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系列专题 | 智能传感器产业专利导航系列第2期:全球智能传感器竞争格局与政策导向解析
2024-08-09 15:42:24 42 返回列表
全球智能传感器竞争格局

全球传感器市场主要由美国、德国、日本的几家巨头公司把控。比如美国、日本、德国及中国合计占据全球传感器市场份额的 72%。智能传感器方面,据智研咨询发布的《2022-2028 年中国智能传感器行业市场深度分析及发展趋向分析报告》:2020 年北美智能传感器产业占 43.3%,为全球最高;欧洲智能传感器产业占 29.7%,为全球第二;亚太(除日本)智能传感器产业占 6.2%;日本智能传感器产业占 19.8%;其他国家/地智能传感器产业占 1.0%。

全球智能传感器行业的重要参与企业众多, 其中包括 MURATA MANUFACTURING [6981.T]、安费诺(AMPHENOL) [APH.N]、SAMSUNG SDI [006400.KS]、佳能 [CAJ.N]、 CANON [7751.T]、康宁(CORNING) [GLW.N]、京瓷 [6971.T]、OMRON [6645.T]、TDK [6762.T]、安川电机 [6506.T]、SAMSUNG ELEC MECH [009150.KS]、杜比实验室(DOLBY LABORATO-A) [DLB.N] 、 OMRON [OMR.DF] 、 通 用 显 示 器 [OLED.O] 、 LG INNOTEK[011070.KS]、美国力特保险丝(LITTELFUSE DE) [LFUS.O]等。这些企业各自拥有独特的技术优势和市场地位,多数来自美国、欧洲和日本。

01

美国    

美国是全球传感器顶尖强国之一,早在 2020 年北美智能传感器产业占 43.3%,为全球最高。美国是 MEMS 产业、技术和产品的发源地,其发展水平世界先。上世纪 60 年代,斯坦福等大学就从事 MEMS 领域的研究开发,佐治亚理工学院和美国加利福尼亚大学洛杉矶分校等众多美国大学几乎都建立有自己的 MEMS 晶圆生产线。美国麻省理工学院、斯坦福大学、加利福尼亚大学伯克利分校、凯斯西储大学等还开发用于 MEMS 研究的设备、仪器等,支撑其技术研究。

美国拥有全球主要的 MEMS 传感器公司:比如德州仪器(TI)、模拟器件(ADI)、飞思卡尔、楼氏电子(Knowles)、SiTime、惠普、IMT、SiliconMicrostructures(SMI)、 GEInfrastructureSensing 等,此外,大部分半导体制造公司同时具有 MEMS 生产加工的业务。

表 2-2 部分美国 MEMS 传感器企业

企业

介绍

霍尼韦尔

全球传感器行业巨头,霍尼韦尔传感物联事业部提供超过三万种的产品,也是全球MEMS 传感器主要厂商之一。

Kionix

由康奈尔大学研发的高深宽比硅微加工技术方面的先驱,今日在 MEMS 产品设计、工艺制程和品质控制方面享有全球声誉。公司提供的 MEMS 惯性传感器是业界最多元化的系列之一。

