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近日,重庆市原市长黄奇帆在中国宏观经济论坛季度论坛上发表主题发言,发言中黄奇帆大胆提出了未来二三十年万亿美元级别的五大件黄奇帆被誉为“最懂经济的市长”,在其任内,重庆市的GDP增长速度在全国领先,而且房价得到了有效的控制。
小编发现,这5大市场,均与传感器密切相关,有些目前已成为传感器的关键市场之一,传感器是其中的核心产业链。我们来看看这“五大件”,以及传感器在产业链中的未来发展。今后二三十年,能够形成万亿美元级别市场的“五大件”,大体上现在已经出现雏形本小节内容截取自黄奇帆在中国宏观经济论坛季度论坛上发表在事实上,全世界每隔二十到三十年就会产生四到五个代表性的耐用消费品,进入全世界所有国家的千家万户,成为风靡一时的消费主流。不管在中国、亚洲、欧洲、美国都是如此。
比如五十年代到七十年代是手表、自行车、缝纫机、收音机等。
八九十年代是空调、电视机、冰箱、洗衣机等。
新世纪以来二十年,在中国是手机、笔记本电脑、液晶面板电视机、汽车等。
这些产品的全球市场规模往往都超过万亿美元,在中国就是万亿人民币。
哪个国家、哪个城市能够把这些产业发展起来形成集群,就会在国际竞争中走在前列。
当下,我们不是要着眼于过去二十年已经形成的四、五个产业链集群互相竞争,更重要的是要抓住未来的四大件、五大件。
今后二三十年,能够形成万亿美元级别市场的“五大件”,大体上现在已经出现雏形,出现五个方向:一是无人驾驶的新能源汽车。
二是家用机器人。
三是头戴式AR/VR眼镜或头盔。
四是柔性显示。
五是3D打印设备。
要围绕这些重点产业形成一批国内具有全球竞争力的产业链集群,形成一批能够在全球去布局的龙头代工组织企业,特别是能够形成四五个新产业的链头企业。总之,稳定产业链、供应链,中国稳有基础,进有所取。假以时日,不仅能够构建中国本土更具韧性和竞争力的产业链体系,而且还有一批能在全球布局产业链、供应链的龙头企业和链头企业。黄奇帆认为,未来二三十年,无人驾驶的新能源汽车、家用机器人、头戴式AR/VR眼镜或头盔、柔性显示、3D打印设备这五大产业,将会形成万亿美元级别的市场。这些产业,目前都已经初具规模,并且表现出蓬勃发展的势头。这些产业的核心产业链有哪些?传感器正是其中最关键的产业链环节之一,中国传感器企业们应该抓住这些产业的战略机会!无人驾驶新能源汽车中的传感器:国产仅2%,存在巨大补足空间整体来看,无人驾驶新能源汽车的产业链可以分为感知、决策、执行三个层面。包括环境信息感知、车辆信息感知、高精度地图等,涉及的环节包括摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、传感器等。同时,车辆通过高精度地图来获取实施路况信息,并通过汽车通讯传达至决策层。▲中国无人驾驶汽车产业链厂商(来源:中商产业研究院)可见,传感器是无人驾驶汽车产业链核心部件,包括环境信息感知:激光雷达、超声波雷达、毫米波雷达、摄像头;车辆信息感知:胎压传感器、尾气排放传感器、座舱气体检测传感器、温度传感器、IMU惯性测量单元……等。
一辆普通家用轿车上大约安装了近百个传感器,豪华轿车上的传感器数量多达200个,而无人驾驶新能源汽车上的传感器将超过300个,汽车传感器需求呈持续增加的趋势。
但除激光雷达外,我国车规级传感器与国外水平差距巨大,据《中国传感器发展蓝皮书》数据显示,国产汽车传感器仅占市场2%,其余98%汽车传感器市场为国外品牌,如博世、法雷奥、大陆、电装等传统汽车传感器巨头。激光雷达由于是新兴市场,我国企业起步并不比国外慢,目前已经形成禾赛科技、速腾聚创、华为、大疆览沃、镭神智能、北科天绘、北醒光子等一批掌握技术自主知识产权的国产激光雷达企业。总体来说,建立国产无人驾驶新能源汽车产业链、供应链,国产传感器存在巨大补足空间。
中国电子学会将机器人划分为工业机器人、服务机器人和特种机器人三类。其中,服务机器人是指为人类提供必要服务的机器人,主要分为家用服务机器人、医疗服务机器人和公共服务机器人。2017年以来全球服务机器人行业市场规模持续增长,初步估算2021年达到125亿美元,较2020年增长32.35%,连续两年增速超过20%。2021年中国服务机器人市场规模超过300亿元,达到302.6亿元,较2020年增长36.18%,处于快速增长阶段。服务机器人市场中,家用机器人占比约48%左右,是最大市场。
服务机器人产业链包括上游核心零部件、中游技术模块和本体制造、下游终端用户。核心零部件包括:AI芯片、传感器、控制器、减速器、伺服电机等。▲服务机器人核心产业链
传感器是家用机器人核心零部件,主要用于室内定位、环境感知、人机交互等方面。服务机器人通过激光雷达、毫米波雷达、超声波传感器、摄像头等传感器来感知周围环境,并依托SLAM等技术进行室内实时定位与路线规划。人脸识别、物体识别等需要用到各种视觉传感器,语音交互需要用到MEMS麦克风等。下图是来自日本知名传感器企业TDK的机器人传感器结构示意图,可见机器人所用到的传感器种类繁多,有检测位置的运动传感器、检测物料的气压传感器、检测障碍物的超声波TOF传感器、检测室内环境的气体传感器和温度传感器、检测电池电流的电流传感器、检测角度和位置的霍尔传感器和磁阻传感器等等:
