根據一份市場調研,我國工業現代化的進程和電子信息產業以20%以上的速度連續高速增長,帶動了傳感器市場的快速上升。近幾年,傳感器在醫療、環保、氣象等專用電子設備中的應用也快速增長,所用傳感器占市場份額的15%左右。上述行業對傳感器的大量需求,為本土
傳感器產業提供了很好的發展機遇。雖然我國傳感器盡管市場需求高,發展迅速,但與歐美日相比,依舊存在不小的差距,這些差距具體表現在以下七方面:
一差:芯片研發能力較弱,核心技術缺乏 根據《中國傳感器發展藍皮書》披露,中國傳感器芯片進口率高達90%以上,這也是我國傳感器產業與國外先進水平差距最大的地方,中國做傳感器的企業很多,但做傳感器芯片設計的企業寥寥無幾。 一種主流智能傳感器芯片研發投入在10億人民幣左右,需要數十人的科研團隊6~8年的積累,數千萬只(甚至上億只)以上產品批量生產規模才可能盈利。 而且傳感器芯片研究失敗風險較高,一般中小型的中國本土企業難以承受如此高的代價和風險,即使研發成功,也常常難以形成盈利規模的出貨量。 國內企業基本集中在產業鏈中下游,具有自主芯片設計能力的企業較少,智能傳感器芯片的國產化率不足 10%,核心技術嚴重滯后于發達國家。 根據著名市場調研公司 Yole 的數據,2020年全球排名前三十的MEMS傳感器廠商中,中國僅有歌爾股份(排名 6)、瑞聲科技(排名 19)躋身其中。其傳感器芯片均以外購為主,自身在傳感器芯片的設計能力上還需加強。 此外,本土智能傳感器在設計、生產、測試等環節的標準缺失嚴重,產業鏈上下游缺乏有效的對接。
二差:制造工藝裝備落后,產品可靠性低 近幾年國產傳感器得到了較大的發展,不少傳感器新品發布,部分傳感器產品在關鍵性能參數上并不弱于國外大品牌相關產品。然而,國產傳感器的問題不在參數,而是出在產品的可靠性、一致性、穩定性上,這才是許多大項目畏懼使用國產傳感器的原因。 傳感器雖然不起眼,卻承擔著關鍵的信息感知功能,在生產領域,這就要求傳感器要準確、穩定。國產傳感器參數上沒問題,但常常出現用著用著就出問題了,或者不同批次的傳感器又有所差異,許多莫名其妙的問題又產生了。 目前國產器件主要占據中低端市場,可靠性不高是影響國產器件大量應用的主要原因之一,想要進入中高端市場存在一定困難。 同時,高端市場被國外壟斷,高端傳感器核心制造裝備目前主要依靠進口,“小而散”的國內廠商靠自身積累很難進行設備和工藝更新,雖然具備一批自主研發的工藝和產品,但主要性能指標仍和國外差 1~2 個數量級,使用壽命 差 2~3 個數量級。 據了解電力部門采用國外傳感器產品三年不需檢修,采用國內產品每季度檢修一次,石化部門重要生產線幾乎全部采用國外傳感器。 另一方面,涉及國家安全和重大工程所需的高端產品也存在禁運風險,外資企業產品持續把持高端市場,并且在短期內難以得到根本轉變。
三差:產品嚴重依賴進口,研制以仿制跟隨為主 我國傳感器依賴進口問題嚴重,國內傳感器企業以跟仿國外同類產品居多,很多企業直接引進國外傳感芯片進行封裝加工,產品同質化嚴重,缺乏自主研發產品。 在應用上,國內下游應用廣泛,市場需求拉動作用大。但目前國內智能傳感器廠商多為新興的 Fabless 初創公司,技術上以仿制跟隨為主,自身技術和產品性能還難以獲得手機、汽車等大型應用商的信任,產品進入中高端行列依然存在一定困難。 國內科技企業也常喜歡用國外傳感器。這既有國產傳感器穩定性不可靠,傳感器產品缺乏創新的原因,但也有國內科技企業缺乏國產化替代的探索決心,一味跟進國外科技巨頭進行產品研發的惰性思路。 以依賴進口產品最嚴重的消費電子為例,在智能手機領域,所配置的傳感器產品幾乎為國外產品,在美國對華為實行制裁前尤為明顯。比如華為 P9 手機采用的 9 顆主要傳感器,只有 MEMS 麥克風一項采用歌爾產品,小米 MI5 采用的 8 顆主要傳感器,全部為國外產品。 這其中,價格也是一個關鍵影響因素,由于國際市場較為成熟,國外主流廠商價格已經壓的很低,國內廠商又沒有技術優 勢,在市場上難有競爭力。 自美國對華為實行制裁后,國內消費電子企業對應用國外傳感器產品有所克制,并開始圍繞產業鏈投資、扶持相關的傳感器企業。
