技術(shù)
導(dǎo)讀:無(wú)人駕駛領(lǐng)域,國(guó)產(chǎn)傳感器僅占2%左右市場(chǎng),其他領(lǐng)域也同樣不容樂(lè)觀,國(guó)產(chǎn)傳感器存在巨大補(bǔ)足空間。
近日,由工信部華信研究院、機(jī)械科學(xué)研究總院等權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)起的第七屆中國(guó)制造強(qiáng)國(guó)論壇,于12月23日-26日在河北保定舉辦,中國(guó)金融40人論壇學(xué)術(shù)顧問(wèn)、重慶市原市長(zhǎng)黃奇帆出席論壇并發(fā)表演講,引發(fā)媒體關(guān)注。
在黃奇帆發(fā)表的最新演講中,其認(rèn)為,今后二三十年能夠形成萬(wàn)億美元市場(chǎng)級(jí)別的五大件,已經(jīng)出現(xiàn),中國(guó)要積極進(jìn)行前瞻性的布局和主動(dòng)出擊,圍繞這些重點(diǎn)產(chǎn)業(yè),形成一批具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)鏈集群。中國(guó)制造業(yè)的發(fā)展存在未老先衰、很多產(chǎn)業(yè)鏈容易被人一劍封喉等問(wèn)題。
黃奇帆曾被譽(yù)為中國(guó)“最懂經(jīng)濟(jì)的市長(zhǎng)”,在其任內(nèi),重慶市的GDP增長(zhǎng)速度在全國(guó)領(lǐng)先,而且房?jī)r(jià)得到了有效的控制。
我們發(fā)現(xiàn),這5大市場(chǎng),均與傳感器密切相關(guān),有些目前已成為傳感器的關(guān)鍵市場(chǎng)之一,傳感器是其中的核心產(chǎn)業(yè)鏈。我們來(lái)看看黃奇帆眼中最具發(fā)展?jié)摿Φ摹拔宕蠹?,以及傳感器在產(chǎn)業(yè)鏈中的未來(lái)發(fā)展機(jī)會(huì)。
黃奇帆:中國(guó)制造業(yè)很多產(chǎn)業(yè)鏈容易被人一劍封喉,能夠形成萬(wàn)億美元級(jí)別市場(chǎng)的“五大件”,已經(jīng)出現(xiàn)
全球主要工業(yè)國(guó)家,比如美國(guó)、德國(guó)、日本、法國(guó)、意大利、英國(guó)、韓國(guó)等等,制造業(yè)的比重出現(xiàn)明顯下降的趨勢(shì),都是在邁入發(fā)達(dá)國(guó)家高收入國(guó)家行列之后發(fā)生的。與這些發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)制造業(yè)的比重從達(dá)峰到下滑,未老先衰幅度明顯更大,速度明顯更快。
制造業(yè)許多關(guān)鍵環(huán)節(jié)中的核心技術(shù),我們沒(méi)有掌握,受制于人,很多產(chǎn)業(yè)鏈容易被人一劍封喉。
中國(guó)不能走美國(guó)等國(guó)家第二產(chǎn)業(yè)占GDP比重不足18%的極端,美國(guó)的制造業(yè)占GDP是11.5%,美國(guó)的第二產(chǎn)業(yè)占GDP的比重是在18左右,這個(gè)是脫實(shí)就虛。
在事實(shí)上,全世界每隔二十到三十年就會(huì)產(chǎn)生四到五個(gè)代表性的耐用消費(fèi)品,進(jìn)入全世界所有國(guó)家的千家萬(wàn)戶,成為風(fēng)靡一時(shí)的消費(fèi)主流。不管在中國(guó)、亞洲、歐洲、美國(guó)都是如此。
比如五十年代到七十年代是手表、自行車、縫紉機(jī)、收音機(jī)等。
八九十年代是空調(diào)、電視機(jī)、冰箱、洗衣機(jī)等。
新世紀(jì)以來(lái)二十年,在中國(guó)是手機(jī)、筆記本電腦、液晶面板電視機(jī)、汽車等。
這些產(chǎn)品的全球市場(chǎng)規(guī)模往往都超過(guò)萬(wàn)億美元,在中國(guó)就是萬(wàn)億人民幣。
哪個(gè)國(guó)家、哪個(gè)城市能夠把這些產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來(lái)形成集群,就會(huì)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中走在前列。
