松下传真机传感器 全球五大传感器顶尖国家到底是谁？

全球五大传感器顶尖国家到底是谁？

著名杂志《福布斯》之前做过评选，其中列出改变世界和人们生活的10大科技产品，值得一提的是，传感器列排在十大科技首位。日本商业界有句话：谁支配了传感器、谁就支配了新时代。2018年美国麻省理工大学在评选全球突破性技术时，特别将“智慧传感城市” 列为十大最具代表性的技术之一，说起“智慧城市”未来十年，它将消耗掉400亿个传感器！

传感器是现代科技的前沿技术，被认为是现代信息技术的三大支柱之一，也是全球公认的最具有发展前途的高技术产业。日本把传感器技术列为十大技术之首。日本工商界人士曾经声称“支配了传感器技术就能够支配新时代”。日本对开发和利用传感器技术相当重视并列为国家重点发展6大核心技术之一。

早在2020年全球传感器的市场规模约为1606.3亿美元，智能传感器的市场规模为358.1亿美元，值得一提的是，随着全球智能化应用和传感器行业的持续发展，预计2028年将达到3457.7亿美元。

全球共有约31000种传感器。其中，中国约有22000种。在产业布局方面，美国统计报告显示，全球约有6500多家，其中中国约有1200家。根据2020年全球工业智能传感器市场按产品类型产品数量占比排在前十位的分别是压力、液位、温度、光电、编码器、接近、超声波、流量、视觉/图像、振动。其中：压力、液位智能传感器产品数量各占8.0%；温度、光电、解码器智能传感器产品数量各占7.0%；接近、超场波、流量智能传感器产品数量各占6.0%；视觉/图像、加速度智能传感器产品数量各占5.0%。

《中国传感器行业现状分析与发展前景展望报告》显示：传感器技术是一项当今世界令人瞩目的迅猛发展起来的高新技术之一，也是当代科学技术发展的一个重要标志，它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱之一。

工信部电子元器件行业发展研究中心总工程师、中国传感器与物联网产业联盟副理事长郭源生谈及传感器的基础共性技术，他说总共有15项。尤其在基础技术产业方面，我们与美国还存在着10到15年的差距。值得一提的是，在应用科学上，中国远远领先世界，但在基础产业上，应该承认存在着很大差距。比如集成电路，最大发达国家已经到3纳米了，而我们14纳米芯片还没法完全实现量产。下面重点介绍全球顶尖的传感器强国如下：

一、美国

美国是全球传感器顶尖强国之一。赛迪顾问之前在世界传感器大会上介绍了2021年全球传感器TOP10企业排名情况，这个名单按销售额对全球主要传感器企业进行了统计，数据来自赛迪顾问产业大脑。 其中，美国企业占据4席，亚洲企业仅有一家，德国企业占据第一。可见美国传感器产业的实力。

全球传感器市场主要由美国、德国、日本的几家巨头公司把控。比如美国、日本、德国及中国合计占据全球传感器市场份额的72%。

值得一提的是，美国在1987年，加州大学发明了基于表面牺牲层技术的微马达，引起国际学术界的轰动，由此MEMS进入新纪元。值得一提的是，美国是MEMS产业、技术和产品的发源地，其发展水平世界领先。尤其是上世纪60年代，斯坦福等大学就从事MEMS领域的研究开发，佐治亚理工学院和美国加利福尼亚大学洛杉矶分校等众多美国大学几乎都建立有自己的MEMS晶圆生产线。美国麻省理工学院、斯坦福大学、加利福尼亚大学伯克利分校、凯斯西储大学等还开发用于MEMS研究的设备、仪器等，支撑其技术研究。

美国拥有全球主要的MEMS传感器公司：比如德州仪器（TI）、模拟器件（ADI）、飞思卡尔、楼氏电子（Knowles）、SiTime、惠普、IMT、SiliconMicrostructures（SMI）、GEInfrastructureSensing等。大部分半导体制造公司同时具有MEMS生产加工的业务。

据智研咨询发布的《2022-2028年中国智能传感器行业市场深度分析及发展趋向分析报告》：早在2020年北美智能传感器产业占43.3%，为全球最高；欧洲智能传感器产业占29.7%，为全球第二；亚太（除日本）智能传感器产业占6.2%；日本智能传感器产业占19.8%；其他国家/地智能传感器产业占1.0%

与全世界生产的超过2万种产品品种相比，我们国内仅能生产其中的约1/3，且整体技术含量也相对较低，是急需攻坚改变的一个技术发力点。

值得一提的是，美国早在80年代就已经声称世界已进入传感器时代，比如美国早在80年代初就成立了国家技术小组（BGT），帮助政府组织和领导各大公司与国家企事业部门的传感器技术开发工作。 特别是在美国国家长期安全和经济繁荣至关重要的22项技术中，曾经有6项与传感器信息处理技术直接相关。尤其在关于保护美国武器系统质量优势至关重要的对项关键技术之中，8项为无源传感器。再比如美国空军2000年举出15项有助于提高21世纪空军能力关键技术，传感器技术名列第二。

美国著名的传感器巨头霍尼威尔公司的固态传感器发展中心每年用于设备投资就达到5000万美元，其中拥有包括计算机辅助设计、单晶生长、加工、图形发生器,对步重复照像、自动涂胶和光刻、等离子刻蚀、溅射、扩散、外延、蒸镀、离子注入化学气相沉积、扫描电镜、封装和屏蔽动态测试等最先进的成套设备和生产线,而且是大约每三年左右就要更新其中大部分仪器设备，霍尼韦尔声称，如此投入才能保证其技术达到全球领先水平。

美国十分重视传感器的工艺研究。传感器原理是不保密的,而最值得保密的是工艺。因为传感器不仅仅是一般的工业产品，而且是一种完美的工艺品之佳作。特别是在研发方面，美国大约有1,300家生产和开发传感器的厂家，100多个研究院所和院校。

