微纳制造十大应用 | 智能传感器：万物互联的基石

智能传感器技术是典型的多学科交叉领域；包括自动控制技术、微电子技术、通信技术、计算机科学和物理学等；进入21 世纪后,由于 MEMS 技术、低能耗的模拟和数字电路技术、低能耗的无线射频(RF)技术、软件技术的发展,使得开发小体积、低成本、低功耗的微传感器成为可能,推动智能传感器的传感单元、制造工艺、存储单元、微处理器、通信模块快速发展，使得智能传感器的功能加速迭代,性能更为强大。基于微电子和微机械加工技术的MEMS微纳智能传感器件与传统的传感器相比，具有体积小、重量轻、可靠性高、适于批量化生产、易于集成等优点，是世界瞩目的重大科技领域之一，具有广阔的应用前景。

智能传感器分类

由于智能传感器在材料、机理、工艺、应用等方面交叉融合较为普遍,因此尚无完全统一的命名和分类规则,业内一般按照测量原理、输出信号、制造工艺等对智能传感器进行分类。其中按照测量原理可将智能传感器分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。

物理传感器

与一般传感器相比，智能传感器具有以下三个优点：通过软件技术可实现高精度的信息采集，而且成本低；具有一定的编程自动化能力；功能多样化。

智能传感器热门应用

智能传感器目前已经广泛运用于消费电子、汽车、工业、医疗、通信等各个领域,随着人工智能和物联网技术的发展，应用场景将更加多元。同时，随着联网节点的不断增长，对智能传感器数量和智能化程度的要求也不断提升。未来，智能家居、工业互联网、车联网、智慧城市等新产业领域都将为智能传感器行业带来更广阔的市场空间。

• 智能网联汽车

  智能网联汽车是当前汽车的未来发展趋势。车辆的网络化、智能化需要具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能以实现“安全、高效、舒适、节能”的行驶，并最终实现无人驾驶。智能传感器是实现汽车智能化的关键，已经被广泛应用在汽车的方方面面,如车速、胎压、温度、燃料、刹车等，催生了车用毫米波雷达、激光雷达等百亿级产业。未来汽车智能化程度的提升和智能汽车的普及将进一步拉动智能传感器产业的发展。根据罗兰贝克数据，2030 年全球 L3 及以上乘用车渗透率将由2025年的2.4%提升到 20%。

• 智慧医疗

  智慧医疗是医疗、卫生及家庭健康系统的智能综合体。近年来，随着新一代信息技术的飞速发展和医疗资源需求不断增长，智慧医疗市场需求不断增加。智能传感器是智慧医疗的前端数据采集窗口,现代智慧医疗设备必须依靠高性能智能传感器技术以达到严苛的规格要求和市场规定，从而实现精确的监控、诊断和治疗。头豹研究院数据显示.2021 年，中国智慧疗行业市场规模为 436 亿元人民币，预计到 2030 年，中国智意医疗行业市场规模将达 7193 亿元，成为拉动智能传感器发展的重要力量。

• 智慧城市

  智慧城市是指利用信息技术手段,将城市中各类数据信息进行采集、传输、处理和应用,从而达到优化城市管理、提升城市服务、促进城市可持续发展的目的,包含智能交通、智能配电管理和智能安防等内容,能够提供物理和技术基础设施、环境监测和响应能力以及智能服务。智能传感器是智慧城市实现精细化治理的关键，越来越多的发达国家将智慧城市纳入国家战略，投资力度不断加大，欧盟委员会于 2021 年 9 月启动了到 2030 年建设 100 个气候中和和智慧城市的使命。美国于2023 年8月发布了首个关于智慧城市的国家级战略,印度在 2023 年 8 月提出要打造 100 个印度智慧城市,我国也组织展了智慧城市试点和智慧城市基础设施与智能网联汽车协同发展试点工作,并将全面启动城市基础设施生命线安全工程。

商业化发展

截至2023年11月，国内共有智能传感器相关公司1.7万余家，其中广东省领先，其次是江苏省、浙江省、上海市和北京市。智能传感器产业主要集中在沿海经济发达地区，华东地区企业数量占全国的42.5%，中南、华北地区也有大量企业。近年来，江苏省已形成了以无锡为产业核心、苏州和南京为支撑的智能传感器产业布局。 智能传感器产业特征

智能传感器产业特征

• 品类多、价值低、作用大：全球传感器和智能传感器市场价值接近2000亿美元，种类超过6万，尽管多数单品价格低、市场容量小，但其作为工业基石，在各类产业中发挥着基础和关键作用。

• 投入大、壁垒深、产出慢：由于涉及多个学科的交叉融合，技术突破需要多个环节的协同联动。传感器产业特有的“手艺”气息意味着对工艺优化的极高要求，一款传感器产品通常从研发到商业化时间极长。以汽车MEMS 传感器商业化周期为例，据JBryzek 等机构统计汽车MEMS 传感器从研发设计至全面商业化平均时间为28年，汽车MEMS压力传感器历时36年，汽车MEMS光学/显示传感器历时25年

• 高度依赖下游应用商：产品下游应用分散，主要依赖于仪表制造商、工程集成商及终端产品推动市场应用。