在汽車電子控制系統的快速增長的市場需求下,汽車傳感器技術不斷發展。未來汽車傳感器的發展總體趨勢是智能化、微型化、集成化、多功能化以及新材料和新工藝制成的新型傳感器。MEMS技術傳感器成為汽車傳感器的主要部件。
因為智能手機、移動網絡、社群媒體等造就了MEMS的第一波浪潮,接下來則進入智能工業時代,也就是“工業4.0”時代,同時自動駕駛以及無所不在的自動化,將帶來MEMS下一波浪潮。
無處不在的汽車傳感器
汽車傳感器可分為環境監測、車身感知兩大類。在一輛汽車所配臵的傳感器中,呈現出環境監測傳感器量少價高,而車身感知傳感器量多價廉的特點。
同時,隨著汽車SAE級別的提升,所需的環境監測傳感器數量增長迅速,占據了汽車傳感器總成本的絕大部分。
車身感知傳感器用于獲取車身信息,如胎壓、油壓、車速等,是維持汽車正常、穩定、安全行駛所必備的基礎傳感器。按測量參數類型的不同,車身感知傳感器包括壓力傳感器、加速計、陀螺儀、流量傳感器等。
以MEMS工藝生產該類傳感器,具有低成本、高可靠性、小體積等優勢,已逐步取代了基于傳統機電技術的傳感器。
發展最短潛力最大的MEMS傳感器
MEMS傳感器行業是一個新興的行業,在中國商業化的時間不到10年,而在全球也只有20余年的產業化歷程。MEMS傳感器代表了未來傳感器的發展方向,具有體積微小、低功耗、一致性高等特點,可大批量、低成本制造,大大拓寬了傳感器的應用領域,為智能設備的發展奠定了重要的技術基礎,亦是物聯網的重要組成部分。
目前,MEMS傳感器主要有三大細分市場,分別是:MEMS麥克風市場、MSME壓力傳感器市場、MEMS慣性傳感器市場。
得益于汽車和消費類市場應用的增長,MEMS傳感器的市場也在不斷擴張,有趣的是,盡管壓力傳感器是最“古老”的MEMS技術之一,但仍能保持市場增長。在汽車領域,壓力傳感器應用最多,MEMS壓力傳感器具有許多優勢,例如無懼有害廢氣和惡劣的行車環境,更高的精度等等。
對于消費類市場,移動設備和智能手機仍然占據著90%的市場營收,并且,相對于尺寸縮小,降低成本更為重要,因為其尺寸已經很小了。盡管在可預計的未來,還不會出現有力的殺手級應用,但是,新應用正在興起:智能家居、電子煙、無人機以及可穿戴設備等。
汽車傳感器已經成MEMS傳感器主要市場
車用MEMS傳感器的應用方向和市場需求包括車輛的防抱死系統(ABS)、電子車身穩定程序(ESP)、電控懸掛(ECS)、電動手剎(EPB)、斜坡起動輔助(HAS)、胎壓監控(EPMS)、引擎防抖、車輛傾角計量和車內心跳檢測等等。
隨著高端汽車與智能汽車的普及,以及無人駕駛技術的推進,超聲波傳感器、圖像傳感器、激光雷達傳感器、微波傳感器、紅外傳感器等也都被采用。汽車傳感器已經成為MEMS傳感器的一個主要的應用市場。
傳感器在過去20年來在消費類電子大量被采用后,將在工業市場逐漸成長,由于工業市場需要更穩定的、周期更長的運作將會在工業產品領域承諾“十年供貨”;此外,因精確度是傳感器的關鍵功能之一。
在三大應用來說,汽車MEMS傳感器市場最被看好,目前雖然出貨成長性最好的工業應用,但預期汽車應用會有爆發性成長,像是ADAS、車鑰匙、車用水平調整等,都是傳感需求擴大的實例。
汽車電子控制系統的主要信息源
汽車市場已經成為傳感器的重要應用市場,MEMS汽車傳感器作為汽車電子控制系統電子控制系統的重要信息源,對溫度、壓力、位置、轉速、加速度和振動等各種信息進行實時、準確的測量和控制。當前,一輛普通家用轎車上大約安裝了近百個傳感器,而豪華轎車上的傳感器數量多達200個。
車用MEMS傳感器的應用方向和市場需求包括車輛的防抱死系統(ABS)、電子車身穩定程序(ESP)、電控懸掛(ECS)、電動手剎(EPB)、斜坡起動輔助(HAS)、胎壓監控(EPMS)、引擎防抖、車輛傾角計量和車內心跳檢測等等。
隨著高端汽車與智能汽車的普及,以及無人駕駛技術的推進,超聲波傳感器、圖像傳感器、激光雷達傳感器、微波傳感器、紅外傳感器等也都被采用。汽車傳感器已經成為MEMS傳感器的一個主要的應用市場。
目前,壓力傳感器、加速計、陀螺儀與流量傳感器四類器件合計占汽車MEMS系統的99%。
其五年增長率均在3-12%。MEMS壓力傳感器是汽車中應用最多的傳感器,汽車用MEMS壓力傳感器的價格大概在5~7美元。在汽車領域,MEMS壓力傳感器營業收入2013年預計達到12.6億美元,占當年總體產業營業收入的74%。
至少18個汽車應用領域將促進傳感器的增長,包括:輪胎壓力,電子穩定控制系統中的剎車傳感器,側面氣囊,與日益嚴格的排放標準相關的引擎控制,大氣壓力與廢氣再循環壓力。
MEMS傳感器在汽車領域廣泛應用
隨著汽車安全應用與降低碳排放的關注度日益提升,MEMS傳感器在汽車電子領域的滲透率逐漸提高,除此之外,無人駕駛等新興技術也推動著MEMS傳感器進一步普及。
2010年全球平均每輛汽車包含9.2個傳感器,中國汽車含有5個,但中國擴大部署安全氣囊和輪胎壓力監測系統(TPMS),將推動中國汽車平均傳感器數量到2015年增加到10個,在每輛汽車中,光TPMS系統就要使用4.2個汽車MEMS傳感器,目前中國已超越日本成為第三大汽車MEMS市場。
當下汽車上常見的傳感器有加速度計、陀螺儀、電子羅盤、氣壓計、紅外傳感器、超聲波傳感器、激光測距儀、雷達傳感器等。
結尾
雖然MEMS技術在性能、尺寸和重量上控制較好,但成本仍然是個挑戰。自動駕駛的故障操作模式允許使用更高的價格的傳感器,即使到2030年自動駕駛汽車數量仍相對較少。
盡管如此,與工業應用相比,汽車的銷量仍然具有非常大的吸引力,它為航位推算傳感器提供了利潤豐厚的未來市場。
對于汽車領域的MEMS技術,需要有清醒的認識,MEMS未來會改變出行的方式,MEMS在很多領域擁有高增長的市場機遇,汽車市場會不會成為MEMS傳感器的新的金礦仍需要時間和數據來檢驗。
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