美国的传感器研究和应用已呈现出以下三大趋势：首先是MEMS工艺量产化。美国近20多年来，硅谷以MEMS工艺技术为基础，根据不同行业和功能的需求，展开了不同封装结构的各种传感器产品创新，解决了传感器作为“工业工艺品”的制造难题。尤其是现在可以做到完全量产了；其次是智能化和网络化，即实现无线化、节点化；再次是微能量获取技术。值得一提的是，美国正在研究把光能、风能、电磁能辐射等这些微能量收集起来，给传感器长期供电。MEMS工艺能将传感器变成肉眼观察不到的电子灰尘，它可以像蒲公英一样漂浮，甚至滞留在空中，从而无限地获取能量、采集数据。

美国拥有的传感器世界级巨头：

1、通用电气（GE）： 是全球知名传感器厂商，是先进测量和基于传感器的技术解决方案的全球领导者。GE设计和生产用于测量温度、压力、液位、湿度、气体浓度和流量的精密仪器和系统，适用于最苛刻的客户应用。GE旗下汇聚多个豪华传感器品牌阵营，包括：德鲁克（Druck，世界最大压力传感器厂商之一）、General Eastern（露点湿度传感器领导者之一）、Kaye、NovaSensor、Panametrics、Telaire、Thermometrics 和 Ruska 等。

2、霍尼韦尔： 全球传感器行业巨头，霍尼韦尔传感物联事业部提供超过三万种的产品。 霍尼韦尔也是全球MEMS传感器主要厂商之一。

3、德州仪器： 全球以开发、制造、销售半导体和计算机技术闻名于世，德州仪器是世界第三大半导体制造商，仅次于因特尔，三星;是蜂窝手机的第二大芯片供应商，仅次于高通；同时也是在世界范围内的第一大数字信号处理器(DSPs)和模拟半导体组件的制造商。德州仪器制造了世界上第一个商用硅晶体管。1954年，TI研发制造了第一台晶体管收音机，1958年，在TI中新研究实验室工作的JackKilby发明了集成电路。1961年，TI为美国空军制造了第一台集成电路电脑。50年代末期，TI开始研究红外线技术，随后TI涉足制造导弹和炸弹的雷达系统，导航和控制系统。世界上第一台便携式计算器由TI于1967年发明。

4、艾默生： 全球著名传感器制造商，其传感器主要应用于工业自动化领域，Rosemount™、Paine™ 和 Roxar™等系列传感器、仪器在业界享有盛名，是全球工业自动化传感器领导者之一。

美国模拟器件公司：是全球著名的一家美国的跨国半导体装置生产商，是世界上历史最悠久的半导体公司之一。美国模拟器件公司专为消费与工业产品制造ADC、DAC、MEMS与DSP芯片。该公司于1965年由RayStata与MatthewLorber所创立。　　　　　　

5、飞思卡尔： 飞思卡尔半导体是全球领先的半导体公司，专注于嵌入式处理解决方案。是美国的半导体生产厂商。飞思卡尔还是第一个将MRAM商业化的厂商。

6、Kionix： 成立于1993年，是位于美国纽约州伊萨卡的一家私有公司。公司是在最初由康奈尔大学研发的高深宽比硅微加工技术方面的先驱，今日在MEMS产品设计、工艺制程和品质控制方面享有全球声誉。公司提供的MEMS惯性传感器是业界最多元化的系列之一。

7、楼氏声学公司： 全球领先的微型声学技术供应商。楼市集团总部位于美国伊利诺伊州的艾塔斯卡(Itasca)，是世界上领先的高灵敏、微型麦克风与扬声器的制造商。

8、Akustica： 是博世集团旗下全球唯一采用互补式金属氧化物半导体(CMOS)制程制造微机电系统麦克风的设计公司。该公司于2001年成立于宾夕法尼亚州的匹兹堡，创始人为Ken Gabriel，2009年被博世集团收购。

9、SiTime公司： 北美地区增长最快的半导体公司之一。SiTime曾经拥有100项专利，对于MEMS和类比IC设计业者形成技术进入的门槛。

10、惠普公司： 世界上最大的科技企业之一，在打印及成像领域和IT服务领域都处于领先地位。是一家来自美国帕罗奥多的资讯科技公司，由威廉˙休利特及大卫˙帕卡德两位斯坦福大学毕业生于1939年所创办。　

11、美国IMT公司： 是美国最大的纯MEMS代工厂，在美国加州圣巴巴拉市拥有约30000平方英尺的100级超净室，在MEMS设计和制造领域有超过14年的经验，从市场占有率上来看IMT优势尽显。

12、SMI公司： 全球著名传感器公司。曾致力于MEMS硅压力传感芯片的研发和生产。

二、德国

德国是享誉世界的传感器制造强国，是世界传感器三大巨头国家之一。以德国为主的欧洲依然是汽车传感器的最大市场，曾经占全球汽车传感器市场份额的22.50%。CNPP品牌数据研究数据，世界传感器品牌指数排名前10名中的博世、SICK西克、西门子、英飞凌都是德国企业。 也就是说德国传感器企业在全球前10知名的传感器企业中，几乎占了一半，是其他国家的一倍！

众所周知，德国的工业实力有一半以上由中小企业贡献，这些中小企业占到了总数的99%，也是众多德国隐形冠军的隐匿之处。比如常用的温度传感器一般有两种——Pt100和热电偶，Pt100是一种以铂金电阻制作的温度传感器，世界上能生产薄膜式铂电阻核心部件的企业，之前不超过五家，而这其中德国就占了两家——Heraeus贺利氏、Jumo久茂，这两家企业是全球工业温度传感器细分领域的领军企业，是隐形的冠军。比如德国Sensitec公司是全球磁阻传感器领先企业之一，其磁阻传感器能够在+27℃到-133℃的温度范围之内正常工作，远超普通磁传感器，早2004年被用于火星探测车“勇气号”和“机遇号”上面，用于感测机械臂或者轮子的位置。

