因為專業
所以領先
一、國產傳感器芯片市場現狀
我國傳感器芯片市場國有化率不足10%,進口依賴問題較集成電路整體情況更為嚴重,大部分高端芯片仍需進口,本土企業主要集中于低端產品的生產,難以參與高端市場競爭。例如在汽車傳感器領域,如Bosch(博世)等企業占據了汽車MEMS傳感器市場大量份額,中國企業的占比極低;且汽車電子供應鏈認證周期長、行業壁壘高,導致中國企業難以進入該市場。在智能手機領域也是如此,如華為P9、小米MI5等手機中的傳感器多采用國外產品,僅個別如MEMS麥克風等有國內歌爾產品的參與。
環境光傳感器芯片市場:2024 - 2030年中國環境光傳感器芯片市場正處于快速發展階段,預計到2030年市場規模將突破百億元人民幣,復合年均增長率(CAGR)將超過20%。推動其增長的因素包括智能手機、可穿戴設備等消費電子領域需求的拉動,以及物聯網、智能家居和智慧城市建設等方面的廣泛應用需求。中國擁有全球最大的智能手機和可穿戴設備用戶群,環境光傳感器芯片是這些設備中的重要部件;在物聯網和智慧城市建設中,也用于智能交通、環境監測、安全監控等領域的應用場景。
溫濕度傳感器芯片市場:隨著智能家居、工業自動化、農業、醫療、汽車等領域的發展,溫濕度傳感器芯片市場規模逐年增長,預計到2026年將達到約20億美元,應用領域多元化發展,并且隨著物聯網技術發展,其應用前景將進一步擴大,向更加多元化和個性化趨勢發展,同時芯片的功耗、精度和穩定性等方面也會得到進一步提升。
在國內已初步形成了具有一定競爭力的傳感器芯片企業,如韋爾股份、兆易創新、華潤微等。從區域上來看,像北京、廣東、江蘇等地在智能傳感器的發展上領先,分別以智能傳感器專利申請量、企業數量等體現。例如廣東、江蘇的智能傳感器企業數量分別為4595家、2694家,北京的智能傳感器專利申請量為7079項,這些地區在技術研發和企業培育方面有著較好的產業基礎和發展環境,對國產傳感器芯片產業發展形成了一定的帶動作用。
未來國產傳感器芯片將朝著高性能方向發展,不斷提高靈敏度、準確度和穩定性,例如國產環境傳感器在檢測溫度、濕度、空氣質量等參數時更加精確;還將增強抗干擾能力、延長使用壽命,以確保在復雜環境中的穩定運行,像智能門鎖中的國產指紋傳感器高精度識別指紋,智能燈光系統中的光傳感器和紅外傳感器可以適應復雜的環境光線和人員活動情況等。
一是朝著更加智能化、集成化的方向發展,實現多功能一體化,如將光傳感、溫度傳感等不同傳感功能集成在單芯片上,減少傳感器的體積,同時降低功耗。例如未來在智能家居領域的傳感器芯片可能集成更多功能,不但可以檢測溫濕度,還能夠實現空氣質量檢測、人員活動監測等多項功能;二是借助人工智能算法,提升芯片的智能感知能力,如在圖像識別、目標檢測、場景理解等方面的功能提升,實現自學習、自適應功能,讓傳感器芯片能夠適應更多復雜的應用場景并作出智能決策。
國產傳感器芯片將進一步拓展到如物聯網、5G通信、人工智能等新興領域,特別是在物聯網領域,隨著萬物互聯概念的深入發展,傳感器芯片作為數據采集的前端設備需求量將巨大,無論是智能家居、工業物聯網還是智慧交通等物聯網應用場景,都為傳感器芯片提供了廣闊的空間。例如在智能家居場景中,傳感器芯片可以與各種智能設備相連接,實現家庭環境的智能化監測與控制;在工業物聯網場景中,傳感器芯片可用于設備的狀態監測、故障預警等,提高工業生產效率和質量。
在傳統應用領域,如汽車、智能手機等,國產傳感器芯片將不斷深化應用。在汽車領域,盡管市場壁壘高,但隨著汽車技術發展如新能源汽車、智能駕駛的發展需求,國產傳感器芯片企業可能通過技術創新,滿足車內環境監測、自動駕駛輔助等功能需求,如提供更精準的汽車胎壓監測芯片等;在智能手機領域,滿足手機日益增長的功能需求,如高像素攝像頭對應的CMOS傳感器芯片需求等,可能會打破國外芯片的壟斷局面。
