳感器市場經歷了大幅波動。2020、2021和2022年同比增速分別為-13%、62%、10%。相比之下，中國市場增速相對穩(wěn)定，3年增速分別為14%、20%、19%，維持在20%上下。整體來看，中國市場占全球傳感器市場的比例維持在20%上下。 從細分市場來看，全球傳感器市場可以按照應用領域分為汽車、工業(yè)、消費電子、醫(yī)療、通信、安防六大細分市場，具體占比都在15-25%之間波動。我們認為，未來這幾個主要的細分市場中，均存在廣泛的機會，這里主要以汽車、工業(yè)、醫(yī)療和消費電子為代表介紹。 1、 汽車傳感器 汽車上的傳感器有很多種，主要分為車身感知傳感器和環(huán)境感知傳感器兩大類。 車身感知傳感器提高了單車自身的信息化水平，使車輛具備感知自身的能力；按照輸入的被測量不同主要分為壓力傳感器、位置傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器、角速度傳感器、流量傳感器、氣體濃度傳感器和液位傳感器等。 壓力傳感器：用于測量汽車輪胎的氣壓，發(fā)動機的進氣壓力和排氣壓力，制動系統(tǒng)的液壓壓力等。 位置傳感器：用于測量汽車油門踏板的位置，轉向角度，變速箱的檔位，發(fā)動機曲軸和凸輪軸的轉速和相位等。 溫度傳感器：用于測量汽車發(fā)動機冷卻液的溫度，空調系統(tǒng)的溫度，排氣溫度等。 加速度和角速度傳感器：用于檢測汽車的運動狀態(tài)，如加速度，減速度，側傾角，橫擺角等。也用于安全氣囊的觸發(fā)和電子穩(wěn)定程序（ESP）的控制。 空氣流量和氣體濃度傳感器：用于測量進入發(fā)動機的空氣流量和含氧量，以調節(jié)燃油噴射量和點火時刻。也用于檢測排放控制系統(tǒng)的效果和排放污染物的含量。 液位傳感器：用于測量汽車油箱內的燃油液位，制動液液位等。 環(huán)境感知傳感器是無人駕駛車輛的“眼睛”。目前應用于環(huán)境感知的主流傳感器產品主要包括激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達和攝像頭四類，紅外成像也表現(xiàn)出巨大的應用潛力。 激光雷達：用于掃描汽車周圍的環(huán)境，生成高精度的三維點云地圖。可用于無人駕駛系統(tǒng)中進行障礙物檢測，道路識別，導航規(guī)劃等。 毫米波雷達：用于探測汽車前方或后方的障礙物或其他車輛的距離和相對速度?？捎糜谧赃m應巡航控制（ACC），自動緊急制動（AEB），盲點監(jiān)測（BSD），變道輔助（LCA）等駕駛輔助功能中。 超聲波雷達：用于探測汽車周圍近距離內的障礙物或停車位?？捎糜诘管嚴走_（PDC），自動泊車（APA），行人檢測（PD）等ADAS中。 攝像頭：用于捕捉汽車周圍的圖像信息?？捎糜谛腥俗R別（PR），交通標志識別（TSR），道路線識別（LDW），自適應遠近光燈（AFS）等ADAS中。 新能源汽車的滲透率提升以及自動駕駛技術的發(fā)展，帶來了汽車傳感器市場的變革。例如，液位傳感器、發(fā)動機壓力傳感器的市場規(guī)模正在持續(xù)縮小，而與電動化相關的傳感器（如電池監(jiān)測系統(tǒng)、電流傳感器等）、自動駕駛相關的環(huán)境感知傳感器則正進入發(fā)展的快車道。 