當(dāng)下,我們不是要著眼于過(guò)去二十年已經(jīng)形成的四、五個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈集群互相競(jìng)爭(zhēng),更重要的是要抓住未來(lái)的四大件、五大件。
今后二三十年,能夠形成萬(wàn)億美元級(jí)別市場(chǎng)的“五大件”,大體上現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)雛形,出現(xiàn)五個(gè)方向:
一是無(wú)人駕駛的新能源汽車。
二是家用機(jī)器人。
三是頭戴式AR/VR眼鏡或頭盔。
四是柔性顯示。
五是3D打印設(shè)備。
要圍繞這些重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)形成一批國(guó)內(nèi)具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)鏈集群,形成一批能夠在全球去布局的龍頭代工組織企業(yè),特別是能夠形成四五個(gè)新產(chǎn)業(yè)的鏈頭企業(yè)。
總之,穩(wěn)定產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈,中國(guó)穩(wěn)有基礎(chǔ),進(jìn)有所取。假以時(shí)日,不僅能夠構(gòu)建中國(guó)本土更具韌性和競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)鏈體系,而且還有一批能在全球布局產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈的龍頭企業(yè)和鏈頭企業(yè)。
五大萬(wàn)億美元市場(chǎng),傳感器是核心產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)
黃奇帆認(rèn)為,未來(lái)二三十年,無(wú)人駕駛的新能源汽車、家用機(jī)器人、頭戴式AR/VR眼鏡或頭盔、柔性顯示、3D打印設(shè)備這五大產(chǎn)業(yè),將會(huì)形成萬(wàn)億美元級(jí)別的市場(chǎng)。
這些產(chǎn)業(yè),目前都已經(jīng)初具規(guī)模,并且表現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的勢(shì)頭。這些產(chǎn)業(yè)的核心產(chǎn)業(yè)鏈有哪些?傳感器正是其中最關(guān)鍵的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)之一,中國(guó)傳感器企業(yè)們應(yīng)該抓住這些產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略機(jī)會(huì)!
無(wú)人駕駛新能源汽車中的傳感器:國(guó)產(chǎn)僅2%,存在巨大補(bǔ)足空間
整體來(lái)看,無(wú)人駕駛新能源汽車的產(chǎn)業(yè)鏈可以分為感知、決策、執(zhí)行三個(gè)層面。
包括環(huán)境信息感知、車輛信息感知、高精度地圖等,涉及的環(huán)節(jié)包括攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、傳感器等。
同時(shí),車輛通過(guò)高精度地圖來(lái)獲取實(shí)施路況信息,并通過(guò)汽車通訊傳達(dá)至決策層。
▲中國(guó)無(wú)人駕駛汽車產(chǎn)業(yè)鏈廠商(來(lái)源:中商產(chǎn)業(yè)研究院)
可見(jiàn),傳感器是無(wú)人駕駛汽車產(chǎn)業(yè)鏈核心部件,包括環(huán)境信息感知:激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭;車輛信息感知:胎壓傳感器、尾氣排放傳感器、座艙氣體檢測(cè)傳感器、溫度傳感器、IMU慣性測(cè)量單元……等。
