文 | 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫
夏天剛剛過(guò)去,但是在傳感器行業(yè),才剛剛迎來(lái)“夏天”。
在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的聚光燈下,傳感器始終不如集成電路那般耀眼。它很少出現(xiàn)在技術(shù)發(fā)布會(huì)的核心 PPT 里,也鮮少成為資本追逐的焦點(diǎn),但這個(gè) “沉默的感知者”,正悄然支撐起數(shù)字經(jīng)濟(jì)的半壁江山。
01 人形機(jī)器人,下一個(gè)看點(diǎn)
傳感器廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車電子和工業(yè)制造三大領(lǐng)域,占據(jù)了市場(chǎng)的主要份額。2024年,消費(fèi)電子以26.5%的占比繼續(xù)領(lǐng)跑,市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1076.2億元;汽車電子領(lǐng)域以21.2%的占比緊隨其后,市場(chǎng)規(guī)模為859.5億元;工業(yè)制造領(lǐng)域則以20.5%的占比位列第三,市場(chǎng)規(guī)模為832.8億元。
盡管消費(fèi)電子依舊是最大頭,但市場(chǎng)的目光已開(kāi)始轉(zhuǎn)向未來(lái)的增長(zhǎng)引擎。其中,智能汽車與人形機(jī)器人無(wú)疑是接下來(lái)最具看點(diǎn)的兩大賽道。
汽車電子,智能化競(jìng)賽打響
汽車,正從一個(gè)單純的交通工具,進(jìn)化為一個(gè)移動(dòng)的智能終端。這一轉(zhuǎn)變,直接引爆了對(duì)傳感器的需求。
如今汽車電子已成為傳感器應(yīng)用增長(zhǎng)最迅猛的領(lǐng)域,單車傳感器數(shù)量從2020年的200個(gè)激增至2025年的300個(gè)。
這一變化主要源于兩大趨勢(shì):一是新能源汽車滲透率在2025年預(yù)計(jì)突破40%,其電池管理系統(tǒng)、電機(jī)控制等核心部件對(duì)溫度、壓力、電流傳感器需求旺盛;二是L3級(jí)以上自動(dòng)駕駛技術(shù)快速普及,帶動(dòng)激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭等環(huán)境感知傳感器年出貨量增速超過(guò)50%。
根據(jù)PrecedenceResearch 數(shù)據(jù),2024年全球汽車傳感器市場(chǎng)規(guī)模為 402.4 億美元,預(yù)計(jì)到 2034 年將達(dá)到 881.8 億美元左右,復(fù)合年增長(zhǎng)率達(dá) 8.16%。
人形機(jī)器人,進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化元年
如今人形機(jī)器人正逐步進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用部署階段,2025年被行業(yè)普遍視為其量產(chǎn)化元年。
今年3月,F(xiàn)igure AI的BotQ人形機(jī)器人工廠正式曝光,第一代生產(chǎn)線預(yù)計(jì)年能達(dá)12000臺(tái)人形機(jī)器人,公司計(jì)劃在未來(lái)四年內(nèi)將產(chǎn)能擴(kuò)充至每年10萬(wàn)臺(tái)。值得一提的是,這是全球首個(gè)“機(jī)器人制造機(jī)器人”的現(xiàn)代化工廠。
特斯拉CEO 埃隆?馬斯克曾多次公開(kāi)表示,Optimus機(jī)器人將進(jìn)入試生產(chǎn)階段,當(dāng)年計(jì)劃生產(chǎn)5000至1萬(wàn)臺(tái),初期目標(biāo)為每月1000臺(tái),且已采購(gòu)的零部件可支持10000-12000臺(tái)產(chǎn)能。
機(jī)器人智能化的核心在于其感知與認(rèn)知能力的提升,而傳感器作為機(jī)器人感知外界信息的關(guān)鍵部件,是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人智能化的基礎(chǔ)。
那么,汽車與機(jī)器人,誰(shuí)將帶來(lái)更大的增量?又給哪一類傳感器帶來(lái)空前紅利?
