發布日期：2022-10-09 點擊率：280
原標題：中國光電傳感發展歷程、產業鏈、競爭格局及趨勢深度分析！
2 中國光電傳感器行業市場綜述
2.1 光電傳感器定義與分類
光電傳感器（Photoelectric Sensor）又稱光傳感器，是一種以光電元件為檢測元件的傳感器。光電傳感器工作主要依托“光電效應”，將可見光波信號轉化為電信號，可在光電檢測系統中實現光電轉化功能，并完成信息的傳輸、處理、儲存、顯示及記錄等工作。光電傳感器不局限于光探測，還可作為其它傳感器的探測元件直接用于檢測引起光量變化的非電量，如光照強度、輻射溫度、氣體成分等，也可檢測能轉換成光量變化的其他非電量，如物體的直徑、表面粗糙度、應變、位移、振動、速度、加速度及工作狀態等。由于光電傳感器具有信號響應速度快、非接觸測量、性能可靠、探測精度和分辨率高等特點，且體積小、重量輕、能耗低，目前廣泛應用于多個領域，如航空航天、通信、智能產品、LED 及自動化控制等。
按照光電傳感器自身可接收信號波長分類，可分為 X 射線傳感器、紫外傳感器、可見光傳感器、紅外傳感器等（見圖 2-1）。
（1）X 射線傳感器：接收 X 射線并轉化輸出可用電信號的傳感器。目前，X 射線傳感器多用于 X 射線成像設備中，如 CT 斷層掃描中 X 射線拍照、牙科 X 射線成像及安檢中的X 射線掃描成像；
（2）紫外傳感器：接收紫外信號并轉化為電信號的傳感器。根據應用領域不同，紫外傳感器通常又可細分為可見光盲紫外傳感器和太陽光盲紫外傳感器；
（3）可見光傳感器：其測量對象為可見光，可將接收到的可見光轉換成輸出電信號。可見光的波長范圍在 380mm 至 760mm，該范圍是電磁波譜中人眼可識別波段。根據組成傳感器的關鍵元件不同，可見光傳感器又可分為低端傳感器、中端傳感器及高端傳感器三種（見圖 2-2）。
（4）紅外傳感器：其測量主要基于紅外線的物理性質。按照探測原理分類，紅外傳感器可分為以下幾類（見圖 2-3）：
2.2 光電傳感器檢測模式分析
光電傳感器檢測作為光電傳感器制造的重要環節，決定著光電傳感器產品質量及穩定性。光電傳感器的檢測模式一般分為對射式、反射式、偏振式、鏡面式、漫反射式、會聚式、光幕及激光掃描器八種。其中，對射式是最早出現的一種光電檢測模式，具有簡單易操作的特點。該模式下發射器的光直接對準接收器，當被檢測物體移動并擋住光路時，傳感器輸出信號發生變化表明探測到待測物體。目前，反射式是應用較多的一種常用檢測模式。該模式中，發射器以多種角度發射光線至待測物體表面，同時光線在待測物體表面以多角度將入射光反射至接收器。由于不同待測物體表面材質及光滑度不同導致對光的吸收率不同，接收器所接收的反射光強度也不同，因此反射式在判斷待測物表面性質方面具有固有優勢。
2.3 中國光電傳感器行業發展歷程
光電傳感器作為傳感器行業發展歷程中的重要產物，其行業發展經歷以下三個階段（見圖 2-4）。
（1） 起步階段（1970-2000 年）
中國傳感器行業始于 20 世紀 50 年代，但在第一代結構型傳感器發展并應用 20 年后，國家才開始意識到發展新型傳感器的重要性。因此，1989 年 10 月，敏感元器件與傳感器分會主辦首屆全國敏感元器件與傳感器學術會議，會議吸引當時中國傳感器領域專家學者、企業家等人士。此外，在原電子工業部及敏感元器件與傳感器分會的積極響應下，在“八五”期間，國家大力支持并建設中國敏感元器件與傳感器生產基地。“安徽基地”作為三大基地之一，主要發展力學、光學敏感元器件與傳感器，建立了力、光敏規模經濟。“九五”期間，國家大力投資傳感器技術的研發建設，建立“傳感技術國家重點實驗室”及“國家傳感技術工程中心”在內的多個技術研究開發基地，促進光電傳感器技術不斷突破，自此，光電傳感器在中國得到快速發展，光電傳感器產業鏈開始建立。
（2） 快速發展階段（2001-2015 年）
伴隨信息技術的發展，光電傳感器在信息行業發展中起到至關重要的作用。“十五”期間，光電傳感器作為區別于傳統結構式傳感器的新型傳感器，被列入研發重點。由于國外的傳感器行業中國來說發展成熟，且處于領先地位。因此，提升傳感器技術等級、穩定性及應用水平成為中國光電傳感器增強競爭力、縮小差距的攻關目標。自 2002 年起，國家計委開始組織并實施新興電子元器件產業化政策，其中新型光敏元器件獲得產業化政策支持，該政策推動光電傳感器行業快速發展，為中國光電傳感器企業開發新一代高、精、尖傳感器產品奠定基礎。2006 年，“十一五”規劃綱要獲得通過，主要強調開展推進工業結構優化升級的工作。此外，加速發展電子信息制造業、推動發展航空航天產業、促進發展新材料產業等計劃相繼提出，為中國光電傳感器行業提供了技術研發動力及巨大的市場開發空間。到 2011年，光電傳感器相關材料、器件、系統等方面的發展不斷進步，中國光電傳感器行業已形成較為完善的產業鏈。
（3） 智能化發展階段（2016 年至今）
伴隨信息時代的成熟發展，工業自動化發展迅速，物聯網、人工智能等技術加速發展。2017 年 1 月，工信部發布《信息通信行業發展規劃物聯網分冊（2016-2020 年）》，明確提出中國物聯網加速進入“跨界融合、集成創新和規模化發展”新階段。由于光電傳感器是信息、航空航天、自動化等領域的核心部件，該規劃為現有光電傳感器向小型化、集成化、智能化及系統化發展提供有力支持。智能交通、智能家居、智能工業生產等物聯網應用領域發展壯大，中國光電傳感器行業為適應新時代發展，已進入智能化發展階段。
