空氣質(zhì)量正成為一項(xiàng)重要的環(huán)境問(wèn)題。污染會(huì)降低我們吸入的空氣質(zhì)量，進(jìn)而導(dǎo)致身體健康問(wèn)題。例如糟糕的空氣會(huì)加重過(guò)敏和呼吸系統(tǒng)疾病，如引發(fā)哮喘。
顛覆性技術(shù)和新興應(yīng)用將使氣體傳感器市場(chǎng)一路飆升!
氣體傳感器的大規(guī)模市場(chǎng)應(yīng)用一觸即發(fā)
空氣質(zhì)量正成為一項(xiàng)重要的環(huán)境問(wèn)題。污染會(huì)降低我們吸入的空氣質(zhì)量，進(jìn)而導(dǎo)致身體健康問(wèn)題。例如糟糕的空氣會(huì)加重過(guò)敏和呼吸系統(tǒng)疾病，如引發(fā)哮喘。此外，某些日常活動(dòng)可能會(huì)釋放出有害氣體，在極端情況下，類似一氧化碳的有害氣體會(huì)導(dǎo)致死亡。因此，氣體傳感器吸引了越來(lái)越多廠商的興趣。氣體感測(cè)并不是一項(xiàng)新技術(shù)，集成氣體傳感器的氣體探測(cè)設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用于國(guó)防和工業(yè)安全，并形成了一個(gè)高度管制和成熟的市場(chǎng)。但是人類社會(huì)面臨的空氣質(zhì)量問(wèn)題，以及環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷增強(qiáng)，為氣體傳感器創(chuàng)造了新的應(yīng)用和市場(chǎng)機(jī)會(huì)，包括消費(fèi)類產(chǎn)品(如智能家居、可穿戴設(shè)備和智能手機(jī))、建筑物和汽車(室內(nèi)和車內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè))。
根據(jù)我們市場(chǎng)調(diào)研，目前氣體傳感器市場(chǎng)主要受暖通空調(diào)(HVAC)驅(qū)動(dòng)增長(zhǎng)，而未來(lái)將受消費(fèi)類應(yīng)用驅(qū)動(dòng)增長(zhǎng)。2014年，氣體傳感器市場(chǎng)規(guī)模為5.6億美元，預(yù)計(jì)2021年將達(dá)到9.2億美元，未來(lái)五年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為7.3%。如果氣體傳感器在消費(fèi)類產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用，那么2021年的市場(chǎng)營(yíng)收上浮6500萬(wàn)美元也是可能的。
2014-2021年氣體傳感器市場(chǎng)營(yíng)收預(yù)測(cè)
本報(bào)告指出有多種因素驅(qū)動(dòng)氣體傳感器市場(chǎng)增長(zhǎng)：
* 受到更好的能源管理需求驅(qū)動(dòng)，氣體傳感器在建筑市場(chǎng)將實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)，未來(lái)五年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為13.6%，2021年市場(chǎng)營(yíng)收約為億美元。
* 醫(yī)療行業(yè)正需要高靈敏度哮喘檢測(cè)傳感器、用于呼吸控制的氧氣傳感器。
* 消費(fèi)類應(yīng)用，如智能家居、可穿戴設(shè)備和智能手機(jī)，正在推動(dòng)新型MEMS氣體傳感器發(fā)展，以降低成本和功耗、減小尺寸。
* 由于人們對(duì)室外空氣質(zhì)量控制的渴望，環(huán)境保護(hù)市場(chǎng)未來(lái)五年的復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)19%。
* 交通運(yùn)輸市場(chǎng)主要由氧氣傳感器驅(qū)動(dòng)發(fā)展，未來(lái)的目標(biāo)是努力減少汽車排放污染。
消費(fèi)類市場(chǎng)是非常有吸引力的，因?yàn)樗梢援a(chǎn)生很大的市場(chǎng)，當(dāng)然這取決于用戶使用情況、產(chǎn)品成本和技術(shù)成熟度。如今，智能手機(jī)行業(yè)已經(jīng)徹底改變了傳感器產(chǎn)業(yè)，集成了種類繁多的傳感器。同樣地，氣體傳感器也可以集成于智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備中。例如深圳市卡卓無(wú)線信息技術(shù)有限公司(K-Free)手機(jī)設(shè)計(jì)方案采用了Cambridge CMOS Sensors(簡(jiǎn)稱CCS)的全數(shù)字架構(gòu)MEMS氣體傳感器CCS811。該傳感器可以感測(cè)揮發(fā)性有機(jī)化合物(volatile organic compounds，VOC)，如家具產(chǎn)生的甲醛，甚至還能作為警察檢測(cè)酒駕的呼吸測(cè)試器。
本報(bào)告假設(shè)了氣體傳感器在消費(fèi)類應(yīng)用中可能出現(xiàn)的三種情形：
* 現(xiàn)實(shí)情形(Realistic scenario)：未來(lái)幾年，智能手機(jī)集成氣體傳感器的“步伐”緩慢，只有二線和三線智能手機(jī)廠商使用氣體傳感器。
* 樂(lè)觀情形(Optimistic scenario)：2016年，某些主流智能手機(jī)集成了氣體傳感器，并在未來(lái)五年日益普及。該情形取決于技術(shù)成熟度和成本。