根據分析機構預估，全球激光雷達市場將從2022年的3.17億美元在2028年增長到44.77億美元（來源于Yole），全球毫米波雷達市場將從2023年的45.09億美元在2027年增長到近90億美元（來源于ICV），全球車載攝像頭的市場將從2022年的204億美元在2026年增長到355億美元（來源于ICV）。 這兩類傳感器的市場格局也存在較大的差異： 在傳統(tǒng)的車身感知傳感器類別中，全球汽車傳感器90%以上的市場份額被博世、德爾福、森薩塔、霍尼韋爾等國際零部件巨頭瓜分。中國的汽車傳感器產品與國外同類產品相比，技術水平相差較大，高端汽車傳感器嚴重依賴進口。國內美泰科技、美芯半導體、昆山雙橋等企業(yè)均在積極布局汽車電子領域，并取得一定進展。 但國內汽車傳感器整體技術水平還相對較弱，普遍存在準確度低、分解能力差、信號精度不高、抗干擾性弱等問題。未來隨著國產傳感器廠商技術的進步和車廠對國產化的進一步要求，行業(yè)內廠商依然有很大的機會。 在新興的環(huán)境感知傳感器類別中，國內企業(yè)和國際巨頭的差距更小一些。例如在激光雷達傳感器上，得益于下游車廠的激進競爭策略，以禾賽為代表的國產激光雷達廠商已經實現(xiàn)規(guī)模出貨，在出貨量上遙遙領先。 根據國際權威研究機構Yole Group最新發(fā)布的《2023年全球車載激光雷達市場與技術報告》，2022年，禾賽以近50%的市場份額連續(xù)兩年穩(wěn)居全球車載激光雷達總營收榜首，并且其市場份額從2021年的42%進一步擴大至47%。圖達通則依靠蔚來汽車的持續(xù)出貨，以15%的市場份額奪得第二名，法雷奧、速騰聚創(chuàng)分別以13%、9%的市場份額位列第三、第四。 在毫米波雷達上，國內已經涌現(xiàn)出眾多雷達終端廠商，已經開始在對安全性要求較低的角雷達上實現(xiàn)快速替代，在前向雷達、4D成像雷達的進展上也逐漸逼近國際巨頭。在毫米波雷達核心芯片上，也已經涌現(xiàn)出多家初創(chuàng)公司，包括加特蘭、牧野微等。隨著芯片廠商的崛起，將逐步形成基于國內廠商的雷達生態(tài)圈。 在超聲波雷達和攝像頭上，國內廠商基本已經可以與國際廠商持平，代表性廠商有奧迪威（超聲波雷達）和韋爾股份（攝像頭），已經很難有初創(chuàng)公司的機會。 2、工業(yè)傳感器 工業(yè)傳感器實現(xiàn)了監(jiān)測、控制、報警、數(shù)據采集、智能化、定位和質量控制等功能。它們能夠準確測量物理量和參數(shù)，實現(xiàn)自動化的控制和調節(jié)，監(jiān)測危險情況并觸發(fā)報警系統(tǒng)，采集和分析數(shù)據，實現(xiàn)智能化決策和學習，進行定位和追蹤，并用于質量控制和檢測。這些功能使其在制造、能源、物流、環(huán)境監(jiān)測等領域發(fā)揮重要作用。 當前常用的工業(yè)傳感器主要包括以下幾種： 溫度傳感器：用于測量物體或環(huán)境的溫度，工業(yè)中常用于監(jiān)測和控制流程中的溫度，例如冷卻系統(tǒng)、熱處理、加熱設備等。