一輛普通家用轎車上大約安裝了近百個(gè)傳感器,豪華轎車上的傳感器數(shù)量多達(dá)200個(gè),而無(wú)人駕駛新能源汽車上的傳感器將超過(guò)300個(gè),汽車傳感器需求呈持續(xù)增加的趨勢(shì)。
但除激光雷達(dá)外,我國(guó)車規(guī)級(jí)傳感器與國(guó)外水平差距巨大,據(jù)《中國(guó)傳感器發(fā)展藍(lán)皮書(shū)》數(shù)據(jù)顯示,國(guó)產(chǎn)汽車傳感器僅占市場(chǎng)2%,其余98%汽車傳感器市場(chǎng)為國(guó)外品牌,如博世、法雷奧、大陸、電裝等傳統(tǒng)汽車傳感器巨頭。
激光雷達(dá)由于是新興市場(chǎng),我國(guó)企業(yè)起步并不比國(guó)外慢,目前已經(jīng)形成禾賽科技、速騰聚創(chuàng)、華為、大疆覽沃、鐳神智能、北科天繪、北醒光子等一批掌握技術(shù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)激光雷達(dá)企業(yè)。
總體來(lái)說(shuō),建立國(guó)產(chǎn)無(wú)人駕駛新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈,國(guó)產(chǎn)傳感器存在巨大補(bǔ)足空間。
家用機(jī)器人中的傳感器
中國(guó)電子學(xué)會(huì)將機(jī)器人劃分為工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人三類。其中,服務(wù)機(jī)器人是指為人類提供必要服務(wù)的機(jī)器人,主要分為家用服務(wù)機(jī)器人、醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人和公共服務(wù)機(jī)器人。
黃奇帆所說(shuō)家用機(jī)器人,即指家用服務(wù)機(jī)器人。
2017年以來(lái)全球服務(wù)機(jī)器人行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng),初步估算2021年達(dá)到125億美元,較2020年增長(zhǎng)32.35%,連續(xù)兩年增速超過(guò)20%。2021年中國(guó)服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)300億元,達(dá)到302.6億元,較2020年增長(zhǎng)36.18%,處于快速增長(zhǎng)階段。
服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)中,家用機(jī)器人占比約48%左右,是最大市場(chǎng)。
服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈包括上游核心零部件、中游技術(shù)模塊和本體制造、下游終端用戶。核心零部件包括:AI芯片、傳感器、控制器、減速器、伺服電機(jī)等。
▲服務(wù)機(jī)器人核心產(chǎn)業(yè)鏈
傳感器是家用機(jī)器人核心零部件,主要用于室內(nèi)定位、環(huán)境感知、人機(jī)交互等方面。
服務(wù)機(jī)器人通過(guò)激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波傳感器、攝像頭等傳感器來(lái)感知周圍環(huán)境,并依托SLAM等技術(shù)進(jìn)行室內(nèi)實(shí)時(shí)定位與路線規(guī)劃。
人臉識(shí)別、物體識(shí)別等需要用到各種視覺(jué)傳感器,語(yǔ)音交互需要用到MEMS麥克風(fēng)等。
下圖是來(lái)自日本知名傳感器企業(yè)TDK的機(jī)器人傳感器結(jié)構(gòu)示意圖,可見(jiàn)機(jī)器人所用到的傳感器種類繁多,有檢測(cè)位置的運(yùn)動(dòng)傳感器、檢測(cè)物料的氣壓傳感器、檢測(cè)障礙物的超聲波TOF傳感器、檢測(cè)室內(nèi)環(huán)境的氣體傳感器和溫度傳感器、檢測(cè)電池電流的電流傳感器、檢測(cè)角度和位置的霍爾傳感器和磁阻傳感器等等:
無(wú)論是任何機(jī)器人,對(duì)于傳感器的需求都是巨大的,傳感器賦予機(jī)器人以人的五官感知能力。