2.4 中國光電傳感器行業市場規模
過去五年，得益于中國汽車行業和物流行業的高速發展，中國光電傳感器行業市場規模以 8.3%的年復合增長率持續增長。2014 年至 2018 年，中國光電傳感器市場規模由 25.9億元增長至 35.6 億元。由于光電傳感器可廣泛應用于智能工業、智能交通、智能電網、智能可穿戴設備等領域，伴隨中國物聯網及移動互聯網等高新產業的進一步發展，這些領域將成為中國光電傳感器行業未來市場的主要增長點，帶動中國光電傳感器行業市場規模進一步增加（見圖 2-5）。中國光電傳感器行業發展受下游汽車制造行業和物流行業發展及國家政策推動，預計未來五年市場規模將以 9.6%年復合增長率持續增長，并于 2023 年達到 56.4億元人民幣。
2.5 中國光電傳感器行業產業鏈分析
中國光電傳感器行業產業鏈分為三部分：產業鏈上游主要參與者是光電傳感器核心電子元件的原料供應商，產業鏈中游主體是光電傳感器制造企業，產業鏈下游主要分散在汽車制造、智慧物流及食品檢測、煙霧報警器等其他應用領域（見圖 2-6）。
2.5.1 上游分析
中國光電傳感器行業產業鏈上游主要參與者為光電傳感器核心電子元件的原料供應商。核心電子元件的原材料主要包括制備第一代半導體的硅（Si）、第二代半導體的砷化鎵（GaAs）及第三代半導體的氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）材料。
（1） Si 材料：作為第一代半導體的原材料，廣泛應用于中低端的光電轉換、傳統半導體器件。如在可見光傳感器中硅光敏二極管是目前常見的電子元件，由于硅光敏二極管較傳統光敏電阻對光源的響應速度更快、穩定性更高，因此其已取代傳統光敏電阻成為新一代中低端光電傳感器的核心電子元件。
（2） GaAs 材料：相較于傳統的硅半導體材料，砷化鎵半導體材料具有高頻、抗輻射、耐高壓等優異性能。因此，采用砷化鎵半導體材料制作的光電傳感器多用于集成化、智能化的光通訊設備、先進國防設備、航空設備及衛星傳感設備中。
（3） GaN 和 SiC 材料：繼硅半導體材料和砷化鎵半導體材料后的第三代高端半導體材料。得益于 GaN 和 SiC 材料的寬帶隙特點，其具有高擊穿電場、高飽和電子速率、高熱導率、高電子密度及高遷移率等優異的物理性質。因此，GaN 和 SiC半導體不僅具有高頻、耐高壓和輻射的特點，還可實現高溫、大功率、短波長的工作性能。此外，GaN 和 SiC 半導體的傳導和開關特性表現約為硅半導體的10 倍。因此，采用 GaN 和 SiC 半導體制作的光電傳感器具有傳感效率更快、更穩定且工作環境更復雜的特點，主要用于對工作環境、傳感效率、工作穩定性要求較高的高、精、尖領域，如航空航天復雜環境下的傳感系統、智能汽車、智能機器人、智能家居等。
硅在自然界是豐度最高的元素之一，占地殼的 25%，中國境內的高純度硅礦含量至少在 140 億噸以上，儲量豐富。而受高質量制備合成技術被美、日壟斷的限制，GaA、GaN和 SiC 的價格比硅昂貴。以第三代 GaN 半導體材料為例，截至目前，大部分 GaN 材料的國際專利申請主要來源于日本、美國、韓國，日本在美國的相關專利申請比例達 34.5%，美國在 WO 和日本的相關專利申請比例分別為 37.4%和 24.9%，韓國在美國的相關專利申請比例高達 48.1%。而中國在國際范圍內的相關專利申請與上述三個國家相差甚遠。因此，目前中國光電傳感器行業中硅材料半導體的使用量占比仍高達 90%，高端光電傳感器所用的第二代和第三代高質量半導體材料多依靠進口，在高端市場中，中國半導體材料供應商不具備議價能力。
2.5.2 中游分析
產業鏈中游主體是光電傳感器制造企業。中國是光電傳感器制造大國，但本土企業光電傳感器核心技術掌握程度低，本土企業以作坊式和 OEM 生產為主要生產模式，生產產品多為中低端產品。本土光電傳感器的制造生產需引進歐美及日本先進技術和原材料，企業對上游缺乏議價能力。同時，中游企業生產以中低端產品為主，低廉的勞動力和低價原材料是本土企業優勢，產品價格為高端傳感器價格的 20%左右，附加值低于高端傳感器，加之中游光電傳感器代工企業較多，使得中低端產品價格競爭激烈，中游企業缺乏市場定價權。由于大型跨國企業制造技術先進，規模化生產優勢顯著，產品的市場價格與本土企業價格相差較小，但跨國企業掌握了高端核心技術，加之價值檢測工藝嚴謹，產品質量穩定，產品競爭力高于本土企業產品，因此，跨國企業掌握了市場定價權。
2.5.3 下游分析
光電傳感器行業鏈下游主要涉及汽車行業、智慧物流行業、食品檢測行業、煙霧報警器（見圖 2-7），具體分析如下：
（1） 汽車制造行業
汽車行業是光電傳感器應用最廣泛的下游行業。光電傳感器主要應用于自動擋汽車的自動控制系統中，可發揮車轉向、車速調整及光量傳感等作用。光電傳感器是自動擋汽車自動控制系統中的核心零件，以自動變速箱的配合零件光電車速傳感器為例，光電車速傳感器通常安裝在汽車的輸入軸，將檢測到的車速數據以電信號形式輸出至汽車中控系統中，中控電腦運算變矩器傳動比等數據并快速響應至自動變速箱等動力部件，從而實現優化整車控制、自動換擋及提高騎車行駛性能的過程。