壓力傳感器：用于測量物體或介質的壓力，工業(yè)中常用于監(jiān)測和控制流體或氣體系統(tǒng)的壓力，例如供水系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣體儲存和輸送等。 流量傳感器：用于測量液體或氣體的流量速度，工業(yè)中常用于流體控制、供應鏈管理、能源監(jiān)測等領域。 液位傳感器：用于測量液體的高度或深度，工業(yè)中常用于儲罐、水池、河流和管道等液體儲存和輸送系統(tǒng)中，以監(jiān)測和控制液位變化。 濕度傳感器：用于測量環(huán)境中的濕度水分含量，工業(yè)中常用于監(jiān)測和控制空調、制冷設備、溫室和干燥室等環(huán)境濕度。 光電傳感器：用于檢測光線的存在、強度和位置，工業(yè)中常用于自動化生產線、物料檢測、機器人導航等應用。 加速度傳感器：用于測量物體的加速度或振動，工業(yè)中常用于故障診斷、結構監(jiān)測和機器運行狀態(tài)監(jiān)測等。 磁力傳感器：用于測量磁場的強度或方向，工業(yè)中常用于位置檢測、接近開關、電機控制等應用。 氣體傳感器：用于檢測空氣中特定氣體的濃度，工業(yè)中常用于環(huán)境監(jiān)測、室內空氣質量監(jiān)測、氣體泄漏檢測等。 未來隨著工業(yè)互聯(lián)網和生產智能化的進一步發(fā)展，工業(yè)傳感器的市場將保持穩(wěn)定增長。根據MarketsandMarkets的報告數(shù)據顯示，全球工業(yè)傳感器市場規(guī)模預計將從2021年的206億美元增長到2026年的319億美元，復合增長率達到9.1%。 從市場格局來看，國際領先的工業(yè)傳感器企業(yè)起步較早，積累了豐富的技術和生產經驗。相較而言，我國工業(yè)傳感器產業(yè)起步較晚，國內大多數(shù)工業(yè)傳感器企業(yè)處于中低端領域市場，相較于國外巨頭的研究能力不足，技術基礎較為薄弱。在高端工業(yè)傳感領域，90%產品依賴進口。 近年來，由于國產廠商產品技術進步以及交貨周期更短等原因，2017年以來本土工業(yè)傳感器市場份額呈現(xiàn)持續(xù)提升趨勢，未來本土工業(yè)傳感器產品擁有廣闊的國產替代空間。 3、醫(yī)療傳感器 醫(yī)療傳感器被用于輔助診斷、實時監(jiān)測患者的生命體征、評估疾病狀況、康復訓練等，從而提高醫(yī)療質量、提供個性化的醫(yī)療護理和改善患者體驗。 根據測量的變量和在醫(yī)療領域內實現(xiàn)的功能，醫(yī)療傳感器可以分為以下幾類： 生理參數(shù)傳感器：用于測量人體生理參數(shù)，如心率、血壓、體溫、呼吸等，廣泛應用于醫(yī)院、急診、手術室以及家庭醫(yī)療設備。 血液參數(shù)傳感器：用于測量血液中的各種成分和指標，如血糖、血氧飽和度、血紅蛋白濃度等，常用于糖尿病管理、心血管疾病監(jiān)測和手術過程中的血氧監(jiān)測。 運動參數(shù)傳感器：用于測量身體運動和姿勢，如加速度計、陀螺儀等，常用于運動醫(yī)學、康復治療和姿勢監(jiān)測。 圖像傳感器：用于捕捉和處理圖像信息，如X射線、超聲波和光學傳感器，在醫(yī)學影像領域中用于診斷和監(jiān)測疾病，如X射線斷層掃描（CT）、核磁共振成像（MRI）和超聲波檢查。 化學傳感器：用于檢測生物體內的化學成分和分子指標，如藥物濃度、電解質濃度等，常用于藥物監(jiān)測、血液分析和疾病診斷。 醫(yī)療傳感器的主要市場在于醫(yī)療設備。醫(yī)療儀器設備領域是一個萬億元的大市場，醫(yī)療領域的傳感器應用比例也大幅增長，給傳感器企業(yè)帶來相當大的機遇。例如，之前因為疫情導致了醫(yī)療設備呼吸機的緊缺，帶來了流量傳感器、壓力傳感器、溫濕度傳感器等幾大類傳感器的需求。對于制造此類傳感器的廠商來說，便是將自家優(yōu)質的傳感器推向醫(yī)療市場的機會。 但是，傳感器的性能和質量都會直接關系到醫(yī)療設備的可靠性，具有高重復性、高精確度和高可靠性的傳感器生產技術主要掌握在國外企業(yè)手里，例如霍尼韋爾、羅姆、泰科等。 國產傳感器的精度和可靠性與國際一流供應商相比，產品性能還有較大的提升空間，考慮到醫(yī)療行業(yè)的高要求、嚴標準，只會選擇雖然價格更高但品質一流的國外品牌，國產傳感器幾乎沒有太多市場份額。