德国拥有十分众多的世界级传感器巨头，尤其是闻名遐迩的德国博世是世界上最大的传感器企业，也是世界上最大的MEMS传感器厂商。博世是一家典型的IDM厂商，博世所有 MEMS 传感器均在德国罗伊特林根 (Reutlingen)制造。

德国博世是全球多个细分传感器领域TOP1，包括汽车传感器、MEMS压力传感器、MEMS气体传感器等领域。博世的MEMS传感器涵盖惯性、环境、智能、光学、声学传感器 5 大类，是汽车制造、消费类电子、家用电器等 MEMS 制造商的一线顶尖领头羊，牢牢占据着全球汽车与消费电子两大市场。

值得一提的是，德国视军用传感器为优先发展技术， 德国传感器充分发挥了老牌工业强国的固有优势，再经德国制造商依托自有品牌声誉和技术研发、质量管理方面的优势进行整合，其产品的市场竞争力获得显著提升。德国一方面更加注意原材料成本的节约；重人力资本的投入，以便使产品保持技术上的领先，进而保持较高的市场占有率！

德国拥有的传感器世界级巨头：

1、西门子： 德国拥有闻名遐迩的传感器巨头西门子。西门子成立于1847年，是全球享誉世界的电子电气工程领域的领先企业，也是全球知名传感器制造厂商，拥有超过60年的传感器研发实力，西门子传感器质量十分优良。德国西门子传感器的特点同样包括“六化”：比如微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。西门子传感器广泛应用于工业自动化、HVAC设备等许多领域。

2、WI K A公司： 是国际压力和温度仪表市场上的著名公司，年营业额近5 亿欧元。全世界大概有3亿5千万套计量仪器是由WIKA公司生产的。

3、EPCOS AG / 爱普科斯公司： 爱普科斯有60%的产品在全球市场上处于领先地位。

4、First Sensor技术公司 ：First Sensor已经成为全球压力传感技术市场的企业领袖。于1999年从德国柏林科技大学的核心研究部门分离出来的。由于雄厚的技术力量，勇于创新的精神，对客户需求的精确把握和对属下员工的高度负责，。该公司集中致力于压力传感器的研究，已能将产品的最高工作温度提高到225 °C；年生产百万片压力传感器芯片，具有10万级到万级超净车间。

5、Balluff GmbH/ 巴鲁夫公司： 德国巴鲁夫公司成立于1921年，是世界范围内首屈一指的传感器制造商。

6、Hans TurckGmbH & Co. KG / 图尔克公司： 是世界上生产接近开关类传感器、工业现场总线、本安隔离栅及工业用各种快速接插件的最大专业公司之一。

7、Pepperl+Fuchs GmbH/ 倍加福公司： 倍加福公司是全球最著名也是最大的传感器专业公司之一，产品种类全，数量大，质量可靠。公司创建于1945年，于1958年向世界推出具有革命意义的第一代电感式传感器，成功应用于化工、石油行业。

8、SICK AG / 西克公司： 全球著名的SICK公司已在全球40多个国家建立了分支机构，传感器品种较全，产品质量较好。早在2008年SICK取得了超过7亿欧元的销售收入。

9、德国德森克公司： 德森克公司成立于1986年，公司通过了ISO9001认证和引入先进的全自动ERP物流仓储管理系统。公司秉承了德国公司一贯的严谨务实作风，产品具有高品质、高可靠性特点，产品100％检测。并在研发方面投入大量资金，获得许多专利成果。U型/L型光电对射式传感器等产品现已成为传感器行业的标准产品。

10、Sensortechnics公司： 是德国十分著名的精密压力传感器生产商，现隶属于奥古斯塔技术股份公司。公司可提供从1毫巴到1000mbar压力范围的产品。

三、日本

日本是与美国、德国并称世界三大传感器强国，其传感器产品在世界传感器市场中有举足轻重的地位，尤其是在全球工业自动化、机器人等领域，日本传感器的占比更加重要。日本拥有十大发达且先进的半导体产业，根据IC Insights的数据显示，日本半导体的份额早在1990年曾高达49％。值得一提的是，在全球图像传感器领域世界首位—索尼索尼的CMOS图像传感器全球销售额曾经约占全球的五成，第二名为全球占比20%左右的三星，索尼与三星的差距如此之大，可见索尼在全球传感器行业的存在感是十分出众的。早在2018年日本在MEMS和传感器产能方面居世界领先地位。日本索尼之前计划砸下约1000亿日元在日本长崎县兴建一座使用于智能手机相机等通途的影像传感器新工厂，目标是到2025年利用新工厂将其全球份额提高到60%。

特别值得一提的是，日本企业在汽车用MEMS、机器人用MEMS领域具有全球领先地位。在十分重要的MEMS产业中，一直是美国、欧盟、日本三分天下之势且各有千秋。美国以军用促民用，具有无可比拟的MEMS技术综合实力；而日本则在汽车电子用MEMS、机器人用MEMS等方向能力十分突出；欧盟在汽车电子用MEMS、消费电子用MEMS占有重要的市场份额。

日本在MEMS领域具有与美国相当的实力。在全球前10名MEMS巨头中，日本曾经占有4席，比如早2015年全球排名前30的MEMS企业，其中包括了10家日本厂商。10家日本企业的合计销售额远远高于TOP1（美国Broadcom）和TOP2（德国Robert Bosch）