四差:市場對接能力較弱,科研成果轉化率較低 國內傳感器生產企業與下游應用缺乏有效的銜接,國外先進企業已在市場上占據主導地位,很多系統集成商對國產器件沒有信心。 從近年來全球主要國家的MEMS專利數量來看,中國以15%的申請量位列第三,僅次于美國和日本。可以看出,國內高校和科研院所對高技術的跟蹤和對高技術附加值產品的研發能力尚可,在關系國計民生的重大項目上,國產傳感器并未缺席。 雖然傳感器專利的申請量較大,但其成果以樣品居多, 距產業化較遠,缺少科技成果向市場轉化的能力和機制。大量傳感器成果只以樣品或專利文檔的形式,封存與各高校和研究院所,沒有到企業進行落地,轉化成實際生產力。 關于中國傳感器科研高校和研究院所情況,可參看《中國傳感器靠你們了!30所頂尖大學傳感器科研信息匯總》和《中國傳感器最強科研天團!19所研究院所信息匯總》內容。
五差:企業規模較小、產品系列化程度低,難以形成規模應用 我國傳感器企業規模總體偏小,絕大多數屬于中小型企業。根據《中國傳感器發展藍皮書》披露的數據,我國現有 1600 余家傳感器企業中,產值過億元的不足 200 家,約占 總數的 13%。 根據小編統計《45家傳感器企業市值排行榜出爐!有25家總市值下跌超1000億(最新重磅)》數據顯示,中國傳感器上市企業大部分集中在百億市值以下,各市值空間斷層明顯,中國傳感器產業鏈不夠完整、成熟。 而相關傳感器概念上市企業中,大部分公司純傳感器業務占比較低,以傳感器業務為主營業務的上市企業少。這里舉兩個例子: 漢威科技是國內氣體傳感器龍頭,根據其2021年半年度報告,傳感器業務營業收入為1.26億元,總營業收入為11億元,傳感器業務占比僅為11.5% 。 漢威電子2021年半年度報告 漢威電子2021年半年度報告 士蘭微是國內功率半導體龍頭企業,其2021年上半年總營收33億元,MEMS傳感器產業營收1.4億元,僅占4.24%。雖然占比很低,但這些市場份額放在傳感器行業卻是前列。 士蘭微2021年半年度報告 士蘭微2021年半年度報告 傳感器企業規模小,造成我國國內產品線較為單一,產品品種和系列約為國外的 30%~40%,標準化系列化程度較差的結果。 在傳感器系列中比較易生產的規格產品存在“內卷”現象——重復生產、惡性競爭,而系列兩端難度較大的產品往往依賴進口,據估計我國產品種類較為齊全的傳感器廠家僅占 3%左右。 另一方面,由于國內本土企業在產品配套的軟件算法環節中滲透率也較低,被歐美如博世、應美盛等 IDM 企業壟斷,提供系統整體解 決方案的能力較弱,限制了產業鏈上價值的獲取能力。 六差:國內半導體上下游羸弱,傳感器IDM廠商稀少 中國國內半導體產業相對較弱,一定程度上也制約了國產傳感器廠商的發展。傳感器產業鏈包括芯片設計、晶圓制造、封裝測試、軟件與芯片解決方案、應用等方面,最為核心的當屬晶圓制造環節,需要材料體系、工藝、設備和廠房 等的支撐。 因為晶圓制造對工藝及設備要求非常高,投入資金巨大, 國內絕大部分傳感器廠商以無晶圓廠(fabless)模式居多,IDM廠商稀少且體量較小。 目前國內已有不少晶圓芯片代工廠能生產MEMS傳感器芯片,盡管硬件條件與國際水平相近,但是工藝技術和經驗無法達到國外工 廠規模生產的標準。 因此大多數本土設計公司更愿意同 TSMC(臺積電)、 Silex Microsystems 等海外成熟的代工廠合作。這也是國內傳感器行業難以實現完全的 IDM 模式的根本原因。 在全球17家主流MEMS芯片代工廠,除了寶島臺灣的臺積電、世界先進、聯電等傳統代工廠,中國本土只有賽微電子收購的位于海外瑞典的Silex入榜,再無其他本土MEMS代工廠入圍,可見中國大陸本土傳感器芯片產業對全球供應鏈影響力幾乎為0。
七差:無本土傳感器設計軟件,傳感器算法不成熟 傳感器設計軟件價格昂貴,設計過程復雜、需要考慮的因素眾多,目前國內尚無一套一套具有自主知識產權的成熟好用的傳感器設計軟件,IntelliSuite、ConventorWare、L-Edit等國外傳感器EDA設計軟件幾乎占領了整個中國市場。 同時,這也是中國目前工業軟件產業羸弱的一個縮影,不僅
傳感器行業如此,工業設計、芯片設計等領域也大都使用國外的EDA軟件。 本土企業在傳感器配套的軟件環節中滲透率較低,被歐美如博世、 應美盛等自帶軟件算法的 IDM 企業壟斷,技術與國際水準仍有差距。但是在傳感器芯片及解決方案環節中,中小規模技術型企業在新興應 用場景中滲透加速。