因此，長遠來看，國內傳感器企業(yè)想要進入醫(yī)療行業(yè)還面臨諸多挑戰(zhàn)，而且需要國內醫(yī)療設備廠商的主動導入。 相較于汽車傳感器和工業(yè)傳感器市場，醫(yī)療傳感器也存在更多的新型技術的機會，例如實現(xiàn)通過傳感器的小型化和低成本實現(xiàn)高端醫(yī)療檢測設備的日?；?，市場邏輯將更偏向于消費電子領域，能夠實現(xiàn)該種技術突破的企業(yè)將更有可能迎來爆發(fā)式的收入增長。 4、消費電子傳感器 消費電子傳感器的應用使得消費電子設備更加智能化、便捷和個性化，提供了豐富的交互和體驗方式，以滿足用戶的各種需求和期望，如今智能手機、智能手表等設備中集成傳感器數(shù)量不斷增加，被期待成為下一代交互終端的“AR眼鏡”、“VR眼鏡”更是離不開各類傳感器的支持。 當前常用的消費電子傳感器主要包括以下幾種： 觸摸傳感器：用于測量人體接觸或靠近感應面的觸摸動作和參數(shù)。在消費電子中，觸摸傳感器常用于智能手機、平板電腦、觸摸屏顯示器、游戲控制器等，實現(xiàn)觸摸輸入、手勢識別、指紋識別等功能。 圖像傳感器：用于捕捉光學圖像。在消費電子中，圖像傳感器常用于圖像和視頻的捕捉、識別和分析，以實現(xiàn)照片拍攝、視頻錄制、人臉識別、手勢識別和環(huán)境感知等功能。 聲音傳感器：用于測量聲音或聲波。在消費電子中，聲音傳感器常用于聲音錄制、語音識別、噪音檢測、聲音分析和聲音定位等功能，為消費電子設備提供了聲音相關的感知、交互和控制能力。 加速度傳感器：用于測量物體的加速度和傾斜角度。在消費電子中，加速度傳感器常用于屏幕旋轉、運動檢測、手勢識別等功能。 陀螺儀傳感器：用于測量物體的旋轉和角速度。在消費電子中，陀螺儀傳感器常用于虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）設備、游戲控制器、圖像穩(wěn)定等應用。 磁力傳感器：用于測量磁場的強度和方向。在消費電子中，磁力傳感器常用于指南針、地理定位、翻蓋手機的屏幕關閉等功能。 光傳感器：用于測量光的強度和亮度。在消費電子中，光傳感器常用于環(huán)境亮度調節(jié)、光線感應開關、屏幕亮度調節(jié)等功能。 溫度傳感器：用于測量環(huán)境或設備的溫度。在消費電子中，溫度傳感器常用于電池溫度監(jiān)測、溫控設備、電子溫度計等應用。 濕度傳感器：用于測量環(huán)境的濕度水分含量。在消費電子中，濕度傳感器常用于空調、加濕器、智能家居等應用。 氣壓傳感器：用于測量大氣壓力。在消費電子中，氣壓傳感器常用于氣壓計、高度計、室內定位等應用。 距離傳感器：用于測量物體和障礙物的距離。在消費電子中，距離傳感器常用于觸摸屏、近場通信、障礙物檢測等功能。 心率傳感器：用于測量人體的心率。在消費電子中，心率傳感器常用于智能手環(huán)、智能手表、健康監(jiān)測設備等應用。 根據Research and Markets預測，全球消費電子傳感器市場規(guī)模將從2022年的328億美元到2030年增長到763億美元，復合增長率達到11.1%。 我們認為，由于消費電子市場的特殊性，其發(fā)展的波動性會較其他市場更為顯著，正如過去一年發(fā)生的那樣，但是消費電子市場更容易出現(xiàn)爆發(fā)性的增長機會。例如，iPhone引領智能手機浪潮曾帶動消費電子傳感器市場迎來一次跳躍式增長，未來被寄予成為下一代移動終端的AR/VR眼鏡同樣將為市場帶來巨大變化。 從市場格局看，全球消費電子市場主要由國際巨頭企業(yè)把控，其中包括：慣性傳感器龍頭博世、意法半導體等；音頻傳感器巨頭樓氏電子等；CMOS圖像傳感器巨頭索尼等。 中國本土企業(yè)近年發(fā)展較快，但由于起步晚、技術積累弱等因素，整體仍存在企業(yè)規(guī)模較小、產品線單一、解決方案供給能力弱等問題。 另外，近年來消費電子傳感器的競爭已經逐漸趨向紅海，一旦有某國內廠商突破了某類傳感器的技術壁壘、打開被國際巨頭壟斷的市場，多數(shù)時候其他國內同類廠商均能夠快速跟進，由于消費電子是對成本極其敏感的市場，隨后市場就走向惡性競爭。這其中很大一部分原因是對知識產權的保護力度不足，導致消費電子傳感器廠商普遍毛利較低，且容易到市場瓶頸。 消費電子傳感器的主要機會在于還未被市場驗證、具有顯著創(chuàng)新性的傳感器，在開發(fā)階段便和下游廠商共同合作，建立起深入的關系綁定和顯著的技術壁壘，并率先實現(xiàn)低成本量產，才能夠最大可能避免后續(xù)的惡性競爭。