无论是任何机器人,对于传感器的需求都是巨大的,传感器赋予机器人以人的五官感知能力。目前在家用机器人传感器上,我国具有全供应链的产品,但在某些核心传感器和指标、参数上,距离国外品牌仍有一定差距。
虚拟现实(VR)是虚拟场景的封闭式体验,而增强现实(AR)体验会将数字元素叠加到现实世界的对象和背景上,下图是AR、VR设备的一些区别。随着2020 年后疫情推动居家需求,以 Oculus 为代表的 VR 、AR产品需求增长强劲,根据测算,全球 VR/AR 市场规模接近千亿,AR 与内容应用成为首要增长点,预计 2024 年将达到近 5000 亿元。AR/VR头戴式眼镜或头盔设备,是目前AR/VR设备的主流形式,其硬件构成主要有芯片、传感器、显示器、光学器件、电池等零部件。其中,传感器是AR/VR设备的核心零部件,有手势传感器、眼动追踪传感器、MEMS麦克风/阵列、光敏传感器、光纤传感器、惯性传感器等,主要用于提供各种交互感知功能。我国已形成较为齐全的AR/VR零部件产业链,在传感器方面,汇顶科技、歌尔股份、敏芯股份、赛微电子、睿创微纳等国产企业都是重要的供应商。但在某些领域,国产传感器仍有欠缺,譬如高性能IMU(惯性测量单元)、高精度的陀螺仪,加速度计和磁传感器等。柔性显示是指由柔软材料制成的可变形、可弯曲的显示装置,是柔性电子技术应用的一种,另一种是柔性传感器。,全固态薄膜结构,另外柔性液晶显示(LCD) 也在同步发展中,但性价比较低。作为新型显示技术的一种,OLED(organic light emitting diode)是一种以有机薄膜作为发光体的自发光显示器件,而柔性OLED 以柔韧性好、具有良好透光性的材料代替普通的OLED 玻璃衬底,其结构和发光原理与普通玻璃衬底的OLED 器件相似。
▲柔性显示效果
柔性显示是当前刚性显示技术的未来发展趋势,目前三星、京东方、LG等显示面板企业,已开始基于柔性基地量产柔性显示面板。柔性显示在手机、电视、可穿戴设备、车载显示器、AIO、VR 等消费电子领域,对航空航天、军事、工业等领域的发展具有重大的促进作用。伴随柔性显示技术发展的,还有柔性传感器。柔性传感器是指采用柔性材料制成的传感器,在医疗电子、环境监测和可穿戴等领域有广阔应用场景。同时,柔性传感器也是实现电子皮肤的基础,是构建元宇宙的重要组成技术。Facebook一改名Meta就立马宣布基于柔性传感器研制“电子皮肤”,可见柔性传感器的重要性。关于柔性传感器相关介绍,可参看《柔性显示与柔性传感器等技术,是实现元宇宙等未来概念的重要基础性技术。
增材制造技术又称为3D打印技术,是以数字模型为基础,将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术,是智能制造的重要组成部分。经过30多年的发展,3D打印行业已经形成一条比较完成的产业链,包括上游的各类原材料、中游的3D打印设备及服务,航空航天、汽车、医疗、教育等众多下游应用领域。其中,3D打印设备是国内3D打印产业中产值最大的环节,目前大约占整个行业总产值的40%-50%;从国内的3D打印市场来看,设备环节的进口替代大幕已经开启,在存量市场上,联泰、铂力特、华曙等3家企业的合计占有率已达到27.9%(主要是工业级3D打印机);3D打印设备拥有大量的嵌入式传感器件或传感器,包括摄像头、温湿度传感器、风速传感器、激光传感器等等,用于自动机床调平、逐层跟踪、光学对准、环境验证等应用。譬如美国金属 3D 打印机制造商 Velo3D 推出一款的新机器 - Sapphire XC 1MZ,它是市场上最大的椭圆形工作区域之一,号称集成了近1000个传感器。DLP技术最早应用在投影仪中,之后数字光刻应用、医疗扫描产品等相继引入该技术,现在已成为3D打印的主要技术之一。目前,我国3D打印设备核心器件,如高光束质量激光器及光束整形系统、高速扫描系统、大功率激光扫描振镜、动态聚焦镜等精密光学器件等,存在对进口产品的依赖,尤其是激光器及扫描振镜。从上文分析中我们可以看到,黄奇帆提出的无人驾驶新能源汽车、家用机器人、头戴式AR/VR眼镜或头盔、柔性显示、3D打印设备等5大产业,具有广阔的市场空间,并且涉及的产业链、供应链巨大,可以带动大量就业,成长为支柱性产业。在这些产业中,传感器处于核心供应链位置。但因为我国传感器产业的落后,在无人驾驶新能源汽车领域,国产传感器仅占2%左右市场,其他领域也同样不容乐观,国产传感器存在巨大补足空间。未来这五大产业或将成长为万亿美元的市场,但这其中作为核心产业链的国产传感器,以及其他国产核心器件,能瓜分到多少蛋糕呢?切莫成为“组装厂”,复蹈今日电子产业、汽车产业等关键技术被卡脖子、大头利润被收割前辙。