日本拥有的世界级十大主流传感器企业：

1、电装DENSO

日本电装是世界屈指可数的汽车零部件生产厂家之一，在日本排名第一。日本电装已发展到日本排名第一、世界顶级的汽车零部件供应商集团公司，在全球35个国家和地区设有198家关联公司，集团员工数达167950名（。

2、欧姆龙： 欧姆龙（Omron）是日本的一家自动化控制及电子设备制造商，总部位于京都。欧姆龙掌握世界领先的传感与控制技术。

3、松下电器： 松下电器于1918年由享誉世界的松下幸之助在大阪创立，创业时做的是电灯灯座。1927年制作自行车用的车灯。1951年松下幸之助到美国，打开了松下电器在美国的市场，最初的产品是电视机，他与飞利浦签定了技术合作合约，将西方的技术带到日本。因此让松下电器从1950年代到1970年代有突破性的成长。

4、OKI公司： 全球范围内研究、生产和销售打印机与传真机、网络与通信、安全与识别认证、宽带与多媒体、半导体与电子元器件等产品和解决方案的国际著名企业。冲电气工业株式会社是日本最早的电子通信设备生产厂家。值得一提的是，OKI打印机是采用独特的LED成像技术打印机，此种技术区别于喷墨成像或激光成像，由于LED打印机结构简单，较之激光打印机有速度快、不易卡纸等优点，同时在打印过程中不会有臭氧产生，对空气环境不会造成空气污染，所以被业界认为是比激光打印机更新一代的打印机。

5、旭化成（AKM）： 旭化成集团在电子零部件领域，作为便携式信息终端主要零部件的电子罗盘，以独有的混合信号技术得到广泛认可的LSI，磁·电流·红外线传感器等传感设备，是电子零部件领域业务开展的中心。使用其他公司望尘莫及的高科技生产出来的产品群，在全球受到高度评价。在电子材料领域，主要提供的产品包括在各种便携式设备和电动汽车中使用的锂离子二次电池隔膜“Hipore”、用于液晶·半导体制造工艺的防尘保护膜等，通过卓越的化学技术和产品开发实力，提供善待环境和高功能的能源材料和电子材料。

6、佳能： 佳能（Canon）是一家全球著名的生产影像、光学、医疗设备、半导体工业设备和办公自动化产品的日本企业制造商，成立于1937年。

7、基恩士： 基恩士是一家享誉世界的无厂半导体公司，专注于产品规划与研发，并最终制造出产品；而是由合同厂商制造并检验产品。全球客户超过200,000家。

8、村田： 世界500强企业。村田制作所是全球领先的电子元器件制造商，主要产品有陶瓷滤波器、振荡子、振动传感器等等。其主打产品陶瓷滤波器和振荡器市场占有率为65-70%，振动传感器则占有90%的市场份额，系该领域的霸主。

9、横河电机： 横河电机在工业控制行业是全球最为专业的跨国公司之一。1975年率先研制出世界上第一套具有划时代意义的集散型控制系统(DCS系统)，对石油、化工等大型工厂的生产过程进行测量、运行监视和控制，为工业的发展和社会的进步做出了极大贡献，

10、爱普生： 精工爱普生是数码映像领域的全球领先企业。

四、瑞 士

瑞士是世界公认的制造业强国。瑞士而且是全球最富的国家之一，瑞士生产的钟表、军刀、精密机床闻名遐迩。瑞士是世界上金融服务周到的国家，全球著名的旅游胜地，拥有“欧洲花园”之称。

瑞士对教育拥有高标准要求，因此瑞士一个仅有700多万人口的小国，却拥有16名诺贝尔奖金得主，不仅孕育了世界水平的金融、机械、钟表、电子和仪器等、旅游等精品行业，更重要的是在培育精品人才上也达到了全球金字塔的尖顶。瑞士尽管想小国家，但其生产的传感器却是精品。比如瑞士享誉世界的KELLER测量技术有限公司，是欧洲领先的隔离压力传感器和变送器制造商，同时也是世界著名的扩散硅压阻式压力传感器领先制造商。

再比如SNT SENSORTECHNIKAG是世界的超声波及光纤传感器生产厂商,其产品在世界同类产品中处于领先水平。经过二十多年的发展，SNT公司已在超声波传感器技术及光纤传感器技术方面取得了多项专利技术，并在上述传感器技术领域形成了独特的竞争优势。

瑞士拥有的世界级传感器巨头：

1、Metallux SA： 创建于1986年，Metallux公司是一家世界领先的厚膜技术电子设备生产厂商。公司拥有广泛的业务领域，能够满足企业及用户的特殊需求。

2、瑞士凯乐测量技术有限公司： 是世界著名的扩散硅压阻式压力传感器生产厂商。具有极强的研发能力，产品系列齐全，从低价位的工业型到满足实验室要求的高精度型。

3、E+H公司： 创建于1953年，总部位于瑞士Reinach，先后在德国、瑞士、法国、美国、日本等世界工业国成立了规模庞大的生产中心，拥有70个独立的子公司分布在全球。公司品质管理和完整的质保体系均已达到ISO9001国际标准。

4、BaumerGroup / 堡盟集团： 瑞士堡盟集团在全球声名卓著，是国际公认的传感器领先供应商，长期以来一直为工厂及过程自动化行业应用提供创新性的高质量传感器产品。拥有丰富的基于各种传感器技术的标准产品组合。

5、MEMSENS公司： 是全球著名的从事专业开发和制造压力传感器和压力变送器的瑞士公司。MEMSENS公司位于瑞士微电子技术和微机械加工技术的中心，周围有欧洲和世界有名的大专院校以及研究机构，并且与他们有着紧密联系和合作。