八、投資思考

前文提到，傳感器行業(yè)細分領域眾多且割裂，更容易孵化出小而美的企業(yè)。

因此對于選擇傳感器賽道布局的投資者來說，其不得不面對一個問題：如何選擇其中最具投資價值的賽道，在有限的精力下實現(xiàn)最高的效率？

我們認為，圍繞以下三條主線進行梳理，基本能夠覆蓋當下傳感器行業(yè)最具價值的投資賽道。

1.從電磁波圖譜看傳感器

電磁波是由變化的電場和磁場相互感生而產生的波，它們可以在真空或介質中以光速傳播。電磁波的頻率和波長是反比關系，即頻率越高，波長越短。

電磁波主要被用于信號和能量的傳輸，其頻率和波長決定了它們的物理性質和應用領域。根據不同的頻率或波長，電磁波可以分為以下幾個主要的頻段：

無線電波：頻率從3Hz到3000GHz，波長從100km到0.1mm。無線電波主要用于各種無線通信和廣播應用，如收音機、電視、手機、衛(wèi)星、雷達等。無線電波又可以細分為以下幾個子頻段：

• 長波（LF）：頻率從3kHz到30kHz，波長從100km到10km。長波可以沿著地球表面?zhèn)鞑ィǖ夭ǎm用于遠距離通信，如海洋導航、潛艇通信等。

• 中波（MF）：頻率從30kHz到300kHz，波長從10km到1km。中波也可以沿著地球表面?zhèn)鞑ィǖ夭ǎ?，適用于中距離通信，如調幅廣播（AM）、航空導航等。

• 短波（HF）：頻率從3MHz到30MHz，波長從100m到10m。短波可以被大氣層中的電離層反射回地面（天波），適用于長距離通信，如國際廣播、業(yè)余無線電、軍事通信等。

• 超短波（VHF）：頻率從30MHz到300MHz，波長從10m到1m。超短波主要沿著直線傳播（視距傳播），適用于近距離通信，如調頻廣播（FM）、數(shù)字電視、移動電話等。

• 微波（UHF）：頻率從300MHz到300GHz，波長從1m到1mm。微波也主要沿著直線傳播（視距傳播），適用于高速數(shù)據傳輸和高清圖像傳輸，如雷達、衛(wèi)星通信、GPS、Wi-Fi、藍牙、5G等。

紅外線：頻率從300GHz到400THz，波長從1mm到750nm。紅外線是由物體發(fā)出的熱輻射，適用于熱成像、遙控、夜視、光纖通信等。

可見光：頻率從400THz到750THz，波長從750nm到400nm。可見光是人眼能夠感知的電磁輻射，適用于光學儀器、激光、太陽能等。

紫外線：頻率從750THz到30PHz，波長從400nm到10nm。紫外線是由太陽或其他高溫物體發(fā)出的高能輻射，適用于殺菌消毒、熒光檢測、紫外光譜等。

X射線：頻率從30PHz到30EHz，波長從10nm到0.01nm。X射線是由高速電子與物質相互作用產生的高能輻射，適用于醫(yī)學診斷、工業(yè)檢測、安檢等。