國產傳感器芯片將不斷優化生產工藝、提升生產效率來降低生產成本。通過擴大市場份額形成規模效應,進一步拉低價格,使產品更具競爭力。例如在智能家居領域,價格更親民的傳感器芯片將推動智能家居產品的廣泛普及,從家庭安防、智能溫控等產品入手,提高產品性價比,讓更多普通消費者能夠接受智能家居產品,也從而促使企業擴大生產規模,實現良性循環。
國內傳感器芯片行業缺乏高端技術人才的儲備,與國外先進企業相比,國內企業難以吸引到足夠的具備材料科學、微機電系統(MEMS)設計與制造、集成電路工藝等多學科交叉專業知識背景的人才,這制約了國產傳感器芯片技術的高端化進程。例如在一些新型傳感器芯片如納米傳感器芯片的研發方面,缺乏相關技術人才難以開展深入的研發工作。
一方面整體研發資金有限,與國際巨頭相比,國內傳感器芯片企業往往無法投入大量資金用于新型傳感器芯片的研發、制造工藝改進等工作。另一方面在研發設施的投入上相對薄弱,像美國霍尼威爾公司的固態傳感器發展中心每年投入大量資金用于設備更新,國內企業很難達到這樣的投入水準,影響了產品技術提升的速度。
全球傳感器市場主要由美國、日本和歐洲的公司主導,如在磁傳感器芯片領域,被Allegro(美國)、TDK(日本)等企業占據市場主要份額,這些國際企業在技術、品牌、市場份額等方面具有巨大優勢。他們憑借先進的技術研發,吸引高端人才,并且建立起成熟的產業鏈和銷售網絡體系,國內企業進入國際市場面臨強大競爭壓力。
在國內市場也存在競爭問題,一方面低端市場呈現產能過剩,眾多企業在有限的低端市場競爭,壓低產品價格,不利于企業的自身積累和擴大生產投入高端技術研發;另一方面中高端市場份額被國外企業占據,本土企業難以突破市場封鎖進入中高端領域,導致國內市場競爭秩序面臨調整的需求。
隨著中國經濟結構調整升級,如汽車產業向新能源和智能化方向轉變、消費電子向高端化智能化發展、工業制造向工業4.0邁進等,對傳感器芯片的需求類型和數量都發生變化。如汽車行業對傳感器芯片的需求從傳統汽車發動機監測、車身控制等功能需求轉向新能源汽車的電池管理、智能駕駛輔助系統相關的傳感器芯片需求。在經濟快速發展期,新興產業發展使得傳感器芯片需求增長迅速;反之在經濟調整期,傳感器芯片市場需求也會受到抑制。
政府出臺的一系列支持芯片產業發展的政策如專項研發補貼、稅收優惠、產業園區建設等對國產傳感器芯片發展有著重要作用。例如政府鼓勵創新創業的措施可以吸引更多企業和資金進入傳感器芯片領域;綠色制造標準等相關政策推動了環境光傳感器芯片在節能降耗方面的發展等。但如果政策支持力度不足,國產傳感器芯片產業發展速度可能就會變緩。
國外的美國、日本、德國及中國合計占據全球傳感器市場份額的72%左右,其中中國僅占約11%。在特定的傳感器芯片類型市場更是如此,全球磁傳感器芯片行業主要由美國Allegro、日本TDK等企業占據壟斷地位;在CMOS傳感器芯片市場此前也是長期被日本索尼和韓國三星等企業主導,盡管現在國產企業在CMOS傳感器芯片市場取得了一定進展,但國外企業的先發優勢和市場份額仍然很大。國外企業憑借其早期的技術研發、品牌建設和市場推廣,占據了大部分的市場份額并且獲取高額利潤,從而能夠持續投入大量的資金開展新一輪的技術研發和產品升級,進一步鞏固自己的優勢。
國內企業在傳感器芯片市場中整體上處于追趕歐、美、日等國家企業的狀態。國產企業大多集中在中低端市場競爭,在高端芯片方面國產化率低,本土企業規模相對較小,技術水平整體落后,雖然也有一些企業在技術研發上取得突破,但總體與國外企業相比在市場份額、企業規模、技術實力等方面仍存在較大差距。雖然國內在智能傳感器領域的政策支持、區域發展,以及部分企業的崛起等對傳感器芯片產業有著積極影響,但改變市場格局仍然需要較長的時間。以MEMS傳感器芯片市場為例,國際企業在技術上更為成熟、應用領域開發更廣,國內企業仍在逐步積累技術和市場經驗。