楼氏声学公司

全球领先的微型声学技术供应商、是世界上领先的高灵敏、微型麦克风与扬声器的制造商。

SiTime 公司

SiTime 曾经拥有 100 项专利,对于MEMS 和类比IC 设计业者形成技术进入的门槛。

美国 IMT 公司

是美国最大的纯MEMS 代工厂,在美国加州圣巴巴拉市拥有约 30000 平方英尺的 100 级超净室,在 MEMS 设计和制造领域有超过 14 年的经验。

SMI 公司

全球著名传感器公司,曾致力于MEMS 硅压力传感芯片的研发和生产。

精量电子

掌握着世界领先的MEMS 制造技术,专业生产各类传感器;在行业内第一个实现硅MEMS 批量加工技术;2014 年精量电子被 TE 泰科电子收购。

02

欧洲

德国是享誉世界的传感器制造强国,是世界传感器三大巨头国家之一。德国拥有众多的世界级传感器巨头,尤其是闻名遐迩的德国博世,是世界上最大的传感器企业,也是世界上最大的 MEMS 传感器厂商。博世是一家典型的 IDM 厂商,博世所有 MEMS 传感器均在德国罗伊特林根 (Reutlingen)制造。德国博世是全球多个细分传感器领域 TOP1,包括汽车传感器、MEMS 压力传感器、MEMS 气体传感器等领域。博世的 MEMS 传感器涵盖惯性、环境、智能、光学、声学传感器 5 大类,是汽车制造、消费类电子、家用电器等 MEMS 制造商的一线顶尖领头羊,牢牢占据着全球汽车与消费电子两大市场。

德国英飞凌科技股份公司,为现代社会的三大科技挑战领域——高能效、连通性和安全性提供半导体和系统解决方案。英飞凌平均每年投入销售额的 17%用于研发,全球共拥有 22900 项专利。英飞凌是全球领先的半导体公司之一,生产的半导体传感器性能优良。
瑞士在传感器领域具有较强的实力,比如瑞士享誉世界的 KELLER 测量技术有限公司,是欧洲领先的隔离压力传感器和变送器制造商,同时也是世界著名的扩散硅压阻式压力传感器领先制造商;MEMSENS 公司位于瑞士微电子技术和微机械加工技术的中心,是全球著名的从事专业开发和制造压力传感器和压力变送器的瑞士公司。
意大利将精密仪器作为主要高技术产业之一,在传感器领域也有较强的实力。Datalogic 自动化部门是全球工业领域内自动识别系统的主要生产企业之一,为客户提供更全面的自动化解决方案,包括工业传感器,工业安全防护,自动条码扫描系统,机器视觉系统,RFID 技术方案等。其著名的 TLu、TL80、TL10、S60-W、S50-W 等色标志传感器系列产品,在世界的色标志传感器市场中占据领导地位。
03

日本

日本与美国、德国并称世界三大传感器强国,其传感器产品在世界传感器市场中有举足轻重的地位,尤其是在全球工业自动化、机器人等领域,日本传感器的占比更加重要。
全球图像传感器领域世界首位—2023 年索尼以55%的份额占据全球图像传感器市场的主导地位,第二名为全球占比 25%左右的三星,索尼与三星的差距如此之大,可见索尼在全球传感器行业的存在感是十分出众的。早在 2018 年日本在 MEMS 和传感器产能方面居世界领先地位。
日本企业在汽车用MEMS、机器人用 MEMS 领域具有全球领先地位。在十分重要的 MEMS产业中,一直是美国、欧盟、日本三分天下之势且各有千秋。美国以军用促民用,具有无可比拟的 MEMS 技术综合实力;而日本则在汽车电子用 MEMS、机器人用 MEMS 等方向能力十分突出;欧盟在汽车电子用 MEMS、消费电子用 MEMS 占有重要的市场份额。主要企业有电装 DENSO、欧姆龙、佳能、旭化成、基恩士、横河电机、村田、安川电机等。
04

日本 10 大主流传感器企业:

一、电装 DENSO

电装是世界屈指可数的汽车零部件生产厂家之一,在日本排名第一。1949 年 12 月,作为丰田汽车工业株式会社的零部件工厂之一的电装,从丰田集团独立分离出来,以 1500 万日元的资本金和 1445 名员工的规模,在日本爱知县刈谷市成立了“日本株式会社电装”,并开始了运营。如今,电装已发展到日本排名第一、世界顶级的汽车零部件供应商集团公司,在全球 35 个国家和地区设有 198 家关联公司,集团员工数达 167950名(截止 2022 年 8 月)。

主要生产汽车的空调系统、点火系统(如铱合金火花塞)、燃油喷射系统、发动机点火控制系统等,以及各类汽车传感器。

二、欧姆龙

欧姆龙(Omron)是日本的一家自动化控制及电子设备制造商,总部位于京都。欧姆龙掌握世界领先的传感与控制技术,产品涉及工业自动化控制、电子元器件、汽车电子、社会系统、健康医疗设备等领域。较为大众熟知的产品包括电子血压计、计步器、秤、电动牙刷等健康产品。