伽馬射線：頻率高于30EHz，波長小于0.01nm。伽馬射線是由原子核衰變或核反應產生的最高能的電磁輻射，適用于醫(yī)學治療、核能利用、天文觀測等。

電磁波在實際應用時離不開傳感器，只有依賴于傳感器，電磁波信號才能被轉化成人類可以理解的信息。與電磁波相關的傳感器占據了整個傳感器市場的半壁江山，這其中主要是光電傳感器和微波探測傳感器。

1)光電傳感器

光電傳感器是傳感器中單一市場規(guī)模最大的細分方向，接收紅外線、可見光、紫外線、X射線的探測器均可以統(tǒng)一劃分至這個方向，整體市場規(guī)模在千億元量級，這也是其受到關注的主要原因。其中主要包括：

紅外探測器，主要的應用場景包括熱成像、光通信、激光雷達等。

可見光探測器，即圖像傳感器，最主要的應用場景是各類可見光成像，廣泛應用于攝影攝像、監(jiān)控安防、機器視覺等。

紫外線及X射線探測器，主要應用于各種醫(yī)療和工業(yè)場景。

2)微波探測傳感器

嚴格意義上的微波探測傳感器是指微波雷達，即通過發(fā)射微波信號并接收反射信號進行探測的傳感器，常見的包括有軍工探測雷達、氣象雷達、車載毫米波雷達、路測感知雷達、智能家居感知雷達等。寬泛意義上的微波探測傳感器也可以包括各類微波通信模組，微波通信本質上就是發(fā)射/接收微波信號并將其轉換成信息的過程，因此包括于5G、WiFi、衛(wèi)星通信等等均可以計入其中。

微波探測傳感器的投資機會可以覆蓋整個產業(yè)鏈，包括前端射頻天線、射頻芯片器件、基帶芯片、整機系統(tǒng)、測試設備、設計及仿真軟件等。從細分市場來看，傳統(tǒng)通信的市場機會已經不大，未來更多機會在于民用雷達、小基站、衛(wèi)星通信市場。

3)投資方向思考

值得關注的具體方向可以用以下三個關鍵詞來總結：

2.從MEMS工藝看傳感器

1)MEMS傳感器簡介

MEMS傳感器是指采用微電子和微機械加工技術制造出來的新型傳感器，其全稱是微型電子機械系統(tǒng)（Micro-Electro Mechanical System），微機電系統(tǒng)是指可批量制作的，將微型機構、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、直至接口、通信和電源等集成于一塊或多塊芯片上的微型器件或系統(tǒng)。

從理論上說，MEMS只是一種傳感器的工藝實現(xiàn)方式，多數(shù)類型的傳統(tǒng)傳感器通過專門的結構設計，實現(xiàn)MEMS化。

MEMS傳感器一般具有以下特點：

微型化：MEMS傳感器的尺寸在1微米到100微米量級，可以大大節(jié)省空間和材料，提高靈敏度和響應速度。

集成化：MEMS傳感器可以將多種功能集成在同一芯片上，實現(xiàn)多參數(shù)檢測和智能控制，提高系統(tǒng)性能和可靠性。

智能化：MEMS傳感器可以實現(xiàn)自校準、自診斷、自適應等功能，提高系統(tǒng)的智能水平和用戶體驗。

成本低：MEMS傳感器可以利用成熟的半導體工藝進行批量生產，降低生產成本和單價，提高市場競爭力。

效能高：MEMS傳感器可以實現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性、高分辨率、低功耗、低噪聲等優(yōu)良性能，滿足各種應用需求。

根據統(tǒng)計，MEMS傳感器的全球市場規(guī)模預計會從2020年的90億美元提升至2026年的128億美元，年均復合增長率為6.1%。對應的，國內市場規(guī)模約占全球市場的30%-40%，當前對應約從250億元增長到約400億元人民幣。如果考慮到模組的價值，那這一數(shù)字將超過千億元人民幣。