目前，中國自動擋汽車市場規模穩步擴大，自 2013 至 2018 年中國自動擋汽車消費比例從約 35%上升至 55%左右，已超過手動擋并穩步上升。此外，數據顯示，中國自動變速箱的市場滲透率在 2018 年已超過 60%。因此，目前中國汽車行業對光電傳感器的需求量正逐年增加，汽車智能化實現全自動駕駛也將提高行業對高端光電傳感器的需求。未來汽車行業仍是光電傳感器主要應用的下游領域。
（2） 智慧物流行業
光電傳感器在智慧物流行業中的應用占比僅次于汽車行業。智慧物流的本質在于實現智能、全自動的物流體系。光電傳感器作為智能設備外部環境信息的檢測裝置，可采集和傳輸數據及信息，是智慧物流體系中的核心設備。以機場物流為例，伴隨中國航空運輸業和物聯網的迅猛發展，機場物流逐步建立智慧物流體系。機場物流體系主要包括：行李處理系統、航空貨運處理系統和航空配餐系統。由于機場旅客流量大，行李數量多且尺寸和種類不一，導致行李處理成為機場物流系統中占用機場空間和資源最多、流程最復雜的系統。而采用高精度光電傳感器進行行李檢測，能大幅增加行李分揀和運輸的效率。高精度光電傳感器以其具有響應速度快、數據采集和傳輸精度高、節能環保等特點迅速取代傳統的機場物流系統核心元件。因此，目前機場行李處理系統對高精度光電傳感器的需求量持續增加。此外，2018 年中國智慧物流行業的市場規模已突破 1,000 億元大關，復合增速高達 25%。可見，智慧物流在未來將為高端光電傳感器提供更多的市場發展空間。
（3） 食品檢測
伴隨國民經濟水平的提高，食品有害物質超標等事件頻發，食品安全問題備受關注，光電傳感器在食品檢測領域需求成為行業下游應用的重點。伴隨科技水平提升，食品檢測技術升級，快速檢測食品中有害物質是食品檢測行業發展的重要方向，光電傳感器檢測快速準確，可滿足行業需求。目前，中國食品檢測行業市場規模逐步擴大，據中國食品安全網數據顯示，2016 年中國食品檢測行業市場規模不足 500 億元，2018 年食品檢測行業規模已達 665 億元。此外，2017 年 2 月《“十三五”國家食品安全規劃》發布，對食品安全檢測提出了更高要求，促進檢食品測技術向尖端技術、集成化、快速檢測、便攜化檢測等方面發展。預計到 2020 年，中國食品檢測行業市場規模將突破 1,000 億大關，中國食品安全水平將大幅提升，同時促進光電傳感器的需求量大幅上漲，推動中國光電傳感器行業向好發展。
（4） 煙霧報警器
中國煙霧報警器行業發展較晚，且依托光電傳感器的智能煙霧報警器應用率較低，加之中國尚未完善居民安裝報警器的法律法規，光電傳感器在煙霧報警器行業尚未全面應用，但伴隨中國基建項目及“智慧城市”的快速發展，未來應用占比有望持續增長。目前，中國煙霧報警器行業內中低端企業數量眾多但規模較小，行業集中度低，導致競爭力匱乏。反觀發達國家的煙霧報警器市場已形成寡頭企業壟斷的格局，主要原因在于中國消防條例尚不完善，導致煙霧報警器生產企業不愿投資尖端技術研發，銷售的產品多為中低端的傳統報警器。集成光電傳感器的智能煙霧報警器與傳統報警器相比，具有壽命長、響應速度快、安全可靠等特點。因此，智能煙霧報警器是改善中國消防系統和建設“智慧城市”的重要元素。目前，中國城市化進程加速發展，居民的安全意識不斷提升，政府對消防部門的監管力度大幅提升，從而刺激中國煙霧報警器行業的智能化發展，將促進光電傳感器在該領域廣泛應用。
3 中國光電傳感器行業驅動因素分析
3.1 高新產業發展提升市場需求
伴隨物聯網及移動互聯網等高新產業的快速發展，中國光電傳感器行業獲得機遇（見圖 3-1）。各產業集成化、信息化、智能化進程的推進，為中國光電傳感器行業帶來廣闊的市場發展空間，光電傳感器將廣泛應用于智能工業、智能交通、智能電網、智能可穿戴設備等領域。目前，中國物聯網行業已初步形成較完善的產業鏈和產業體系，行業規模不斷增大。2014 年中國物聯網市場規模為 5960.3 億元，2018 年中國物聯網市場規模高達 13,976.3億元，年復合增扎率高達 23.8%。正處在高速發展階段的物聯網行業將催生大量新技術、新產品，如自動控制、信息傳感、射頻識別等技術，而光電傳感器是實現這些技術的關鍵器件。因此，中國物聯網行業市場規模不斷擴大，為光電傳感器行業發展提供了巨大的市場空間。根據專家預測，2022 年中國物聯網行業的市場規模將突破 7 萬億元，屆時光電傳感器的需求量將大幅上漲，促進光電傳感器的消費數量，推動中國光電傳感器行業穩步發展。
3.2 上下游行業聯動提升供給能力
中國光電傳感器行業上下游企業在多項利好政策加持下增速發展，提升光電傳感器技術含量，促進光電傳感器在各行業應用占比上漲，推動中國光電傳感器行業快速發展。“十二五”期間國家密集出臺智能化物聯網發展相關的政策，光電傳感器作為物聯網發展的關鍵功能器件，其研發目標提升至新高度。2011 年，工信部出臺《物聯網“十二五”發展規劃》，強調“提升全行業傳感技術水平，重點支持行業下游超高頻和微波 RFID 標簽、智能傳感器、位置感知技術、基于 MEMS 的智能化傳感器等關鍵設備和技術的研發”，其中智能傳感器包含智能光電傳感器。下游應用企業產能擴大，促進智能傳感器市場需求量上漲，同時為傳感器制造企業提供研發方向和資金支持。