基礎研究與應用技術:國外尤其是美國、日本和德國等國家在傳感器芯片的基礎研究方面比國內要深入許多。例如在傳感器功能材料研究方面,美國在很早的時候就投入大量精力研究適合傳感器的特種材料,這些材料為制造高精度、高靈敏度的傳感器芯片提供了基礎;在傳感器芯片的制造工藝技術上同樣領先,像德國制造商依托自有品牌聲譽和技術研發、質量管理方面的優勢進行整合,在產品的穩定性、可靠性上表現突出。
產品多樣化與智能化水平:國外企業生產的傳感器芯片產品類型比國內豐富得多,全球有超過2萬種傳感器產品,而國內僅能生產其中約1/3。并且國外企業在傳感器芯片的智能化方面的技術也較為先進,能夠更快地將智能化技術如數據分析、信號處理等集成到傳感器芯片產品中,實現功能一體化,例如實現傳感器的遠程監控、智能診斷等功能。
國內企業在一些特定領域如個別類型的MEMS傳感器芯片的設計制造技術上正進行追趕并且取得了一定成果。例如納芯微等企業在芯片技術創新等方面取得進展;還有中國企業在CMOS傳感器芯片領域成功逆襲,在封測工藝上獨立創立了一種新技術,大大降低了成本并獲得手機廠家的青睞,拿下了全球51%的市場份額。另外,中國在傳感器網絡融合等技術方面也有自己的發展,如網絡接口、傳感器與網絡通信融合、物聯網體系架構等方面取得了較大進展,為傳感器芯片的應用提供了更多支撐。
國外發達國家在傳感器芯片的產業鏈完整性上要強于國內。以美國為例,從傳感器功能材料的研發與供應,到芯片的設計、制造工藝、封裝測試,再到終端應用領域的對接,上市公司、中小企業、科研機構等在產業鏈各環節之間形成有效的協作和配套。如美國的一些科技巨頭不僅能夠自己進行傳感器芯片的研發制造,還在上下游關聯產業如裝備制造業、軟件算法開發等方面有著完整的產業鏈布局,可以自主迭代升級自己的產品,并且在全球范圍內實現產業鏈資源的優化配置。
國內傳感器芯片產業鏈正在逐步完善,但仍有不少問題。在原材料環節往往依賴進口,例如部分傳感器芯片制造所需的高端硅片等材料基本從國外進口;在制造裝備環節落后于國外,國產設備不能滿足高精度傳感器芯片制造的需求;在后端的封裝測試方面雖然取得了一定的規模和技術進步,但在一些高性能傳感器芯片的封裝測試技術上仍有差距。隨著近年來一些本土企業在產業鏈各環節的布局與發展,如韋爾股份等大企業的產業鏈整合以及一些中小企業在細分領域的專業化發展,國產傳感器芯片產業鏈正朝完整化方向前進,但還需要持續提高底層材料、核心設備制造技術等方面的能力。
隨著物聯網、5G、人工智能等新興技術的發展,傳感器芯片作為這些技術的關鍵感知部件迎來發展契機。物聯網技術需要海量的傳感器芯片獲取各種環境和設備信息,為傳感器芯片提供了廣闊的市場需求空間;5G的高速率、低延遲特性有助于傳感器芯片的數據傳輸與交互,提高傳感器的響應速度和控制效率;人工智能算法可以賦能給傳感器芯片,讓其向智能化發展,如實現智能圖像識別、場景感知等功能。例如智能攝像頭中利用5G技術傳輸傳感器獲取的高清監控畫面,物聯網技術使其可以與其他設備連接成為智能家居網絡中的一個節點,人工智能算法使其能夠識別監控畫面中的人物或異常事件等。
中國作為世界上最大的消費市場之一,在各個產業領域都對傳感器芯片有著大量的需求。智能手機、智能家居、汽車(特別是新能源汽車)、醫療健康、工業物聯網等行業發展迅速。在智能手機領域,不斷發展的智能手機功能需要更多性能先進的傳感器芯片,如光學變焦鏡頭對應的精確焦點控制傳感器芯片等;智能家居則對溫濕度、光線、壓力等各類傳感器芯片有需求用于實現家居環境的智能自動化控制;新能源汽車對電力管理、電池監測、車內環境感知、自動駕駛輔助等傳感器芯片產生需求。這無疑為國產傳感器芯片提供了充足的本土市場需求,有助于本土企業發展增長以實現規模經濟。