欧姆龙的前身是 1930 年立石一真在京都创立的“彩光社”。欧姆龙公司是于 1933年(昭和 8 年)5 月 10 日正式创业,时称“立石电机制作所”;1948 年(昭和 23 年)5 月 19 日法人化,成立“立石电机股份有限公司”;1990 年为使公司名称与其知名商标名称一致,更名为“欧姆龙股份有限公司”。欧姆龙的全球网络遍及日本、大中华区、亚太地区、美洲及欧洲。台湾欧姆龙股份有限公司则成立于 1987 年,主要是以工业自动化商品为主,其在台关系企业有:台湾欧姆龙健康事业股份有限公司、香港商欧姆龙电子部品有限公司台湾分公司,员工数各为 100 多人上下。

三、松下电器

松下电器于 1918 年由松下幸之助在大阪创立,创业时做的是电灯灯座。1927 年制作自行车用的车灯。1951 年松下幸之助到美国,打开了松下电器在美国的市场,最初的产品是电视机,他与飞利浦签定了技术合作合约,将西方的技术带到日本。因此让松下电器从 1950 年代到 1970 年代有突破性的成长。

松下电器的产品线极广,除了家电以外,还生产数位电子产品,如 DVD、DV(数位摄影机)、MP3 播放机、数码相机、液晶电视、笔记型电脑等,还扩及到电子零件、电工零件(如插座盖板)、半导体等,间接与直接转投资公司有数百家。

四、OKI 公司

冲电气工业是日本一家通讯设备制造商,通称“OKI”。该公司于 1881 年由冲牙太郎建立,并成功开发了日本首台电话机。主要生产信息通用系统和打印机,1956 年生产的纵横制交换机获得日本电信电话公社采用。冲电气工业株式会社是日本最早的电子通信设备生产厂家,如今已发展成为一家在全球范围内研究、生产和销售打印机与传真机、网络与通信、安全与识别认证、宽带与多媒体、半导体与电子元器件等产品和解决方案的国际著名企业。

OKI 打印机是采用独特的 LED 成像技术打印机,此种技术区别于喷墨成像或激光成像,由于 LED 打印机结构简单,较之激光打印机有速度快、不易卡纸等优点,同时在打印过程中不会有臭氧产生,对空气环境不会造成空气污染,所以被业界认为是比激光打印机更新一代的打印机。

五、旭化成(AKM)

旭化成集团自上世纪五十年代起积极推动业务的多元化,旭化成从创业至今,不断开发出前所未有的新素材和新产品。从电气化学、氨制造扩大到纤维、石油化学、建材、医药/医药医疗器械、住宅、电子,在多元化的市场下,凭借多种类技术,开展多方面业务。

在电子零部件领域,作为便携式信息终端主要零部件的电子罗盘,以独有的混合信号技术得到广泛认可的 LSI,磁·电流·红外线传感器等传感设备,是电子零部件领域业务开展的中心。使用其他公司望尘莫及的高科技生产出来的产品群,在全球受到高度评价。

在电子材料领域,主要提供的产品包括在各种便携式设备和电动汽车中使用的锂离子二次电池隔膜“Hipore”、用于液晶·半导体制造工艺的防尘保护膜等,通过卓越的化学技术和产品开发实力,提供善待环境和高功能的能源材料和电子材料。

六、佳能

佳能(Canon)是一家生产影像、光学、医疗设备、半导体工业设备和办公自动化产品的日本企业制造商,成立于 1937 年,产品系列共分布于三大领域:个人产品、办公设备和工业设备,主要产品包括照相机及镜头、数码相机、打印机、复印机、传真机、扫描仪、广播设备、医疗器材及半导体生产设备等。佳能总部位于日本东京,并在美洲、欧洲、亚洲及日本设有 4 大区域性销售总部,在世界各地拥有子公司 200 家,雇员超过10 万人。