* “過(guò)山車”情形(“Rollercoaster” scenario)：2016年，某些主流智能手機(jī)集成了氣體傳感器，但是一年后，由于沒(méi)有明確的用戶需求，氣體傳感器又被剔除。例如三星Galaxy S3首次集成了濕度傳感器，但一年之后發(fā)布的Galaxy S4卻剔除了濕度傳感器。
我們的樂(lè)觀情形預(yù)計(jì)2021年氣體傳感器市場(chǎng)的出貨量為3.5億顆。
一個(gè)非常分散的市場(chǎng)
氣體傳感器有著廣泛的應(yīng)用，但是每種應(yīng)用都有自己的技術(shù)要求，如被測(cè)氣體類型、靈敏度、選擇性、響應(yīng)時(shí)間、壽命和功耗。每種應(yīng)用也有自己的商業(yè)需求，包括法規(guī)、目標(biāo)價(jià)、市場(chǎng)成熟度、競(jìng)爭(zhēng)情況。
本報(bào)告采用獨(dú)特的方法來(lái)分析氣體傳感器的六大細(xì)分市場(chǎng)：
* 消費(fèi)類市場(chǎng)：氣體傳感器集成到消費(fèi)電子產(chǎn)品中，包括智能家居、可穿戴設(shè)備和智能手機(jī)
* 暖通空調(diào)市場(chǎng)：用于室內(nèi)/車內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)的氣體傳感器
* 交通運(yùn)輸市場(chǎng)：用于汽車尾氣測(cè)量或重型車輛發(fā)動(dòng)機(jī)控制的氣體傳感器
* 醫(yī)療市場(chǎng)：在治療護(hù)理時(shí)，用于呼吸分析的氣體傳感器
* 國(guó)防和工業(yè)安全市場(chǎng)
* 環(huán)境市場(chǎng)：用于監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量和污染情況的氣體傳感器
氣體傳感器技術(shù)和商業(yè)需求
氣體傳感器的技術(shù)之爭(zhēng)
氣體傳感器技術(shù)紛繁復(fù)雜，有九種不同的方法。一般情況下，選擇何種氣體傳感器技術(shù)取決于價(jià)格、尺寸、功耗、靈敏度和響應(yīng)時(shí)間。
金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)技術(shù)應(yīng)用較廣，涵蓋醫(yī)療、交通運(yùn)輸、暖通空調(diào)、消費(fèi)類產(chǎn)品，并且使用壽命長(zhǎng)(5~10年)。催化(Catalytic)和電化學(xué)(electrochemical)技術(shù)是“老”技術(shù)，且使用壽命短(5年以下)，主要用于國(guó)防和工業(yè)安全。
光學(xué)技術(shù)具有最高的精確度和最長(zhǎng)的使用壽命，但是由于成本過(guò)高和環(huán)境惡劣，并沒(méi)有廣泛地應(yīng)用于交通運(yùn)輸，而是獲得暖通空調(diào)的“青睞”，尤其是非色散紅外傳感器(NDIR)。隨著集成度進(jìn)一步提高，光學(xué)技術(shù)還將打開便攜式工業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)的市場(chǎng)。光學(xué)技術(shù)，如NDIR、傅立葉變換紅外(FTIR)、化學(xué)發(fā)光(chemiluminescence)和微色譜法(microchromatography)，是很準(zhǔn)確的，但是較為笨重和昂貴，某些情況下，功耗也較高。如果NDIR采用光電二極管和LED時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)極低的功耗。
MEMS不是一項(xiàng)新的檢測(cè)原理，而是一個(gè)新的制造平臺(tái)，使得現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)一步小型化：
* 采用MOS技術(shù)的公司：Micronas、Microsens、ams、Synkera、CCS、KWJ Engineering、Figaro
* 采用IR技術(shù)的公司：CCS、eLichens
* 采用色譜法的公司：Spectral Engines、APIX、EcoLogicSense
氣體傳感器技術(shù)及相關(guān)廠商分布圖(使用壽命 vs. 應(yīng)用)
新進(jìn)廠商期望獲得市場(chǎng)份額
消費(fèi)類市場(chǎng)巨大的需求量是很有吸引力的。對(duì)于此類應(yīng)用，傳感器需要良好的靈敏度、可靠性、低成本、小尺寸和低功耗。MOS技術(shù)似乎是成本和尺寸方面的最佳選擇，適合可穿戴設(shè)備和智能手機(jī)。然而，智能手機(jī)中的傳感器越來(lái)越多，功耗也變得越來(lái)越重要。因此，傳感器還需要非常低的功耗。此外，MOS傳感器的靈敏度也不是很好。好消息是，基于NDIR技術(shù)的氣體傳感器在減小尺寸方面取得長(zhǎng)足進(jìn)步，有機(jī)會(huì)挑戰(zhàn)MOS傳感器在消費(fèi)類應(yīng)用領(lǐng)域的地位。目前，NDIR氣體傳感器已經(jīng)在智能家居產(chǎn)品中獲得應(yīng)用。
氣體傳感器的新進(jìn)廠商將帶來(lái)基于MEMS和光學(xué)集成平臺(tái)的創(chuàng)新方法，采用無(wú)晶圓廠(Fabless)模式，依靠代工廠實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。例如，CCS與X-Fab、TSMC合作;Spectral Engines與VTT合作。因此，氣體傳感器為半導(dǎo)體和MEMS代工廠帶來(lái)新的商業(yè)機(jī)會(huì)。此外，半導(dǎo)體委外封測(cè)代工廠(OSAT)也可以為氣體傳感器提供創(chuàng)新的封裝技術(shù)。本報(bào)告中也包含一份全面的氣體傳感器新進(jìn)廠商名單。