目前在家用機(jī)器人傳感器上,我國(guó)具有全供應(yīng)鏈的產(chǎn)品,但在某些核心傳感器和指標(biāo)、參數(shù)上,距離國(guó)外品牌仍有一定差距。
頭戴式AR/VR設(shè)備中的傳感器
虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)是虛擬場(chǎng)景的封閉式體驗(yàn),而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)體驗(yàn)會(huì)將數(shù)字元素疊加到現(xiàn)實(shí)世界的對(duì)象和背景上,下圖是AR、VR設(shè)備的一些區(qū)別。
隨著2020年后疫情推動(dòng)居家需求,以O(shè)culus為代表的VR、AR產(chǎn)品需求增長(zhǎng)強(qiáng)勁,根據(jù)測(cè)算,全球VR/AR市場(chǎng)規(guī)模接近千億,AR與內(nèi)容應(yīng)用成為首要增長(zhǎng)點(diǎn),預(yù)計(jì)2024年將達(dá)到近5000億元。
AR/VR頭戴式眼鏡或頭盔設(shè)備,是目前AR/VR設(shè)備的主流形式,其硬件構(gòu)成主要有芯片、傳感器、顯示器、光學(xué)器件、電池等零部件。
其中,傳感器是AR/VR設(shè)備的核心零部件,有手勢(shì)傳感器、眼動(dòng)追蹤傳感器、MEMS麥克風(fēng)/陣列、光敏傳感器、光纖傳感器、慣性傳感器等,主要用于提供各種交互感知功能。
我國(guó)已形成較為齊全的AR/VR零部件產(chǎn)業(yè)鏈,在傳感器方面,匯頂科技、歌爾股份、敏芯股份、賽微電子、睿創(chuàng)微納等國(guó)產(chǎn)企業(yè)都是重要的供應(yīng)商。
但在某些領(lǐng)域,國(guó)產(chǎn)傳感器仍有欠缺,譬如高性能IMU(慣性測(cè)量單元)、高精度的陀螺儀,加速度計(jì)和磁傳感器等。
柔性顯示與柔性傳感器
柔性顯示是指由柔軟材料制成的可變形、可彎曲的顯示裝置,是柔性電子技術(shù)應(yīng)用的一種,另一種是柔性傳感器。
目前的主流是柔性O(shè)LED技術(shù),全固態(tài)薄膜結(jié)構(gòu),另外柔性液晶顯示(LCD)也在同步發(fā)展中,但性價(jià)比較低。
作為新型顯示技術(shù)的一種,OLED(organiclightemittingdiode)是一種以有機(jī)薄膜作為發(fā)光體的自發(fā)光顯示器件,而柔性O(shè)LED以柔韌性好、具有良好透光性的材料代替普通的OLED玻璃襯底,其結(jié)構(gòu)和發(fā)光原理與普通玻璃襯底的OLED器件相似。
柔性顯示是當(dāng)前剛性顯示技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì),目前三星、京東方、LG等顯示面板企業(yè),已開(kāi)始基于柔性基地量產(chǎn)柔性顯示面板。
柔性顯示在手機(jī)、電視、可穿戴設(shè)備、車載顯示器、AIO、VR等消費(fèi)電子領(lǐng)域,對(duì)航空航天、軍事、工業(yè)等領(lǐng)域的發(fā)展具有重大的促進(jìn)作用。
伴隨柔性顯示技術(shù)發(fā)展的,還有柔性傳感器。柔性傳感器是指采用柔性材料制成的傳感器,在醫(yī)療電子、環(huán)境監(jiān)測(cè)和可穿戴等領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用場(chǎng)景。
同時(shí),柔性傳感器也是實(shí)現(xiàn)電子皮膚的基礎(chǔ),是構(gòu)建元宇宙的重要組成技術(shù)。Facebook一改名Meta就立馬宣布基于柔性傳感器研制“電子皮膚”,可見(jiàn)柔性傳感器的重要性。關(guān)于柔性傳感器相關(guān)介紹,可參看《如果這個(gè)傳感器做出來(lái),離元宇宙就不遠(yuǎn)了》內(nèi)容,本文不再贅述。
柔性顯示與柔性傳感器等技術(shù),是實(shí)現(xiàn)元宇宙等未來(lái)概念的重要基礎(chǔ)性技術(shù)。
3D打印設(shè)備與傳感器
增材制造技術(shù)又稱為3D打印技術(shù),是以數(shù)字模型為基礎(chǔ),將材料逐層堆積制造出實(shí)體物品的新興制造技術(shù),是智能制造的重要組成部分。