實現智能光電傳感器的制造，高性能半導體材料是核心。2017 年中國電子元件行業協會發布《中國光電子器件產業技術發展線路圖》提出重視新材料、新工藝的研發、重點開發高端產品、企業由粗放式向精細化管理升級，擴大國際合作，占領國際市場等發展目標，為行業上游材料研發和中游企業轉型發展明確了思路。因此，國家政策將推動中國光電傳感器行業上中下游同時發展，促進光電傳感器產品向數字化、智能化、集成化發展，提高中國光電傳感器行業創新能力和國際競爭力，有望結束國際寡頭企業對高性能新半導體材料、高端光電傳感器的長期壟斷局面（見圖 3-2）。
4 中國光電傳感器行業制約因素分析
4.1 低端產能過剩，產品同質化嚴重
中國光電傳感器市場存在低端產品產能過剩、低端產品同質化現象嚴重、傳感器制造企業國際競爭力低等問題（見圖 4-1）。低端光電傳感器產能過剩、同質化現象嚴重的主要原因涉及四個方面：（1）目前，中國光電傳感器企業雖數量眾多，但中小型企業數量占比超90%，受限于核心技術和規模水平，大部分企業采取求穩的經營方式，集中于傳統光電傳感器的生產制造，對產品創新研發投入較小；（2）下游應用領域正向高端化、集成化、智能化發展，市場對低端光電傳感器的需求量逐漸減少，但由于中國光電傳感器長期以來專注于生產制造低端光電傳感器，因此無法快速轉入高端傳感器的研發制造中，導致中國光電傳感器行業內低端產品產能過剩；（3）上游企業議價能力弱，中國光電傳感器行業內上游多為中小型生產企業，其規模遠小于國際龍頭生產企業，加之缺乏對高性能半導體材料的核心制造技術，不具備上游原材料議價優勢，高端產品的生產成本高于國際龍頭企業的產品；（4）品控能力不足，中國光電傳感器企業檢測流程時間短，導致品控能力弱，從而導致產品質量穩定性差。以德國企業為例，其傳感器檢測時間通常為 6 個月左右，而本土品牌傳感器檢測時間通常少于一個月。
中國光電傳感器行業產能結構失衡，高端市場由國際寡頭企業壟斷，本土由低端產能占據主導地位，上游及下游的議價能力偏弱。中游光電傳感器生產企業利潤空間低，承擔風險能力弱，阻礙行業生產規模擴大。此外，受中美貿易摩擦影響，信息和通信技術、航天航空、機器人、醫藥、機械等行業的產品出口受到限制，本土低端光電傳感器作為其上游產品之一同樣受到不利影響，導致產能過剩，將進一步削弱中國光電傳感器企業的盈利能力及其競爭力，制約其發展。
4.2 核心技術與國際一流水平存在差距
中國光電傳感器行業上游及中游企業缺乏對核心、高端技術的掌握，導致行業發展與國際發展水平存在差距，嚴重阻礙中國光電傳感器行業智能化發展及國際競爭力的提升（見圖 4-2）。高性能半導體新材料的制備技術與國際一流水平差距較大，是制約中國光電傳感器行業搶占高端市場份額的核心因素。新材料被稱為支撐國民經濟的先導產業、發展高端技術產業的基礎產業。先進半導體材料是具有高附加值的新材料。目前，大部分國際企業占據高附加值新材料的主導地位，如日本的日立電工、住友電工、三菱化學和德國 FCM 等著名半導體生產廠商占據近 90%的砷化鎵半導體材料市場份額。同時，美國科銳（Cree）公司掌握第三代 SiC 半導體材料的核心制備技術，在 SiC 半導體材料市場中具有核心競爭力。反觀中國半導體材料發展，盡管改革開放以來半導體材料行業市場規模不斷擴大，制造企業數量不斷增加，但由于缺乏對新型半導體材料的核心制備技術，企業盈利基本依靠生產和出售技術較為成熟、成本低廉的傳統半導體材料，行業內高技術含量的光電傳感器主要依賴進口，嚴重影響中國光電傳感器行業的健康發展。因此，核心技術的缺失影響光電傳感器性能、應用潛力和價值提升，制約中國光電傳感器行業的改革升級進程發展，阻礙其進入高端市場，導致中國光電傳感器行業長期處于中低端領域發展，國際競爭力弱。
5 中國光電傳感器行業政策及監管分析
中國政府通過頒布一系列政策支持、規范光電傳感器行業發展（見圖 5-1）。2014 年 6月，中國工業和信息化部發布的《國家集成電路產業發展推進綱要》指出到 2020 年，集成電路產業與國際水平的差距進一步縮小，行業銷售收入年均增速超過 20%，將促進行業發展集成電路，為光電傳感器拓展應用空間。到 2030 年，集成電路產業鏈主要環節達到世界先進水平，一大批先進公司進入世界第一生產梯隊。2016 年末，國務院印發了《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》。規劃中提出，推動智能傳感器等領域關鍵技術研發，促進全產業鏈發展，為光電傳感器行業發展提供動力。2017 年 4 月，中國科技部發布的《“十三五”先進制造技術領域科技創新專項規劃》強調傳感器等制造行業將通過應用微電子、互聯網等信息技術，提高產品的智能化水平，提升研發設計、生產制造和經營管理的技術水平，打造高端產品，指明了光電傳感器行業的發展方向。2017 年 11 月，中國工業和信息化部聯合發布《智能傳感器制造指南（2017-2019 年）》，該指南強調在戰略發展的關鍵期，聚焦智能終端、物聯網、汽車制造和汽車電子等重點發展領域，推動智能傳感器發展。2018年 12 月，中國工業和信息部印發了《重點新材料首批次應用示范指導目錄（2018 年版）》，確定 166 種需要重點發展的新型材料，其中光電傳感器所需的多晶硅、集成電路用光刻膠等多種光電傳感器原材料均被列入，為高端光電傳感器的研發提供有力支持。
6 中國光電傳感器行業發展趨勢分析
6.1 投資企業與高校、研究所合作，發揮產學研優勢