2)投資方向思考

隨著國內廠商技術的進步，“國產替代”的趨勢日益明顯，中低端傳感器的國產化率逐漸提升，MEMS傳感器的投資機會也在發(fā)生轉變。

第一，關注競爭格局尚不確定的細分行業(yè)，本質上還是關注于“國產替代”。當細分行業(yè)已經孵化出龍頭公司后，業(yè)內其他公司的存活將更加艱難，龍頭公司在技術、資金和客戶關系的同時加持下，橫向擴展和縱向擴展均具有顯著優(yōu)勢。舉例來看，近年來中美貿易戰(zhàn)帶來的“國產替代”的邏輯已經助力數(shù)家國內廠商發(fā)展起來，尤其是在技術壁壘較低的細分方向上，國內企業(yè)的競爭已經十分擁擠，“國產替代”的紅利已經消亡。國內頭部公司開始顯現(xiàn)，例如MEMS麥克風（以歌爾微電子和敏芯微電子為代表）、MEMS加速度計（以矽睿科技、美泰電子為代表），其他創(chuàng)業(yè)公司的發(fā)展只能依靠于“替代國產”，但事實往往是各家之間的技術并無明顯差別，競爭方式只能是不可持續(xù)的價格競爭。

因此關注技術壁壘較高、目前國內尚無明顯龍頭公司的細分行業(yè)，是更有性價比的選擇，“國產替代”的紅利在這些領域中依然存在，例如量產難度極高的陀螺儀、對可靠性要求極高的各類車規(guī)級MEMS傳感器、高精度壓力傳感器等等。

第二，關注傳統(tǒng)傳感器的MEMS進程，即隨著技術進步，該類傳感器可以通過MEMS工藝實現(xiàn)，例如MEMS氣體傳感器取代傳統(tǒng)陶瓷氣體傳感器，MEMS微透鏡取代傳統(tǒng)光學鏡頭，PMUT/CMUT（超聲換能器）取代傳統(tǒng)超聲傳感器，MEMS光譜調制取代傳統(tǒng)分光光譜成像系統(tǒng)等。這些傳感器的MEMS化帶來的主要好處便是成本的降低和體積的減小，其進一步帶來的好處包括能夠使其可應用領域擴大而帶來市場規(guī)模的提升，例如之前單顆傳感器的售價為數(shù)千元元，只有高端工業(yè)需求才能夠負擔得起；當其價格降低到數(shù)十元甚至更低，中低端工業(yè)需求和消費級需求將開始嘗試應用。其次，從單一傳感器走向陣列傳感器成為可能，傳感單元呈現(xiàn)出指數(shù)級上升，同等價格下可以實現(xiàn)更高的性能，例如MEMS光譜成像相對于傳統(tǒng)分光光譜成像，在同體積和價格下可以翻倍提升，再例如MEMS氣體傳感器陣列可以實現(xiàn)“電子鼻”功能，單一傳感器可以對多種氣體同時進行識別，極大增加了使用的便利程度。這都有望顛覆現(xiàn)有的應用場景，開辟出新的需求。

相較于上一條的“國產替代”，那這一條則是關注于“全球創(chuàng)新”。當前這些領域正處于日新月異的發(fā)展過程中，技術路線百花齊放，甚至未來能夠廣泛應用的技術路線目前仍處在實驗室的襁褓之中，當下正是早期布局的時機。誠然投資的風險會更高，但是也更有希望孵化出一家影響人類文明進程的全球性的技術公司。

3.傳感器的智能化

隨著下游應用要求越來越高，單依靠于傳感器的傳統(tǒng)功能已經無法滿足各種應用的需求，傳感技術開始向智能化發(fā)展，即傳感器的智能化。目前主要表現(xiàn)出兩種技術路徑：

一是在傳統(tǒng)傳感器功能的基礎上，增加更多記憶能力和智能算法，或者又可以被稱為“感存算一體”，例如語音識別、圖像識別、自然語言處理等技術，將信息進一步提升到可認知的層次，如記憶、理解、規(guī)劃、決策等；

