全球智能传感器市场与应用分析

主流产品处于上升周期

根据 MarketsandMarkets的报告：全球智能制造领域智能传感器的市场份额将从2013年的约３亿美元增加到2020年的27亿美元，CAGR为37.3％；智慧生活领域智能传感器的市场份额将从2013年的约3.6亿美元增加到2020年的41.3亿美元；汽车智能传感器的市场份额将从2013年的1.2亿美元增加到2020年的10.1亿美元，CAGR 为35.77％；国家安全领域航空航天应用的智能传感器市场份额将从2013年的约1.1亿美元增加到2020年的6.3亿美元，CAGR达到28.3％。

压力传感器、温度传感器、触摸传感器等主要产品均为两位数的增长率。采用MEMS、CMOS、光谱学等主流技术制造的智能传感器市场处于快速增长周期中。

智能传感器的主要制造企业包括美国的 ADI、瑞士的 ABB 和Colibrys、英国的Cypress半导体等。

主流技术推进军事应用

军事应用的强烈需求不断拉动传感器技术的进步与变革。CMOS、硅微细加 工、MEMS 主流技术是传感器智能化的主要实现手段和传感器数据融合的硬件基础，也是实现低成本的有效途径。

1 传感器数据融合

数据融合将来自多个传感器或多源的信息进行综合处理，得到更为准确、可靠的信息或结论。例如，无人机等装备电子系统就必须对来自红外、视频和位置传感器的数据进行融合。数据融合要求传感器具备高控制计算能力和小型化。

2 战场监视和瞄准传感器

根据传感器的研究，美国国防部将战场监视和瞄准传感器划分为几大类，如图４所示。基 于MEMS、CMOS、光谱学技术制作的传感器主要包括：

１）监视和电子情报智能传感器，在航空航天的应用是环境检测、安全和地球观测服务，并涉及对水下舰船、智能电子装置（IED）、鱼雷和导弹的探测和跟踪，视频监视用于关键基础设施保护；

２）转动炮塔等武器的准确定位，以及在特定高度上确保火力精度的智能传感器；

３）多功能军用智能传感器的集成器件，满足军事应用对传感系统快速感知、操作、响应的要求。

图４ 美国国防部战场监视和瞄准传感器的参考分类

3 航天应用传感器

一台中型规模的航天飞行器约有数百个传感器，需要向智能传感器发展。在空间应用的传 感 器有抗辐射加固等特殊要求，比其他军用领域的要求更为苛刻。将陆地智能传感器发展到航天应用领域是重要发展途径。遥感传感器可将电磁技术应用于信息采集的重要技术领域。不同的遥感传感器工作在不同的电磁频谱范围。表１列出应用于科学、地球观测和气象预报任务的典型遥感传感器。

表1 空间遥感传感器一览表

4 智能传感网

美军智能传感网（SSW）的发展明显受到传感器、MEMS和 CMOS等技术发展的推动，拟实现微小化、智能化、网络化、分布式和传感器信息融合，能够为更低级别层面的战士提供增强的态势感知手段。

这一应用领域涉及到种类繁多的传感器。数字化信息可以在单个传感器上完成初级处理，图像／信号处理功能能够帮 助发现目标并识别和分类处理。智能微尘等先进智能传感器网传感器可以撒布到战场的各个角落，功耗低、隐蔽性强，具有自主性和自动化功能，能自我感知、持续学习，甚至能够对目标自动进行探测、跟踪和分类并进行网络化通信。

我国智能传感器发展建议

随着智能化时代的逐步临近，智能传感器将成为未来智能系统和物联网的核心部件，是一切数据采集的入口以及智能感知外界的前端，随着人工智能技术不断地发展和成熟，其重要性将日益凸显。

然而，传感器产业基础与应用两头依附、技术与投资两个密集、产品与产业两大分散的特点，导致我国传感器产业整体素质参差不齐，“散、小、低、弱、缺芯” 的状况十分突出，缺乏核心技术，与国际差距更加明显。国内对传感器与CMOS控制处理芯片混合集成或者单片集成技术虽有研究，但具有影响力的研究还不多见。结合我国国情，以及当前智能传感器的发展趋势，发展建议如下。

一是坚持市场导向，促进产业发展。坚持市场化配置资源和政府引导相结合，研究智能传感器的发展规划，通过产学研用政一体化协同创新机制，促进“传感芯片－集成应用－系统方案及信息服务”厂商的高效协同，建立健全产业生态链，缩短技术到产品的研发周期，快速提升技术产品研发能力，实现产业突破，促进产业发展。

二是聚焦应用市场，抓住重点领域核心产品。重点瞄准智能制造、智慧生活、汽车电子、仪器仪表、国家安全等应用行业的核心关键产品，加速推进MEMS、CMOS、光谱学等主流技术制作的智能传感器的产品研发和推广应用，掌握核心关键技术，快速形成产品研发能力，支撑产业发展。

三是重视基础研究，促进科技创新。鼓励原始创新，发展新原理、新材料、新结构的智能传感器，如量子传感、MEMS生物芯片、纳机电系统（NEMS）、新型集成传感微系统、３Ｄ和单芯片异质异构集成技术等传感新技术。

四是军民融合发展。重点瞄准MEMS、CMOS、光谱学等具有广泛军民应用和产业化前景的关键技术。军用领域重点关注光电和红外／听觉、地震和磁／射频传感器的智能化和数据融合。民 用领域重点关注图像传感器、汽车传感器、航空无线传感微系统，积极推动以多种航天传感器为代表的民转军、军转民和军民融合发展。