中國光電傳感器行業中，上游一體化半導體材料產業園優勢凸顯。產業園利于發揮產學研優勢，提高中國光電傳感器行業自主研發能力，推進高端傳感器研發發展。上游半導體材料產業園逐漸取代處在低端市場的小型半導體材料生產廠商，由高校、研究所等相關研究機構提供最新的實驗室前沿研究成果，產業園項目投資方提供科研資金支持，將尖端的科研成果產業化，提升中國光電傳感器行業的創新能力，擺脫國際寡頭企業對核心技術的壟斷。2016 年北京大學光電研究院、吳江區人民政府聯合大豐投資等投資商共同建立產學研第三代半導體材料產業園，有望在 2020 年初形成中國第一個以 GaN 為主、百億級規模的第三代半導體材料產學研基地，將為中國光電傳感器行業中游制造企業提供高性價比的第三代半導體材料，提升行業整體的國際競爭力。
產學研理念深入中國光電傳感器行業鏈上游是行業持續發展的趨勢，同時是中國光電傳感器行業上游企業提升核心競爭力和占據國際高端市場份額的有力手段。目前，上游制造企業不具備高端半導體材料的核心制備能力，一體化產業園的產學研優勢將有望改善這一問題。此外，投資企業直接提供科研資金支持有利于高校和研究所專注于培養頂尖的技術人才，提高該領域頂尖技術人才比重，同時鼓勵人才到上游其它中小型生產企業就業，提升上游企業整體技術發展水平，增強議價能力，推動行業整體高端化發展，預計未來產學研發展趨勢將進一步加深，促進行業快速發展。
6.2 光電傳感器呈現智能化、微型化、多功能化發展趨勢
中國光電傳感器將朝著智能化、微型化及多功能化方向發展，推動其下游應用領域范圍不斷擴大（見圖 6-1）。伴隨國民經濟的不斷增長及物聯網行業的快速發展，物流、汽車、家居、LED、航空航天、軍事等領域對高端光電傳感器的需求量隨之上漲，下游應用領域對產品的性能提出更高要求：
（1）智能化發展趨勢：光電傳感器的智能化是在傳感器中內置微處理器，使其具有自動檢測、自動補償、數據存儲、邏輯判斷等交互功能。居民消費水平不斷提高，對下游產品的體驗要求隨之提升，光電傳感器要求具有保密性高、傳輸距離遠、抗干擾性強、自適應性強、通信功能強等特點。國內企業以海伯森為代表的企業，將研發重點和突破方向集中于智能化光電傳感器，海伯森產品可應用于智能交通、工業自動化、機器人、無人機以及安防監控等高速發展行業，伴隨以上行業市場持續擴張，智能化光電傳感器的市場需求將吸引更多企業投入資金進行相關研發，因此，智能化是光電傳感器發展的必然趨勢；
（2）微型化發展趨勢：傳統光電傳感器體積較大，應用領域受限，無法應用于便攜設備、可穿戴設備等領域。精密加工、微電子、集成電路等技術、新材料的發展及應用，將使光電傳感器中電子元器件由毫米級轉向微米級甚至納米級，推動光電傳感器的微型化趨勢。以歐姆龍、基恩士為代表的跨國企業資本實力雄厚，已擁有超小型、內置型光電傳感器系列產品，中國便攜、智能、可穿戴設備制造行業快速發展，對微型和超小型光電傳感器需求將不斷上漲，刺激本土光電傳感器行業向微型化發展；
（3）多功能化發展趨勢：單個光電傳感器僅能完成單一測量任務，光電傳感器在實際應用通常需要同時測量多種被測變量，以全面、準確地反映客觀事物和環境。因此，實現多功能化是當前光電傳感器技術發展中一個重要的研究方向。伴隨光電傳感器應用領城的不斷增加，借助半導體的蒸鍍、擴散、光刻、精密微加工及組裝等技術，將多種敏感元件整合在同一基板上成為可能。目前已研制出的多功能傳感器應用較少，傳感器功能為溫度與濕度同時檢測，或是壓差、靜壓和溫度同時檢測，此外，仿生傳感器將觸感、刺激和試聽辨別檢測已有部分研究成果問世，未來還將有更多多功能傳感器將被研發出來。
7 中國光電傳感器行業競爭格局分析
7.1 中國光電傳感器行業競爭格局概述
（1）中國光電傳感器企業主要分布在長江三角洲地區，以上海、無錫、南京為中心，形成了光電、熱敏、圖像、溫度等較為完備的傳感器生產和產業配套體系，產品以低端傳感器為主。中國是光電傳感器制造大國，本土企業光電傳感器核心技術掌握程度低。本土企業以作坊式和 OEM 生產為主要生產模式，生產產品多為中低端產品。中低端產品生產企業以成本為主要優勢，導致中低端產品價格競爭激烈。跨國企業則掌握核心制造技術，加之檢測工藝嚴謹，產品質量高于本土產品。激光紅外傳感器等高端傳感器的核心技術的掌握賦予了德國和日本企業高競爭力，導致高端傳感器市場份額主要由德國和日本企業占據（見圖 7-1）。由此，光電傳感器行業形成了中低端市場以價格競爭為主、高端市場以品牌競爭為主的競爭格局。
（2）光電傳感器屬于資金密集和技術密集型產品，需要大量的科研投入和長期的技術積累，美國、日本、德國等國家通過近 80 年的發展，掌握了全球領先的傳感器技術。特別在智能汽車傳感器制造領域，美國、日本、德國等國家實現車用高端傳感器技術壟斷，在光電傳感器性能和穩定性方面擁有較大優勢。以博世為例，博世年均生產傳感器 2 億 5 千萬個，中國新車中約 30%的輪速傳感器來自博世。相比之下，中國車身感知傳感器廠家以小型公司為主，生產的產品多為低端傳感器器件。此外，由于全球自動駕駛傳感器發展歷程短，中國與國外技術水平差距相對小，近五年受光電傳感器需求上漲推動，中國本土光電傳感器發展速度較快，核心技術突破將成為行業新進入企業發展的重要方向。
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安森美AR0234CS圖像傳感器獲人工智能產品創新獎
新物聯號：科技前沿 2021-8-23 共有: 736 瀏覽