二是多傳感器數(shù)據融合，既可以是多個同類型傳感器的數(shù)據融合，也可以是多個不同種類的傳感器的數(shù)據融合，通過將更多數(shù)據融合到一起進行計算處理，更有利于發(fā)揮智能算法的計算能力，提升系統(tǒng)的認知力。

1)單傳感智能化

單傳感智能化是指在傳統(tǒng)的傳感器基礎上，增加了信號處理、數(shù)據轉換、通信接口、微處理器等功能模塊，使得傳感器具有更高的精度、可靠性、自適應性、性價比和功能多樣性。

這一理念和幾年前火熱的“邊緣計算”、“感存算一體”概念不謀而合。雖然單傳感的智能化可以在中央處理器中實現(xiàn)，但是這會對中央處理器的處理能力帶來較大壓力，因此傳感端開始集成更多定制化的功能實現(xiàn)，以通過增加部分前端成本的代價，提升數(shù)據處理效率、降低系統(tǒng)級功耗和成本。

當前比較典型的單傳感智能化便是事件相機，傳統(tǒng)圖像傳感器的輸出結果是按照預定邏輯的不斷數(shù)據讀出的結果，事件相機則致力于僅輸出圖像的變化結果，實現(xiàn)保證同等數(shù)據信息條件下降低數(shù)據傳輸壓力，進一步地，甚至可以輸出動作識別等結果，避免使用中央處理器進行視覺處理。

單傳感的智能化，不僅需要技術人員對傳感器輸出數(shù)據的邏輯有深刻的認知，同時需要硬件設計能力配合實現(xiàn)，這便是技術壁壘所在。隨著市場需求的變化，我們認為各類傳感器都將走向智能化，創(chuàng)業(yè)公司也將有望利用此機會在部分市場顛覆傳統(tǒng)巨頭。

2)多傳感融合

多傳感器數(shù)據融合是20世紀80年代誕生的信息處理技術，主要解決多傳感器信息處理問題，多傳感器數(shù)據融合研究如何充分發(fā)揮各個傳感器的特點，把分布在不同位置的多個同類或不同類型傳感器所提供的局部、不完整的觀察信息加以綜合，利用其互補性、冗余性，克服單個傳感器的不確定性和局限性，提高整個傳感器系統(tǒng)的有效性能，以形成對系統(tǒng)環(huán)境相對完整一致的感知描述，提高測量信息的精度和可靠性，從而提高智能識別系統(tǒng)識別、判斷、決策、規(guī)劃、反應的快速性和準確性，同時也降低其決策風險。

多傳感融合是必然趨勢，尤其是近年來關于自動駕駛傳感技術的爭論日益激烈，但是多傳感融合基本已經成為公式。行業(yè)目前對此依然處于探索階段，可實現(xiàn)的技術路徑多樣，既包括前端原始數(shù)據軟融合，也包括后端結果軟融合，甚至也有前端硬件直接融合的方式。但是各種技術路徑目前各有優(yōu)劣，有分別適合的應用場景，且均不夠成熟，依然需要對各技術路徑的發(fā)展階段保持持續(xù)關注。正是由于技術路線眾多，潛在應用市場廣泛，且行業(yè)巨頭之前在該領域積累也有限，未來大概率將出現(xiàn)優(yōu)秀的創(chuàng)業(yè)公司。

九、結語

中國的傳感器事業(yè)正加速步入發(fā)展的黃金時代，這背后離不開兩大因素的推動：第一，出于供應鏈安全的考慮，下游用戶對國產傳感器的接受度明顯提高，甚至某些用戶已經對國產化率提出要求；第二，智能感知正處于快速發(fā)展的過程中，對傳感器的需求量明顯提升，同時新型傳感器的應用機會也在擴大。

如果說投資于“國產替代”是布局當下，那么投資于“智能感知”則是押注未來。成熟技術的追趕固然重要，但是前沿技術產業(yè)化的潛在價值更高，但必然也要承擔更高的風險。好在我們已經看到，即使風險更高，越來越多中國的創(chuàng)業(yè)者和投資者愿意擁抱新技術，建立新生態(tài)，這將有望孵化出屬于中國的國際傳感器巨頭。

審核編輯 黃宇