經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展,3D打印行業(yè)已經(jīng)形成一條比較完成的產(chǎn)業(yè)鏈,包括上游的各類原材料、中游的3D打印設(shè)備及服務(wù),航空航天、汽車、醫(yī)療、教育等眾多下游應(yīng)用領(lǐng)域。
其中,3D打印設(shè)備是國(guó)內(nèi)3D打印產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)值最大的環(huán)節(jié),目前大約占整個(gè)行業(yè)總產(chǎn)值的40%-50%;從國(guó)內(nèi)的3D打印市場(chǎng)來(lái)看,設(shè)備環(huán)節(jié)的進(jìn)口替代大幕已經(jīng)開(kāi)啟,在存量市場(chǎng)上,聯(lián)泰、鉑力特、華曙等3家企業(yè)的合計(jì)占有率已達(dá)到27.9%(主要是工業(yè)級(jí)3D打印機(jī));
3D打印設(shè)備擁有大量的嵌入式傳感器件或傳感器,包括攝像頭、溫濕度傳感器、風(fēng)速傳感器、激光傳感器等等,用于自動(dòng)機(jī)床調(diào)平、逐層跟蹤、光學(xué)對(duì)準(zhǔn)、環(huán)境驗(yàn)證等應(yīng)用。
譬如美國(guó)金屬3D打印機(jī)制造商Velo3D推出一款的新機(jī)器-SapphireXC1MZ,它是市場(chǎng)上最大的橢圓形工作區(qū)域之一,號(hào)稱集成了近1000個(gè)傳感器。
同時(shí),3D打印機(jī)中的數(shù)字光處理(DLP)引擎、振鏡系統(tǒng)等器件,大量使用了MEMS技術(shù),DLP技術(shù)通過(guò)其數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的微鏡陣列以及每秒高達(dá)上萬(wàn)次的切換速度,可靈活的進(jìn)行光的操控。關(guān)于DLP技術(shù)的介紹可見(jiàn)《50+圖片,從未如此直觀!10種主流MEMS器件原理全看透!》內(nèi)容。
DLP技術(shù)最早應(yīng)用在投影儀中,之后數(shù)字光刻應(yīng)用、醫(yī)療掃描產(chǎn)品等相繼引入該技術(shù),現(xiàn)在已成為3D打印的主要技術(shù)之一。
目前,我國(guó)3D打印設(shè)備核心器件,如高光束質(zhì)量激光器及光束整形系統(tǒng)、高速掃描系統(tǒng)、大功率激光掃描振鏡、動(dòng)態(tài)聚焦鏡等精密光學(xué)器件等,存在對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品的依賴,尤其是激光器及掃描振鏡。
結(jié)語(yǔ)
從上文分析中我們可以看到,黃奇帆提出的無(wú)人駕駛新能源汽車、家用機(jī)器人、頭戴式AR/VR眼鏡或頭盔、柔性顯示、3D打印設(shè)備等5大產(chǎn)業(yè),具有廣闊的市場(chǎng)空間,并且涉及的產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈巨大,可以帶動(dòng)大量就業(yè),成長(zhǎng)為支柱性產(chǎn)業(yè)。
在這些產(chǎn)業(yè)中,傳感器處于核心供應(yīng)鏈位置。但因?yàn)槲覈?guó)傳感器產(chǎn)業(yè)的落后,在無(wú)人駕駛新能源汽車領(lǐng)域,國(guó)產(chǎn)傳感器僅占2%左右市場(chǎng),其他領(lǐng)域也同樣不容樂(lè)觀,國(guó)產(chǎn)傳感器存在巨大補(bǔ)足空間。
未來(lái)這五大產(chǎn)業(yè)或?qū)⒊砷L(zhǎng)為萬(wàn)億美元的市場(chǎng),但這其中作為核心產(chǎn)業(yè)鏈的國(guó)產(chǎn)傳感器,以及其他國(guó)產(chǎn)核心器件,能瓜分到多少蛋糕呢?
切莫成為“組裝廠”,復(fù)蹈今日電子產(chǎn)業(yè)、汽車產(chǎn)業(yè)等關(guān)鍵技術(shù)被卡脖子、大頭利潤(rùn)被收割前轍。