2021年8月23日 —安森美(onsemi，納斯達克股票代號：ON)宣布其全局快門AR0234CS 230萬像素CMOS圖像傳感器在“2021年中國人工智能卓越創新獎”評選中獲選為“最具創新價值產品獎”。
2022第十五屆北京國際智慧城市、物聯網、大數據博覽會
新物聯號：張俊紅 2021-8-24 共有: 922 瀏覽
為大力將展會提高全面性、品牌性、提升規模，檔次、也為服務于全國各地區，定于2022年04月在中國國際展覽中心舉辦“2022第十五屆北京國際智慧城市、物聯網、大數據博覽會”誠懇邀請各新老參展商積極參展！
南京智博會主題展:2021南京國際智慧燈桿及智慧路燈展覽會
新物聯號：張俊紅 2021-8-24 共有: 423 瀏覽
普通路燈解決了照明問題，文化路燈打造了城市名片，智慧路燈將成為智慧城市入口。“新基建”浪潮下，地方專項債規模擴大，累計地方專項債發行額為.92億元，同比增長148.45%，國內首只智慧燈桿的專項債落地，開創公路領域發行智慧路燈專項債券先河，“多桿合一、一桿多用”成為城市現代化建設大趨勢。隨著行業成長，有實際產品、能落地實施項目的智慧燈桿企業數量從2015年5家發展到了如今的40－50家，
2021 南京智博會AIOTE 第十四屆南京智慧城市、物聯網、大數據博覽會
新物聯號：張俊紅 2021-8-24 共有: 411 瀏覽
由南京大數據產業協會、北京銘世博國際展覽有限公司聯合主辦、南京垠坤投資實業有限公司協辦的2021南京智博會AIOTE暨第十四屆南京智慧城市、物聯網、大數據博覽會將于2021年12月8日-10日在南京國際展覽中心舉辦。
自連科技物聯網產品四大應用方向
新物聯號：自連科技 2021-8-24 共有: 323 瀏覽
為了滿足不斷擴大的市場需求，支持設備開發商、設計公司、系統集成商和用戶在這些宏大的新賽道中快速導入物聯網和智能化技術，自連科技精心打造了一個全面的智能與物聯產品和解決方案技術平臺，并通過持續深耕醫療和工業物聯網應用，形成了以下四條物聯網產品主線并在此基礎上不斷推出新品，以及可根據不同場景中的設備狀態和客戶需求，快速實現定制方案的服務能力。
新物聯號：隨心所欲 2021-8-24 共有: 298 瀏覽
國際網絡信息安全技術展覽會 ，是中國（上海）國際技術進出口交易會（簡稱上交會CSITF），的主體活動之一，是經國務院批準，由中華人民共和國商務部、科技部、國家知識產權局和上海市人民政府共同主辦，聯合國工發組織UNIDO、聯合國開發計劃署UNDP、世界知識產權組織WIPO支持，上海市國際技術進出口促進中心、中國機電產品進出口商會、東浩蘭生（集團）有限公司、上海杰程國際展覽有限公司共同承辦的專門為技術
“碳中和”愿景下的智慧燈桿，為智能交通全鏈條減碳助力
新物聯號：睿澤物聯 2021-8-24 共有: 367 瀏覽
要實現碳中和，需要大力發展智慧交通和綠色交通，已經成為行業共識。在新一輪科技革命的浪潮下，智慧燈桿+無人駕駛模式實現智慧交通全鏈條減碳，助力道路交通“碳中和”是智慧交通的發展趨勢。
地下水位自動監測系統設備
新物聯號：萬和儀表 2021-8-24 共有: 335 瀏覽
萬和水位自動監控儀地下水位自動監測計（水溫水位計）是為了應對苛刻的測量工況而設計。傳感器采用了先進的微處理技術進行了全方位線性誤差和溫度誤差補償，確保測量結果達到高準確度要求；
水位水溫計原理 編輯
傳感器采用了先進的微處理技術進行了全方位線性誤差和溫度誤差補償，確保測量結果達到高準確度要求；
水位監測技術參考指標 編輯
wh311探頭采用了全灌
探索公園區的物聯網研究合作伙伴
新聞來源：新物聯Newiot 翻譯 WishTV原創 2021-8-24 共有: 214 瀏覽
印第安納州西拉斐特（印第安納州商業內部）— 普渡大學探索公園區宣布了一項與物聯網技術相關的合作伙伴關系。該學區正在與大學的 SMART 聯盟合作，努力推進物聯網技術并研究如何使用它。
5G迅速商用快速發展看物聯網連接的未來
新聞來源：新物聯Newiot 翻譯 Abhinav Dubey原創 2021-8-24 共有: 237 瀏覽
物聯網正在以比我們所有人想象的更無情的方式擴張。其影響與二十年前的互聯網一樣巨大而持久。該網絡上有難以想象的數據流，預計加入聯盟的設備數量無需介紹。已經圍繞它們進行了很多討論。可以說我們存儲和共享的數據會與某些物聯網網絡交叉，這并沒有錯。因此，我們所知道的互聯網是來自未來的物聯網。
【高交會IT展】用科技守護城市安全，智慧生活未來可期
新聞來源：高交會IT展組委會 2021-8-25 共有: 193 瀏覽
眾所周知，安防是關系到國家安全、公共安全、民生安全的核心產業！近年來，在網絡、數據、計算、芯片、算法等基礎能力技術的助推下，隨著物聯網、大數據分析、人工智能等技術和應用的不斷成熟，特別是計算機視覺、視頻結構化分析、視頻圖像深度學習等人工智能技術的引入，城市公共安防智慧化水平不斷提升。當下，隨著國內安防市場規模發展，智能化程度加強，安防行業正在進行一次迅速又徹底的升級換代，人工智能技術更是成為更新換
烤箱不可或缺的濕度傳感器
新物聯號：上海高傳電子 2021-8-25 共有: 212 瀏覽
SST 的氧化鋯氧氣傳感器測量氧氣的分壓。空氣中的水分子置換并稀釋氧分子，導致水蒸氣壓發生變化。接接通過RS485數字協議讀取氧分壓，并將其上傳到烤箱控制器中，從而計算出水汽含量。
環保用水位監測計