五、意大利

意大利是一个经济高度发达的资本主义国家，欧洲四大经济体之一，也是欧盟和北约的创始会员国，还是申根公约、八国集团和联合国等重要国际组织的成员，意大利共拥有48个联合国教科文组织世界遗产，是全球拥有世界遗产最多的国家，意大利在艺术和时尚领域也处于世界领导地位，米兰是意大利的经济及工业重心，也是世界时尚首都。意大利高技术产业主要集中在信息通信、航空航天、生物制药、可再生能源、先进技术材料、机器人与自动化及精密仪器等领域。

意大利拥有的传感器世界级巨头：

1、MICROTEL Tecnologie ElettronicheS.p.A.： Microtel建立了传感器分部，具有独立全权设计开发陶瓷压力传感器的能力。从90年代中期起，Microtel开始组建欧洲集团公司，集中精力于科技生产，在德国、法国和意大利都成立了相关分部。Microtel是国际微电子暨封装学会的成员，并参与了欧洲研究和开发计划。

2、DatalogicS.p.A： Datalogic自动化部门是全球工业领域内自动识别系统的主要生产企业之一，为客户提供更全面的自动化解决方案，包括工业传感器，工业安全防护，自动条码扫描系统，机器视觉系统，RFID技术方案等。其著名的TLu、TL80、TL10、S60-W、S50-W等色标志传感器系列产品，在世界的色标志传感器市场中占据领导地位。

3、GefranS.p.A： Gefran集团总部设在意大利，在全球设有6个制造工厂。在熔体压力传感器的生产和应用方面有明显的优势。

传感器：日本10大科技之首！这些技术被确立为其发展最新方向

传感器作为现代科技的前沿技术，被认为是现代信息技术的三大支柱之一，也是国内外公认的最具有发展前途的高技术产业。 传感器技术直接关系到我国自动化产业的发展形势，“传感器技术强，则自动化产业强”。由此可见传感器技术对自动化产业乃至整个国家工业建设的重要性。

日本把传感器技术列为十大技术之首。 日本工商界人士声称“支配了传感器技术就能够支配新时代”。日本对开发和利用传感器技术相当重视并列为国家重点发展6大核心技术之一。

2020年全球传感器的市场规模约为1606.3亿美元，智能传感器的市场规模为358.1亿美元，随着全球智能化应用和传感器行业的持续发展，2022年至2028年创下8.9%的CAGR纪录，预计2028年将达到3457.7亿美元。

本文介绍日本传感器产业几种主要的技术新动向——图像传感器、生命体征传感器、气味传感器、压电和张力传感器。 以及相应的高耐久性封装技术、用于传感器开发的测量仪器技术等。此外还介绍了关于这些传感器在云、人工智能和大数据领域的应用。文末附录日本10大主流传感器企业名单及介绍。

一、传感器的市场规模和发展趋势

让我们通过日本电子和信息技术工业协会（JEITA）对传感器全球形势调查的结果来看看传感器市场的规模及其变化。2020年全球传感器出货量为322亿只，出货金额约为18790亿日元，过去5年数量增长约25%，金额增长超过77%。

纵观各年，我们可以看到在数量上温度传感器占据了半数以上，达到69%，在金额上光度传感器占据了72%（图1）。 按需求部门构成比，智能手机、通信领域的需求为59%，汽车、交通领域的需求为14%。根据种类统计，光度传感器所占比率大，根据需求用途统计，智能手机、通信领域所占比率大，这是因为智能手机领域大量搭载的照相机图像传感器的缘故。

图1世界的传感器出货调查

最近，在一台智能手机上搭载广角、望远等多个相机的机型变得普遍，预计这一趋势将进一步加速。除此之外，监控摄像头的广泛使用也做了不小的贡献。

在汽车领域，图像传感器也是不可缺少的。 最近的汽车以安全、安心、环境技术为目标，各种各样的传感器被广泛使用，所以汽车排在需求用途部门的第2位是可以理解的。此统计中JEITA的传感器分类如表1所示。

表1传感器分类

二、图像传感器的市场动向

如前一章所示，世界光度传感器的出货金额超过了10000亿日元。从图像传感器领域世界首位—索尼的销售额和资本投资动向来看（图2），销售额从2013年的3200亿日元增长到2017年的6494亿日元，几乎翻了一番。此外，2018财年达到7114亿日元，2019财年进一步达到8400亿日元。

图 2索尼公司图像传感器的销售额和设备投资额（单位：亿日元）

从JEITA的统计数据（图1）中可以证实索尼占据了图像传感器全球市场的大部分份额这一事实。在设备投资方面，虽然受到2016年4月14日熊本地震的影响，但一直进行积极的设备投资，2019年度在设备上投入了 2800亿日元。2021年，索尼在长崎县建设了图像传感器的新工厂并已投入使用。

图像传感器的用途正在不断扩大 ，其中除了智能手机、自动驾驶、数码相机、工业用机器人、摄影器材、医疗用机器等方面的用途之外，无人机搭载相机、安全目的监控摄像头等用途也多种多样，被称为“电子眼”的传感器的应用场景将进一步扩大。

三、生命体征传感器

近年来，在手表上搭载生命体征传感器的可穿戴设备—智能手表，备受瞩目。 手表背面和表带部分搭载了光学式心率传感器，与加速度、GPS、气压等传感器一起测量佩戴者的活动量和健康状态。通过与智能手机应用程序的连接，不仅可以监测运动员、体育爱好者、徒步旅行及登山者的生命体征，还可从健康面在日常生活中监测健康状态。

在工业方面，夏天的酷暑引起了诸多问题。为了确保在炎炎烈日下土木建筑人员的安全，一些建筑公司开始导入一种利用腕式心率传感器的健康监测系统。 光学式心率传感器的原理如图3所示，图4是管理系统其原理如为一般的光学式心跳传感器的原理，图4为管理系统的流程图。

光学心率传感器有透射式和反射式两种，安装在手表背面的传感器是反射式传感器。 常使用对血液中的血红蛋白吸收率高的绿色LED作为光源，根据受光元件检测出的血流量的变动波形，测量其周期从而得到心率的数据。