賽卓電子與漢威科技均認(rèn)為汽車電子是當(dāng)前的“確定項(xiàng)”,而人形機(jī)器人則是未來(lái)的 “潛力股”。短期來(lái)看,新能源汽車仍是拉動(dòng)傳感器芯片需求的重要方向。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,隨著技術(shù)成熟和成本下降,人形機(jī)器人有望復(fù)制汽車的增長(zhǎng)曲線,成為下一個(gè)“超級(jí)終端”,帶來(lái)更為廣闊的市場(chǎng)空間。
汽車傳感器主要涵蓋車身感知傳感器和環(huán)境感知傳感器兩大類,其中車身感知傳感器包括壓力傳感器、位置傳感器、溫度傳感器、線加速度傳感器、角加速度傳感器、空氣流量傳感器、氣體傳感器等類別,環(huán)境感知傳感器主要有車載攝像頭、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、紅外傳感器等類別。
與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人相比,人形機(jī)器人對(duì)傳感器的要求更高,除了電流傳感器、溫度傳感器等傳統(tǒng)需求外,還包括力傳感器、電子皮膚、視覺(jué)傳感器、慣性傳感器等價(jià)值量較高且對(duì)性能提升關(guān)鍵的傳感器。
其中力傳感器價(jià)值量占比最高的傳感器品類,是末端執(zhí)行的關(guān)鍵。六維力傳感器因技術(shù)復(fù)雜度高、研發(fā)難度大,長(zhǎng)期被國(guó)際品牌壟斷。電子皮膚是柔性觸覺(jué)傳感器的主要應(yīng)用,與力傳感形成補(bǔ)充。慣性傳感器是實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人動(dòng)態(tài)平衡的關(guān)鍵;視覺(jué)傳感器則顯而易見(jiàn),是人形機(jī)器人最直接的“眼睛”。
02 傳感器國(guó)產(chǎn)化,步入深水區(qū)
全球傳感器市場(chǎng)格局相對(duì)分散,整體以海外龍頭大廠為主。
通用型傳感器市場(chǎng)由博世、博通、Qorvo、ST意法半導(dǎo)體和TI等主導(dǎo),汽車傳感器市場(chǎng)以國(guó)際Tier1廠商為主,包括博世、大陸集團(tuán)、BorgWarner、Sensata、DENSO、英飛凌、Aptiv、Allegro、TI和ADI等;工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域有西門子Siemens、東電化TDK等。
宇宏敏芯向半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫記者表示,當(dāng)前全球傳感器市場(chǎng)呈現(xiàn)出明顯的分層競(jìng)爭(zhēng)格局。在高端力學(xué)傳感器領(lǐng)域,特別是高端壓力傳感器方面,國(guó)外進(jìn)口品牌依然占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位,市場(chǎng)份額高達(dá) 90% 左右。國(guó)內(nèi)品牌雖然在中低端市場(chǎng)表現(xiàn)出色,但在高端領(lǐng)域的市場(chǎng)份額仍不足 10%。
分領(lǐng)域來(lái)看,消費(fèi)電子是傳感器國(guó)產(chǎn)化最早突破的領(lǐng)域。工業(yè)傳感器市場(chǎng)呈現(xiàn)“外資主導(dǎo)高端,國(guó)產(chǎn)搶占中低端” 的格局。其中高端工業(yè)場(chǎng)景仍是國(guó)產(chǎn)傳感器的“軟肋”。例如,高精度視覺(jué)傳感器、激光位移傳感器等核心器件,市場(chǎng)仍被外資巨頭壟斷。智能汽車傳感器和以人形機(jī)器人為代表的高端裝備領(lǐng)域,是傳感器國(guó)產(chǎn)化的“深水區(qū)”,技術(shù)壁壘高、認(rèn)證周期長(zhǎng)。比如博世、大陸等國(guó)際巨頭主導(dǎo)著激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、高精度慣性傳感器等核心市場(chǎng)。不過(guò)在部分細(xì)分品類中,比如車載傳感器和電池管理系統(tǒng)(BMS)用傳感器等方面,國(guó)產(chǎn)廠商已取得突破。
具體到傳感器品類方面,氣體、圖像和壓力傳感器已取得顯著突破,具備了與國(guó)際品牌抗衡的能力;而柔性傳感器、MEMS 傳感器、IMU 等新興品類則展現(xiàn)出巨大的增長(zhǎng)潛力。高端 MEMS 技術(shù)、汽車 “三電” 系統(tǒng)傳感器等領(lǐng)域則相對(duì)存在較大的挑戰(zhàn),仍被國(guó)外企業(yè)壟斷。
賽卓電子認(rèn)為,國(guó)產(chǎn)傳感器可從兩方面擴(kuò)大市場(chǎng)份額:
其一,針對(duì)國(guó)際大廠 3-5 年前的成熟產(chǎn)品,利用更先進(jìn)的制程(如 90nm 替代 180nm)在成本、尺寸和功能集成上實(shí)現(xiàn)超越,完成中低端市場(chǎng)的國(guó)產(chǎn)化。其二,與本土客戶深度合作,提供高度定制化的解決方案,快速響應(yīng)客戶需求,解決他們使用國(guó)外產(chǎn)品時(shí)遇到的痛點(diǎn)。
對(duì)于國(guó)產(chǎn)傳感器亟需解決的難題,筆者通過(guò)賽卓電子、漢威科技了解到以下三點(diǎn):
制造能力是最核心的瓶頸,盡管傳感器芯片對(duì)制程要求不高(多為 90nm/0.18μm),但國(guó)內(nèi)成熟制程產(chǎn)線在可靠性和穩(wěn)定性上仍無(wú)法完全滿足汽車級(jí)等高端應(yīng)用的要求。許多國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)公司仍依賴海外晶圓廠流片。IDM 模式允許企業(yè)對(duì)從晶圓生長(zhǎng)到最終產(chǎn)品出貨的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把控,從而最大化產(chǎn)品良率與性能,這是贏得高端客戶信任、進(jìn)入國(guó)際一流供應(yīng)鏈的先決條件。因此IDM模式對(duì)于傳感器行業(yè)來(lái)說(shuō),至關(guān)重要。