新物聯號：萬和儀表 2021-8-25 共有: 187 瀏覽
環保井深儀水位計特有的三重防水設計，經過3999次水下測試，IP68防水等級大大的提升了產品的防水性能（貴州某地質局1000米量程深井使用均無故障） 萬和儀表承諾，三年內水位探頭進水包換新機。Wh311水位傳感器采用德州儀器（TI）公司，原裝芯片放大電路 三重防雷是一種全密封潛入式擴散硅液位測量儀表，專用線纜與外殼密封連接，可長期投入與變送器結構材料相兼容的液體中使用。用微機械加工技術制作的高靈敏
物聯網系統--2021智慧城市（成都）建筑產業展覽會
新物聯號：展會咨詢 2021-8-26 共有: 326 瀏覽
2021成都智慧城市建設產業博覽會將于2021年11月19-21日在成都西部國際博覽城舉辦。參展聯系：（微信同號）
2022杭州國際傳感器與微系統技術及應用展覽會
新物聯號：昶文展覽 2021-8-26 共有: 157 瀏覽
2022杭州國際傳感器與微系統技術及應用展覽會，將于2022年3月30日-4月1日在“杭州國際博覽中心”隆重舉行，本屆展會秉承著"創造客戶價值與引領產業發展"的宗旨，強化以"采購商協約式邀請"為核心的買家組織手段，打造以展覽展示與貿易洽談為核心的實效活動體系，全力以赴打造高規格、品質高、高實效的交流貿易盛會！
2022中國（重慶）國際機器視覺技術及工業應用展覽會
新物聯號：昶文展覽 2021-8-26 共有: 113 瀏覽
近年來，機械視覺行業正以34%的比例快速增長。人們正逐步將焦點集中在機械視覺行業的更高價值區域。越來越多的中國機械視覺技術開發商希望能在行業內分一杯羹。
2022中國（重慶）國際嵌入式系統展覽會
新物聯號：昶文展覽 2021-8-26 共有: 139 瀏覽
重慶國際嵌入式系統展覽會將于2022年7月31-8月2日 重慶 ? 重慶國際博覽中心由上海昶文展覽服務有限公司主辦，30余行業協會及40多個國際使館商會的鼎力支持。將深度挖掘西部及周邊制造業市場需求，隨著物聯網產業的快速發展，深度學習與AI人工智能技術在各行業開始應用，嵌入式技術的發展將備受矚目。以展示“智能化、自動化、信息化、數字化”等新技術新理念，匯聚來自世界各地科研及工業領域的專
2022重慶國際AGV小車暨智能倉儲應用技術展覽會
新物聯號：昶文展覽 2021-8-26 共有: 145 瀏覽
《中國制造2025》提出了實現中國從制造大國到制造強國的目標，本質上是要大力發展以先進制造業為基礎的實體經濟，否則無法實現真正的大國崛起。而制造業轉型升級的關鍵點是智能工廠物流與智能供應鏈，智能化和自動化是降低全社會物流費用率的終極解決方案。國內企業在智能物流領域的技術積累較好，并且正在加速吸收國外先進技術，有望快速切入中高端市場、實現高速成長。工業4.0的核心組成部分——智能物流倉儲裝備行業將成
安森美(onsemi)將收購GT Advanced Technologies
新物聯號：科技前沿 2021-8-26 共有: 123 瀏覽
領先的智能電源和感知技術供應商安森美(onsemi，美國納斯達克股票代號：ON)和碳化硅 (SiC) 生產商GT Advanced Technologies ("GTAT") 于美國時間8月25日宣布已達成最終協議。根據該協議，安森美將以4.15億美元現金收購GTAT。
SF6氣體泄漏監測的重要意義
新物聯號：上海高傳電子 2021-8-26 共有: 192 瀏覽
SF6氣體泄漏監測系統可實時監測開關室內SF6濃度。當SF6濃度大于或等于1000ppm時，自動報警并啟動風機。
?
二、光電效應
?
光照射到某些物質上，引起物質的電性質發生變化，也就是光能量轉換成
電能。這類光致電變的現象被人們統稱為光電效應（
Photoelectric?effect
）
，
一般包括外光電效應、光導效應與光生伏特效應。
?
根據愛因斯坦的光電子效應，光子是運動著的粒子流，每種光子的能量為
hv(v
為光波頻率，
h
為普朗克常數，
h
＝
6.63*10-34?J/HZ)
，由此可見不同頻率
的光子具有不同的能量，
光波頻率越高，
光子能量越大。
假設光子的全部能量交
給光子，
電子能量將會增加，
增加的能量部分將克服正離子束縛，
另一部分將轉
換成電子能量。
根據能量守恒定律：
1/2mv
2
=hv-A(m
為電子質量
,v
為電子逸出的
初速度
,A
微電子所做功
)
，要使光電子逸出陰極表面的必要條件是
h>A
。由于不
同材料具有不同的逸出功，
因此對每一種陰極材料，
入射光都有一個確定的頻率
限，當入射光的頻率低于此頻率限時，不論光強多大，都不會產生光電子發射。
?
?
當受到光照射時，
吸收電子能量，
其電阻率降低的導電現象稱為光導效應。
它屬于內光電效應。
當光照在半導體上，
若電子的能量與半導體禁帶的能級寬度，
則使電子從價帶躍遷到導帶形成電子。
同時，
價帶留下相應的空穴，
導致電子空
穴仍留在半導體內，并參與導電在外電場作用形成的電流。
?
除金屬外，
多數絕緣體和半導體都有光電效應，
半導體尤為顯著，
根據光導
效應制造的光電元件的固有入射光頻率，當其光照在光電阻上時，導電性增強，
電阻值下降。光強度愈強，其阻值愈小，若停止光照，其阻值恢復到原阻值。
?
半導體受光照射產生電動勢的現象稱為光生伏特效應，
據此效應制造的光電
器件有光電池，光電二極管，管控晶閘管和光耦合器等。
?