管理系统是通过网络通信将来自可穿戴设备的心率数据和体表温度数据等上传到云端，管理者监控作业人员的生命信息和位置信息。同时，如果通过监控作业现场的环境数据（气温、湿度等），还能提供更细致的服务。

图3光学心率传感器原理图

图4远程监护管理系统

（※1 日本著名的建筑企业大林组株式会社，2019年7月22日采用NTT Communications的通信方式，开通了“面向作业人员的安全管理系统 Envital®”，现场热源只需佩戴腕带，便可随时对作业人员进行健康监测。）

苹果手表Sereis4/5，除了光学式心率传感器之外，还搭载了电极式心率传感器 ，利用人体电势测量的电极式心率传感器，即ECG(Electrocardiogram：心电图)功能。通过测量人体不同点的电势变化，从而测量出心率变化，该方法测量精准，生成的心电图报告是可以直接用于医疗的，并且通过了美国FDA认证。

2021年，谷歌完成了对智能穿戴行业的先驱者Fitbit以21亿美元巨资收购，可以看出谷歌对“数字健康”市场的非同寻常的期待和战略 。谷歌同时获得了可穿戴设备的硬件技术和Fitbit的顾客，通过对健康大数据的应用，把云和AI结合在一起，将来会提供怎样的新服务备受关注。IT公司苹果和谷歌的这一举措预计将以超出我们想象的规模和速度推进，为数字医疗保健创造巨大的市场。

下面介绍一下在2019年9月举办的传感器展会上展出了一种可以用创可贴胶布贴在胸部的电极式心率传感器（图5）。这款名为Vitalgram®的传感器是Aford Sense株式会社开发的产品。只需将其贴在身体上，即可将心电图和体表温度等生物特征信息、运动量、姿势、上下楼梯的高度变化、温度及湿度等环境信息实时发送至智能手机等外部设备。

图5搭载电极式心率传感器的生命体征传感器（左：传感器正面 右：传感器背面 显示器显示的是由传感器采集的数据。）

产品规格如表2所示。其特点是在小设备上搭载了6项传感功能，是一款针对老人和婴儿看护、医院护士呼叫、个人健康管理、运动训练管理等广泛应用的产品。虽然没有手表型那么使用方便，但是在功能和性能方面颇具魅力，今后的发展值得关注。

表2生命体征传感器规格

（※2 作为独立行政法人科学技术振兴机构的战略性创造研究推进事业（ERATO）的一环，该研究成果“创可贴型生物传感器的研究开发”是在兵库县立大学研究生院工学研究科前中一介教授的指导下进行的。）

四、气味传感器

说到气味，恶臭和异味等不好的印象首先浮现出来，而香味在传感的世界里从来没有见过。这里介绍的气味传感器是为了将臭味和香味可视化而开发的。 气味含有非常多的气体成分，为了检测气味，需要专用的分析仪器。

Aromabit株式会社开发了一种气味传感器，在传感器元件上形成选择性地吸附气体成分的独自的气味功能膜，通过水晶振子的振荡频率检测吸附在膜上的质量，从而检测出气味（图6）。从图中可以看到线路板上排列着5个气味功能膜，用户可以选择5种目标气味，Aromabit公司选择多达5种类型的敏感膜组合，可准确轻松响应目标气味。

图6气味传感器（2018年12月1日发表的气味成像传感器系统开发套件[SDK-1Q]）

（※3 这项技术被称为QCM（Quartz Crystal Microbalance：水晶振子微平衡）。传统的气体传感器仅区分气味中包含的特定分子，而Aromabit公司的传感器中则是以阵列状配置着吸附特性不同的传感器元件，测量气味分子的附着方式分离，无论是什么气味都可以识别出模式。利用这一技术，可以通过气味检测出酒的品牌、通过口臭或体臭发现身体的疾病，应用范围十分广泛。传感器元件的结构如图7所示。）

图7吸附特性不同的传感器元件阵列和气味分子吸附在传感器元件上的示意图

独特的选择性吸附气体成分的气味功能膜技术，在CMOS型离子成像传感器的开发中取得了丰硕的成果。 2019年7月23日，Aromabit公司在国立丰桥技术科学大学泽田和明教授等人开发的超高灵敏度硅CMOS型离子成像传感器的传感器基础技术中，成功应用了他们开发的气味受体膜，同时，为了产业化成立了Aromabit Silicon Sensor Technology 公司。

如图8所示，该传感器可以在 1mm²的面积上形成与狗的鼻子同等的受体数（约1200种）相当的传感器元件，通过小型化和低成本化，成功搭载在智能手机上。

图8水晶振子（QCM）与CMOS型气味传感器的比较

在2019年10月举办的CEATEC展会上，与Aromabit公司签订了气味传感器共同开发协议的太阳诱电公司展出了搭载气味传感器的产品（图9）

图9产业化的气味传感器

（※4 左边是传感器线路板，中间是吸气·排气用的气味传感器单元照片，右边是传感器的模型。）

五、压电线路/张力传感器

三井化学开发了一种高感度、柔软、适用于线、面、立体的压电线/张力传感器，其线径为φ0.4mm，可以检测超声波区域中的微小应变变化和振动。 这个被命名为PIEZOLA的传感器，是一种压电元件呈线状结构的传感器，当施加应变和振动，压电材料本身就会产生电压。传感器的结构和规格如图10所示。

图10压电传感器结构及规格参数(卷在卷轴上的线状物是PIEZOLA压力传感器)