在封裝測(cè)試方面,傳感器封裝高度定制化,經(jīng)常需要“異質(zhì)、異形封裝” 以適應(yīng)特定應(yīng)用場(chǎng)景。這對(duì)封測(cè)廠提出了很高要求,也是制約產(chǎn)業(yè)協(xié)同的關(guān)鍵一環(huán)。擁有自有封測(cè)能力的公司,在定制化和快速響應(yīng)方面具備顯著優(yōu)勢(shì)。
產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與市場(chǎng)驗(yàn)證,設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)環(huán)節(jié)必須緊密協(xié)同。同時(shí),國(guó)產(chǎn)芯片需要通過(guò)大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)間的市場(chǎng)應(yīng)用來(lái)證明其可靠性,打破客戶的“不信任” 壁壘。這需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的共同努力和耐心。
03 “傳感器 + AI” ,新落腳點(diǎn)
如果說(shuō)過(guò)去的傳感器是“忠實(shí)的記錄者”,那么未來(lái)的傳感器將成為 “智能的思考者”。
AI正深度融入傳感器,帶來(lái)一場(chǎng)深刻的變革。在智能制造領(lǐng)域,AI傳感器通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)線上各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù),幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制,提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。
智能交通系統(tǒng)是AI傳感器應(yīng)用的另一個(gè)重要領(lǐng)域。通過(guò)安裝在交通信號(hào)燈和路口的AI傳感器,智能交通系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控交通流量和車輛移動(dòng)情況,提供交通擁堵的即時(shí)反饋,幫助優(yōu)化交通信號(hào)燈的控制。
在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中,AI傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛周圍的環(huán)境,包括其他車輛、行人和交通標(biāo)志。這些傳感器的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)街醒胩幚韱卧?,進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算和分析,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛和交通管理的智能化。
在醫(yī)療健康領(lǐng)域,AI傳感器也有著廣泛的應(yīng)用前景。通過(guò)集成在醫(yī)療設(shè)備中的AI傳感器,醫(yī)生可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)患者的生理數(shù)據(jù),如心率、血壓、血糖等,從而更準(zhǔn)確地判斷患者的健康狀況并制定個(gè)性化的治療方案。
智能家居是AI傳感器應(yīng)用的另一個(gè)重要領(lǐng)域。通過(guò)在家居設(shè)備中集成AI傳感器,可以實(shí)現(xiàn)家庭環(huán)境的智能監(jiān)控和控制。
ST是較早思考如何讓傳感器變得更智能的企業(yè)之一,純粹的傳感器只是一個(gè)靜默的觀察者、被動(dòng)的上報(bào)者,無(wú)法主動(dòng)參與到系統(tǒng)中,但如果在AI算法的加持下,它可以主動(dòng)在器件上基于所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合、分類和預(yù)測(cè),從而更智能地應(yīng)對(duì)各種情況,協(xié)助決策,優(yōu)化產(chǎn)品,讓方案設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔。
在“AI + 傳感器”領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)廠商也正積極探索技術(shù)融合與應(yīng)用創(chuàng)新。各大企業(yè)不斷在AI算法的持續(xù)優(yōu)化、加快數(shù)據(jù)處理速度、提升模型訓(xùn)練效率和泛化能力等領(lǐng)域發(fā)力,如開(kāi)發(fā)更高效的分布式訓(xùn)練算法,利用邊緣計(jì)算和云計(jì)算的協(xié)同架構(gòu),實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)的快速處理和模型更新,提升系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)性能。
04 從幕后,走向臺(tái)前
傳感器,這個(gè)曾經(jīng)被忽視的賽道,正以前所未有的速度和力度,推動(dòng)著汽車、機(jī)器人、工業(yè)乃至整個(gè)社會(huì)的智能化變革。它是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基石,是連接物理世界與數(shù)字世界的橋梁。
未來(lái)三到五年,將是傳感器技術(shù)迭代、市場(chǎng)格局重塑的關(guān)鍵時(shí)期。對(duì)于中國(guó)而言,這不僅是巨大的商業(yè)機(jī)遇,更是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈自主可控、提升全球科技話語(yǔ)權(quán)的戰(zhàn)略窗口。