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1、光電傳感器的現狀及發展與應用學院： *學院專業班級： * 姓名： *學號： 201*8201*年4月15日摘要時代在進步，社會在發展，光電子已經變成人們生活中不可缺少的一部分，近年來光電傳感器的發展也十分迅速，現在，本文將介紹光電傳感器的基礎知識和它的現狀、發展還有應用。關鍵字：光電傳感器 知識 發展 應用引言在科學技術高速發展的現代社會中，人類已經入瞬息萬變的信息時代，人們在日常生活，生產過程中，十分依靠光電子器件。由于微電子技術，光電半導體技術，光導纖維技術以及光柵技術的發展，使得光電傳感器的技術不斷取得突破,應用也越來越廣泛。一、光電傳感器的基礎知識1、光電傳感器的含義光電傳感器是采用光
2、電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。2、結構3、概述光電傳感器是各種光電檢測系統中實現光電轉換的關鍵元件，它是把光信號（紅外、可見及紫外光輻射）轉變成為電信號的器件。光電檢測方法具有精度高、反應快、非接觸等優點，而且可測參數多，傳感器的結構簡單，形式靈活多樣，因此,光電傳感器在檢測和控制中應用非常廣泛。光電傳感器是以光電器件作為轉換元件的傳感器。它可用于檢測直接引起光量變化的非電量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來檢測能轉換成光量變化的其他非電量，如
3、零件直徑、表面粗糙度、應變、位移、振動、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態的識別等。光電式傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠等特點，因此在工業自動化裝置和機器人中獲得廣泛應用。近年來，新的光電器件不斷涌現，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進一步應用開創了新的一頁。4、光電傳感器的工作原理光電傳感器是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現控制的。光電傳感器在一般情況下，有三部分構成，它們分為：發送器、接收器和檢測電路。發送器對準目標發射光束，發射的光束一般來源于半導體光源，發光二極管(LED)、激光二極管及紅外發射二極管。光束不間斷地發射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管
4、、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應用該信號。此外，光電開關的結構元件中還有發射板和光導纖維。三角反射板是結構牢固的發射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準確地從反射板中返回，具有實用意義。它可以在與光軸0到25的范圍改變發射角，使光束幾乎是從一根發射線，經過反射后，還是從這根反射線返回。5、光電傳感器的分類和工作方式光電元件有光敏電阻、光電二極管、光電三極管、發光二極管（LED）、光電倍增管、光電池、光電耦合器件等。由光通量對光電元件的作用原理不同所制成的光學測控系統是多種多樣的，按光電元件（光學測控系統
5、）輸出量性質，光電式傳感器可分二類，即模擬式光電傳感器和脈沖（開關）式光電傳感器；模擬式光電傳感器按被測量（檢測目標物體）方法又可分為透射（吸收）式、漫反射式、遮光式（光束阻擋）三大類。二、光電傳感器的現狀及應用1、發展及現狀1839年A.E.貝可勒爾發現當光線落在浸沒于電介液中的兩個金屬電極上，它們之間就產生電勢，后來稱這種現象為光生伏特效應2。1873年W.史密斯和Ch.梅伊發現硒的光電導效應2。1887年H.R.赫茲發現外光電效應2。基于外光電效應的光電管和光電倍增管屬真空電子管或離子管器件，曾在5060年代廣泛應用，直到目前仍在某些場合繼續使用。光電傳感器(光電開關)市場在過去的三年里
6、經歷了猶如過山車般的跌宕起伏。如今該市場回到了類似之前平穩的發展狀態。雖然光電傳感器市場極其依賴的投資環境近來已經變得愈發惡劣，但ARC依然對該市場在未來幾年的發展持樂觀態度。2、應用實例、條形碼掃描筆當掃描筆頭在條形碼上移動 時，若遇到黑色線條，發光二極管的光線將被黑線吸收，光敏三 極管接收不到反射光，呈高阻抗， 處于截止狀態。當遇到白色間隔 時，發光二極管所發出的光線， 被反射到光敏三極管的基極，光敏三極管產生光電流而導通。 整個條形碼被掃描過之后，光敏三極管將條形碼變形一個個電脈沖信號，該信號經放大、整 形后便形成脈沖列，再經計算機 處理，完成對條形碼信息的識別。、測量工件表面的缺陷用光
7、電傳感器測量工件表面缺陷的工作原理如圖1 所示，激光管1 發出的光束經過透鏡2 和3 變為平行光束，再由透鏡4 把平行光束聚焦在工件7的表面上，形成寬約0.1mm 的細長光帶。光欄5 用于控制光通量。如果工件表面有缺陷( 粗糙、裂紋等) ，則會引起光束偏轉或散射，這些光被硅光電池6 接收，即可轉換成電信號輸出。、產品計數器 產品在傳送帶上運行時，不斷地遮擋光源到光敏器件 間的光路，使光電脈沖電路產生一個個電脈沖信號。產品每遮光一次，光電脈沖電路便產生一個脈沖信號，因此，輸出的脈沖數即代表產品的數目。該脈沖經 計數電路計數并由顯示電路顯示出來。、光電式煙霧報警器沒有煙霧時，發光二極管發出的光線直
8、線傳播，光電三極管沒有接收信號，沒有輸出;有煙霧時，發光二極管發出的光線被煙霧顆粒折射，使三極管接受到光線，有信號輸出，發出報警。、測量轉速 在電動機的旋轉軸上涂上黑白兩種顏色，當電動機轉動時，反射光與不反射光交替出現，光電元件1相應地間斷接收光的反射信號，并輸出間斷的電信號，再經放大器及整形電路2放大整形輸出 方波信號，最后由電子數字顯示器輸出電機的轉速。三、光電傳感器的新發展1、用于目標跟蹤和坐標定位256光電管陣列四象限CMOS光電傳感器2、光敏象限陣列與磁敏線陣列兼容CMOS數模混合傳感器集成電路3、光電檢測傳感器陣列在運動物體檢測中的應用4、應用光電二極管陣列的SPR生物傳感器微弱信號檢測四、結束語總之，近年來光電傳感器的發展越來越迅速，它的種類、性能都在變多變好；光電傳感器的研究及產品的開發應用在國內外相關領域內受到了極大關注和重視。有理由相信：當光電傳感器技術產生較快的發展時，必將為信息技術領域及其他技術領域的新發展、新進步帶來新的動力與活力。參考文獻【1】 光電傳感器的工作原理【2】光電傳感器技術的新發展及應用謝望，天津工業大學機電學院 【3】光電傳感器應用領域介紹 中國移動物聯網【4】光電檢測傳感器陣列在運動物體檢測中的應用 維普期刊資源【5】傳感器原理及工程應用 常健 程繼紅 西安電子科技大學出版社
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