由于该传感器可以检测出微小变形变化的特点，可应用于线、面、立体及超声波的振动的检测，主要应用领域有：

图11实际应用示例（当施加压力时产生电压，监控画面上显示张力波形变化）

下图是Cosmo Research公司开发的使用压电传感器的心率/呼吸监测系统。

图12婴幼儿看护系统（压电及张力传感器）

垫子上贴着线状高灵敏度压电传感器，当婴儿心跳或呼吸发生异常时会发出警报。目前作为“看护传感器”被应用于防止婴儿或老人的猝死综合症的发生。无论哪种应用场景，都是由高灵敏度的压力传感器捕捉到由心跳和呼吸引起的微小身体活动，通过高速信号处理算法，从噪音中辨别出异常信号。

六、关于面向基础设施用监控系统的传感器器件高耐久性封装技术

下面介绍一下关于在桥梁、隧道、大坝等环境苛刻的基础设施监测用的高耐久性封装技术。

日本新能源·产业技术综合开发机构（NEDO）成功研制了一种高耐候性的陶瓷（LTCC）传感器终端包装（图13）。为了将由传感器、AD转换器、微型计算机等电子电路、有线、无线通信电路、天线及电池等构成设备以一体化的方式安装在封装中，使其在长时间内稳定地工作，要求不仅能适用于较宽范围的环境温度和湿度（高温、高湿、高盐等），还必须具备很高的耐候性/耐水性·防尘性/耐振性。NEDO的这项研究，对于基础设施监控的传感系统来说必不可少。测试条件如表3所示。

图13陶瓷包装外观

图14陶瓷包装结构示意图

表3耐久性加速测试条件

七、用于传感器开发的测量仪器

传感器的工作原理时通过敏感元件及转换元件把特定的被测信号（物理量和机械量），按一定规律转换成某种可用信号,比如说电压信号并输出，以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。 因此，用于传感器开发、制造的测定器也以基本测定器为主。

但是，如果把这个作为传感系统的开发用测量器的话，就需要更多种类的测量仪器。图15概述了用于传感系统开发的测量仪。搭载输入放大器、AD转换器、搭载微机的电路板设计所需电源、万用表、示波器。在省电设计中，微电流测量是不可缺少的。

最近的示波器不仅可以观测模拟波形、解析数字（逻辑）信号，还有混合域光谱分析功能。通信功能通常采用蓝牙、920MHz的LPWA和无线LAN，因此设计是否符合标准，使用频谱分析仪和协议分析仪的测试会增加。

图 15用于传感系统开发的测量仪器

结语

日本与美国、德国并称世界三大传感器强国，其传感器产品在世界传感器市场中有举足轻重的地位，尤其是在工业自动化、机器人等领域，日本传感器的占比更重要。

图像传感器、生命体征传感器、气味传感器、压电和张力传感器等技术是日本传感器未来的发展方向，瞄准了消费电子、可穿戴设备、元宇宙等广阔的应用场景。

同时，可以看到许多先进传感器技术是由日本企业进行研发的，这样可以与市场紧密联系，迅速产业化。我国传感器先进技术研究主要集中在各大高校、研究机构，导致我国传感器技术产业化的落后程度远大于技术本身的落后。

附录日本10大主流传感器企业（排序不分大小）

一、电装DENSO

电装是世界屈指可数的汽车零部件生产厂家之一，在日本排名第一。1949年12月，作为丰田汽车工业株式会社的零部件工厂之一的电装，从丰田集团独立分离出来，以1500万日元的资本金和1445名员工的规模，在日本爱知县刈谷市成立了“日本株式会社电装”，并开始了运营。如今，电装已发展到日本排名第一、世界顶级的汽车零部件供应商集团公司，在全球35个国家和地区设有198家关联公司，集团员工数达167950名（2022年8月截止）。

主要生产汽车的空调系统、点火系统（如铱合金火花塞）、燃油喷射系统、发动机点火控制系统等，以及各类汽车传感器。

二、欧姆龙

欧姆龙（Omron）是日本的一家自动化控制及电子设备制造商，总部位于京都。欧姆龙掌握世界领先的传感与控制技术，产品涉及工业自动化控制、电子元器件、汽车电子、社会系统、健康医疗设备等领域。较为大众熟知的产品包括电子血压计、计步器、秤、电动牙刷等健康产品。

欧姆龙的前身是1930年立石一真在京都创立的“彩光社”。欧姆龙公司是于1933年（昭和8年）5月10日正式创业，时称“立石电机制作所”；1948年（昭和23年）5月19日法人化，成立“立石电机股份有限公司”；1990年为使公司名称与其知名商标名称一致，更名为“欧姆龙股份有限公司”。欧姆龙的全球网络遍及日本、大中华区、亚太地区、美洲及欧洲。台湾欧姆龙股份有限公司则成立于1987年，主要是以工业自动化商品为主，其在台关系企业有：台湾欧姆龙健康事业股份有限公司、香港商欧姆龙电子部品有限公司台湾分公司，员工数各为100多人上下。

三、松下电器

松下电器于1918年由松下幸之助在大阪创立，创业时做的是电灯灯座。1927年制作自行车用的车灯。1951年松下幸之助到美国，打开了松下电器在美国的市场，最初的产品是电视机，他与飞利浦签定了技术合作合约，将西方的技术带到日本。因此让松下电器从1950年代到1970年代有突破性的成长。

松下电器的产品线极广，除了家电以外，还生产数位电子产品，如DVD、DV（数位摄影机）、MP3播放机、数码相机、液晶电视、笔记型电脑等。还扩及到电子零件、电工零件（如插座盖板）、半导体等。间接与直接转投资公司有数百家。

四、OKI公司

冲电气工业是日本一家通讯设备制造商，通称“OKI”。该公司于1881年由冲牙太郎建立，并成功开发了日本首台电话机。主要生产信息通用系统和打印机，1956年生产的纵横制交换机获得日本电信电话公社采用。冲电气工业株式会社是日本最早的电子通信设备生产厂家，如今已发展成为一家在全球范围内研究、生产和销售打印机与传真机、网络与通信、安全与识别认证、宽带与多媒体、半导体与电子元器件等产品和解决方案的国际著名企业。近年来品牌标语“开启您的梦想”(英文：Openupyourdreams)。