佳能 EOS 系列:EOS 代表电子光学系统(ElectroOpticalSystem)的意思,同时亦蕴含希腊神话中黎明女神的意思,正代表创新科技迈向高峰的光明时期。1987 年日本褔岛工厂开始生产 EOS 相机,首部推出的 EOS 相机系列为 1987 年 3 月出产的 EOS650 自动对焦单镜反光相机;EOS650 当年全球首部配备全电子镜头接环系统的相机。2000 年推出配备自行研发的CMOS 影像感应器的EOSD30 正式步入单镜反光相机数码化年代。由EOS系列相机于 1987 年推出至 2011 年 9 月的 24 年间产量已超过 5 千万台。而 EOS 专用 EF系列镜头则在 2012 年 8 月达到 8 千万只的总产量。

七、基恩士

基恩士公司(Keyence Corporation,株式会社キーエンス,或 Kīensu)是日本一家上市公司,创立于 1974 年,制造销售自动化传感器、视觉系统、扫码器、激光打标机、测量仪器、数字显微镜等工厂自动化领域。在 16 个国家设有分支机构,采取直销方式。

泷崎武光于 1974 年成立 Lead 电机公司,1986 年更名为 Keyence(Key of Science之意),2021 年 9 月泷崎武光取代优衣库创始人成为日本新首富,相关介绍请参看《揭秘新晋日本首富,居然来自传感器王者基恩士?!》内容。美国《富比世》杂志每年选出全球百大创新企业,从 2011 年至 2019 年已连续 8 年入选,行销特色是不透过代理商,而是让业务人员直接销售。

基恩士是一家无厂半导体公司,专注于产品规划与研发,并不最终制造出产品;而是由合同厂商制造并检验产品,全球客户超过 200,000 家。

八、村田

全称为株式会社村田制作所,成立于 1950 年 12 月 23 日,总部位于日本京都,世界 500 强企业。村田制作所是全球领先的电子元器件制造商,主要产品有陶瓷滤波器、振荡子、振动传感器等。其主打产品陶瓷滤波器和振荡子市场占有率为 65-70%,振动传感器则占有 90%的市场份额,系该领域的霸主。

村田制作所的客户分布在 PC、手机、汽车电子等领域。随着消费电子领域竞争的不断加剧,产品更新换代的速度不断加快,而作为上游电子元器件供应商,能够随时了解客户需求,甚至走在客户之前开发出更新产品,成为村田制作所业务持续增长的关键。

九、横河电机

横河电机有限公司(日语:横河電機株式会社)是日本的一家电机工程公司,主营测量、控制、信息领域。1983 年 4 月 1 日,横河电机由横河电机制作所(1915)和北辰电机制作所(1918)合并而成,当时叫横河北辰电机株式会社,1986 年改名横河电机株式会社。

横河电机在世界 29 个地区拥有 60 多家子公司,经营领域涉及测量、控制、信息三大领域,在工业控制行业是全球最为专业的跨国公司之一。1975 年率先研制出世界上第一套具有划时代意义的集散型控制系统(DCS 系统),对石油、化工等大型工厂的生产过程进行测量、运行监视和控制,为工业的发展和社会的进步做出了极大贡献,到 2000年已相继推出了 7 代 CENTUM DCS 系列产品,流量表、变送器、分析仪等现场仪表也得到了用户的高度评价。

十、爱普生

精工爱普生(英文:SeikoEpson),通常简称爱普生(英文:Epson),是一家日本公司,成立于 1942 年 5 月,总部位于日本长野县诹访市,是数码映像领域的全球领先企业。主要生产喷墨打印机、激光打印机、点阵式打印机、扫描器和手表(虽然母公司精工品牌更加知名)、桌上型电脑、商务和家用投影机、大型家庭剧院电视、机器人、以及工业自动化设备、POS 发票打印机和收银机、笔记型电脑、集成电路、LCD 元件和其他相关的电子设备。公司总部位于日本长野县,在全世界各地有许多分公司。