政府越來越重視傳感器芯片產業發展,出臺了一系列政策措施。從研發補貼到稅收優惠,從產業園區建設到創新項目支持,從技術標準制定到鼓勵產業聯盟等。例如鼓勵企業加大研發投入的補貼政策鼓勵企業積極投入到傳感器芯片的高端技術研發工作中;產業園區建設為傳感器芯片企業提供產業化基地,聚集產業鏈相關企業,實現資源共享和協同發展;技術標準制定有助于規范市場秩序,保證產品質量同時保護中華人民共和國國家發展和改革委員會企業利益等。
在傳感器芯片的原材料、設計架構、制造工藝、封裝測試等關鍵技術環節國內企業仍面臨諸多挑戰。例如在高端傳感器芯片的設計中,需要打破國外芯片設計架構的壟斷,開發出具有自主知識產權的高性能設計架構,在芯片制造工藝方面如減小芯片尺寸,提升芯片集成度同時保證芯片性能穩定等技術需要突破,在封裝測試環節要解決溫度適應性、穩定性等技術問題。缺乏核心技術使得國產傳感器芯片難以進入高端市場,并且容易在市場競爭和國際貿易中受到制約。
國外品牌在傳感器芯片市場已經建立了較高的知名度和美譽度,國內企業面臨品牌認知度低這一挑戰。用戶尤其是一些高端需求客戶對于國外品牌的傳感器芯片信任度較高,本土企業產品進入市場困難重重。在市場開拓方面,國內企業一方面要不斷滿足國內市場基礎需求,并與現有市場份額占據者競爭;另一方面要進入國際市場也面臨著當地客戶關系的建立、市場準入標準、品牌文化差異等問題。例如國內企業若要進入歐美高端汽車電子市場,不僅要滿足當地汽車企業對于傳感器芯片的高標準質量要求,還要面臨品牌與本土企業相比認知度較低、汽車供應鏈管理復雜等現實問題。
全球經濟一體化下國際競爭依然激烈,國外傳感器芯片企業不會坐視中國國產芯片企業發展壯大。他們持續的技術研發投入和全球市場布局,在全球范圍內搶奪市場,如果國產傳感器芯片企業不能及時應對這一競爭形式,面臨的競爭壓力只會不斷增大。例如中國國產CMOS傳感器芯片企業雖然目前在全球市場獲取了一定份額,但日本、韓國的競爭對手不會停止研發與市場推廣,他們會通過提升技術性能、降低成本等方式試圖奪回市場份額。
功率器件芯片清洗劑選擇:
水基清洗的工藝和設備配置選擇對清洗精密器件尤其重要,一旦選定,就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。
污染物有多種,可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環境中的濕氣,通電后發生電化學遷移,形成樹枝狀結構體,造成低電阻通路,破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層,在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物,還有粒狀污染物,例如焊料球、焊料槽內的浮點、灰塵、塵埃等,這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等等多種不良現象。
這么多污染物,到底哪些才是最備受關注的呢?助焊劑或錫膏普遍應用于回流焊和波峰焊工藝中,它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分,焊后必然存在熱改性生成物,這些物質在所有污染物中的占據主導,從產品失效情況來而言,焊后殘余物是影響產品質量最主要的影響因素,離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降,松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質引發接觸電阻增大,嚴重者導致開路失效,因此焊后必須進行嚴格的清洗,才能保障電路板的質量。
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