OKI打印机是采用独特的LED成像技术打印机，此种技术区别于喷墨成像或激光成像，由于LED打印机结构简单，较之激光打印机有速度快、不易卡纸等优点，同时在打印过程中不会有臭氧产生，对空气环境不会造成空气污染，所以被业界认为是比激光打印机更新一代的打印机。

五、旭化成（AKM）

旭化成集团自上世纪五十年代起积极推动业务的多元化，旭化成从创业至今，不断开发出前所未有的新素材和新产品。从电气化学、氨制造扩大到纤维、石油化学、建材、医药/医药医疗器械、住宅、电子，在多元化的市场下，凭借多种类技术，开展多方面业务。

在电子零部件领域，作为便携式信息终端主要零部件的电子罗盘，以独有的混合信号技术得到广泛认可的LSI，磁·电流·红外线传感器等传感设备，是电子零部件领域业务开展的中心。使用其他公司望尘莫及的高科技生产出来的产品群，在全球受到高度评价。

在电子材料领域，主要提供的产品包括在各种便携式设备和电动汽车中使用的锂离子二次电池隔膜“Hipore”、用于液晶·半导体制造工艺的防尘保护膜等，通过卓越的化学技术和产品开发实力，提供善待环境和高功能的能源材料和电子材料。

六、佳能

佳能（Canon）是一家生产影像、光学、医疗设备、半导体工业设备和办公自动化产品的日本企业制造商，成立于1937年，产品系列共分布于三大领域：个人产品、和工业设备，主要产品包括照相机及镜头、数码相机、打印机、复印机、传真机、扫描仪、广播设备、医疗器材及半导体生产设备等。佳能总部位于日本东京，并在美洲、欧洲、亚洲及日本设有4大区域性销售总部，在世界各地拥有子公司200家，雇员超过10万人。

佳能EOS系列：EOS代表电子光学系统（ElectroOpticalSystem）的意思，同时亦蕴含希腊神话中黎明女神的意思，正代表创新科技迈向高峰的光明时期。1987年日本褔岛工厂开始生产EOS相机，首部推出的EOS相机系列为1987年3月出产的EOS650自动对焦单镜反光相机；EOS650当年全球首部配备全电子镜头接环系统的相机。2000年推出配备自行研发的CMOS影像感应器的EOSD30正式步入单镜反光相机数码化年代。由EOS系列相机于1987年推出至2011年9月的24年间产量已超过5千万台。而EOS专用EF系列镜头则在2012年8月达到8千万只的总产量。

七、基恩士

基恩士公司（Keyence Corporation，株式会社キーエンス，或Kīensu）是日本一家上市公司，创立于1974年，制造销售自动化传感器、视觉系统、扫码器、激光打标机、测量仪器、数字显微镜等工厂自动化领域。在16个国家设有分支机构。采取直销方式。

泷崎武光于1974年成立Lead电机公司，1986年更名为Keyence（Key of Science之意），2021年9月泷崎武光取代优衣库创始人成为日本新首富，相关介绍请参看《揭秘新晋日本首富，居然来自传感器王者基恩士？！》内容。美国《富比世》杂志每年选出全球百大创新企业，从2011年至2019年已连续8年入选，行销特色是不透过代理商，而是让业务人员直接销售。

基恩士是一家无厂半导体公司，专注于产品规划与研发，并不最终制造出产品；而是由合同厂商制造并检验产品。全球客户超过200,000家。

八、村田

全称为株式会社村田制作所，成立于1950年12月23日，总部位于日本京都，世界500强企业。村田制作所是全球领先的电子元器件制造商，主要产品有陶瓷滤波器、振荡子、振动传感器等等。其主打产品陶瓷滤波器和振荡子市场占有率为65-70%，振动传感器则占有90%的市场份额，系该领域的霸主。

村田制作所的客户分布在PC、手机、汽车电子等领域。随着消费电子领域竞争的不断加剧，产品更新换代的速度不断加快，而作为上游电子元器件供应商，能够随时了解客户需求，甚至走在客户之前开发出更新产品，成为村田制作所业务持续增长的关键。

九、横河电机

横河电机有限公司（日语：横河電機株式会社）是日本的一家电机工程公司，主营测量、控制、信息领域。1983年4月1日，横河电机由横河电机制作所（1915）和北辰电机制作所（1918）合并而成，当时叫横河北辰电机株式会社，1986年改名横河电机株式会社。

横河电机在世界29个地区拥有60多家子公司。经营领域涉及测量、控制、信息三大领域，在工业控制行业是全球最为专业的跨国公司之一。1975年率先研制出世界上第一套具有划时代意义的集散型控制系统(DCS系统)，对石油、化工等大型工厂的生产过程进行测量、运行监视和控制，为工业的发展和社会的进步做出了极大贡献，到2000年已相继推出了7代CENTUM DCS系列产品，流量表、变送器、分析仪等现场仪表也得到了用户的高度评价。

十、爱普生

精工爱普生（英文：SeikoEpson），通常简称爱普生（英文：Epson），是一家日本公司，成立于1942年5月，总部位于日本长野县诹访市，是数码映像领域的全球领先企业。主要生产喷墨打印机、激光打印机、点阵式打印机、扫描器和手表（虽然母公司精工品牌更加知名）、桌上型电脑、商务和家用投影机、大型家庭剧院电视、机器人、以及工业自动化设备、POS发票打印机和收银机、笔记型电脑、集成电路、LCD元件和其他相关的电子设备。公司总部位于日本长野县，在全世界各地有许多分公司。

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