全球政策环境
01

美国

美国将高端传感器视为保持国家竞争力优势的关键,其《先进制造国家战略计划》将高端传感器列为重点发展领域。其次,传感器件研究方面,美国通过国家纳米技术计划推动基于纳米技术的物理、化学、生物传感器研究工作,在《纳米技术引发的重大挑战:未来计算》报告中将能自主运行的智能大数据传感器列为技术优先领域之一。

传感器应用研究方面,美国通过国家制造业创新网络框架下的数字化制造和设计、集成光子、柔性混合型电子、智能制造、先进机器人等制造业创新研究所推动工业智能传感器、医疗传感器、装备状态监控传感器、可穿戴传感器、成像传感器、基于感知模型的传感器等新型传感器的应用研究。

02

欧洲

欧盟发布的《关键使能技术发展共同战略》同样将高端传感器列为重点发展领域。传感器件研究方面,欧盟利用石墨烯旗舰计划推动石墨烯传感器的基础研究工作。传感器应用研究方面,欧盟利用未来工厂、机器人等大型公私合作关系计划以及应对社会挑战战略领域下的相关医疗设备和护理机器人计划,推动工业智能传感器;医疗传感器;触觉、视觉、嗅觉、听觉传感器;生物传感器;化学传感器等新型传感器的应用研究。

其中,德国是微机电系统和传感器技术的领先者。早在 2006 年,德国首次发布的《德国高技术战略》中,就微系统、纳米技术等列为 17 个现代技术创新范围,随即投入了前所未有的资金和精力,以保持其国际领先的地位。2015 年,德国发布工业 4.0战略,传感器被描绘成信息物理系统的核心组件,包括加速度传感器、气压传感器、电子罗盘等。2018 年 9 月 5 日,德国联邦内阁通过了《高技术战略 2025》,确定了德国未来研究与创新资助三大行动领域的总共 12 项使命,其中发展微电子、通信系统、材料、量子技术、现代生命科学和航空航天研究作为加强德国未来能力的重点任务。2020年,德国传感和测量技术协会(AMA)在《传感器技术 2022——让创新互联》报告中指出,传感器技术是很多机器、设备和车辆竞争力的核心技术,是提升其价值增值的手段。与当前快速发展的互联网一样,传感器的发展为其带来机遇与挑战。未来传感器的先进程度决定了机械制造、汽车、过程控制和制造领域的国际竞争力。

03

日本

日本将传感器技术列为十大技术之首、国家重点发展的六大核心技术之一。日本传感器产业侧重实用化和商品化,走的是先普及后提高,由引进、消化、仿制到自行改进设计创新的路子。2013 年,日本经济产业省启动了“传感器技术在社会公共服务中的应用开发项目”。同年 7 月,日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)公布了该项目委托研究机构。2015 年 7 月,日本召开了“物联网升级制造模式工作组”会议,该工作组的目标主要是,跟踪全球制造业发展趋势的科技情报,通过政府与民营企业的同心通力合作,实现物联网技术对日本制造业的变革。10 月 23 日,日本成立产学官合作组织“物联网推进联盟”,从事传感器技术的研发和测试。2017 年,日本内阁会议通过第五期(2016~2020 年度)科学技术基本计划(以下简称基本计划),将微电子、材料等列为重点发展领域。

在全球科技竞赛激烈的今天,智能传感器作为信息时代的“感官”,正迎来前所未有的发展机遇。美、欧、亚三足鼎立的市场格局日渐明显,而全球政策环境也在积极推动这一领域的蓬勃发展。
从美国硅谷到德国工业4.0,再到中国的“制造2025”,无不凸显政府对智能传感技术的重视与扶持。市场呈现出群雄逐鹿的局面,各大企业纷纷加大研发投入,力图在智能化浪潮中抢占先机。
面对这样的大背景,我们不禁思考:未来的智能传感器市场将呈现何种趋势?又有哪些黑科技值得我们期待?
深入了解全球智能传感器的竞争格局和政策环境,一起揭开科技创新的下一个篇章!

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