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壓力傳感器分類
壓力傳感器依用途而有不同的性能與尺寸,因此價位也有很大的差異,與溫度傳感器、濕度傳感器的整合產(chǎn)品也在開發(fā)當(dāng)中,將作為環(huán)境傳感器拓展市場。產(chǎn)業(yè)用途產(chǎn)品,主要應(yīng)用于建設(shè)機(jī)械、組裝生產(chǎn)、加工制造等領(lǐng)域。在加工制造業(yè)用途,量測對象多半是氣體或石油,比較重視防爆功能等安全性與耐久性,因此產(chǎn)品單價也較高。
在汽車用途方面,量測胎壓用的傳感器、單一系統(tǒng)需要采用4個,透過大量的生產(chǎn),價格正在下滑當(dāng)中。目前全球各國正加速TPMS的法制化,為今后市場前景可期的應(yīng)用領(lǐng)域,其采用的傳感器芯片對于性能的要求很高,一方面須確保在嚴(yán)苛環(huán)境下的耐久性,同時也得降低耗電量。在安全氣囊系統(tǒng)的撞擊感測方面,由于壓力傳感器對任何方向的撞擊均具有相同的響應(yīng)性,因此目前雖以采用加速度傳感器為主流,但預(yù)估今后將逐漸被壓力傳感器取代。
壓力傳感器是量測氣體與液體等流體壓力變化的傳感器,依運作原理,可以大分為“電子式”與“機(jī)械式”?!半娮邮健笔侵苯訉毫D(zhuǎn)換為電氣訊號進(jìn)行量測,而“機(jī)械式”則是將壓力轉(zhuǎn)換為位移(displacement),再利用位移啟動開關(guān)來進(jìn)行測量?!皺C(jī)械式”具有穩(wěn)定且不須電源的特征,不過在精度與壽命方面,則以“電子式”較具優(yōu)勢,因此目前市場主流也是“電子式”的產(chǎn)品。
“電子式”又可以依其運作原理,大分為“半導(dǎo)體壓電阻抗擴(kuò)散型”與“靜電容量型”。“半導(dǎo)體壓電阻抗擴(kuò)散型”,是根據(jù)因壓阻效應(yīng)導(dǎo)致的電阻變化,來量測壓力。所謂的壓阻效應(yīng),則是因外部施力導(dǎo)致膜片(diaphragm )變形、造成電阻變化的現(xiàn)象。“靜電容量型”的結(jié)構(gòu)是由電極夾著膜片,再利用因應(yīng)壓力大小而變化的靜電量,來量測壓力,其結(jié)構(gòu)簡單、性價比高,對于低壓的感度也很高。
此外,靜電容量型產(chǎn)品又可分為在真空或特定壓力狀態(tài)下操作的絕對壓力傳感器,以及量測與大氣壓力(背壓)之間的差的表壓力(差壓)傳感器。
壓力傳感器應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,包括民生消費、汽車、產(chǎn)業(yè)等用途。本文的對象包括上述所有用途,不過在民生消費用途方面,是以電子裝置用(行動電子裝置、無人機(jī)、其他)氣壓傳感器市場為對象,家電與血壓計等用途的市場,不在范圍之內(nèi)。
價格趨勢
壓力傳感器依用途而有不同的性能與尺寸,因此價位也有很大的差異。此外,在功能方面,可測量高壓力的產(chǎn)品,必須具備可承受一定壓力的耐久性,因此價格也會高于測量低壓力的產(chǎn)品。
智能型手機(jī)等行動裝置中內(nèi)建有氣壓傳感器,由于來自于智能型手機(jī)廠商的降價壓力很大,預(yù)估該市場的價格也將持續(xù)下跌。目前將壓力傳感器與加速度傳感器或角速度傳感器整合的產(chǎn)品已經(jīng)問世,預(yù)估今后將加速獲得各種民生消費應(yīng)用領(lǐng)域的采用。此外,與溫度傳感器、濕度傳感器的整合產(chǎn)品也在開發(fā)當(dāng)中,將作為環(huán)境傳感器拓展市場。
產(chǎn)業(yè)用途產(chǎn)品,主要應(yīng)用于建設(shè)機(jī)械、組裝生產(chǎn)、加工制造等領(lǐng)域。在加工制造業(yè)用途,量測對象多半是氣體或石油,比較重視防爆功能等安全性與耐久性,因此產(chǎn)品單價也較高。
在汽車用途方面,量測胎壓用的傳感器、單一系統(tǒng)需要采用4個,透過大量的生產(chǎn),價格正在下滑當(dāng)中。
用于柴油引擎管理系統(tǒng)的共軌(Common Rail)壓力傳感器,會測量200MPa左右的壓力,因此價格也較高。
在安全氣囊系統(tǒng)用途,壓力傳感器作為碰撞傳感器使用,今后從加速度傳感器世代交替至壓力傳感器的情況可望進(jìn)一步增加。每年模塊與零組件廠商都會要求降價,因此其價格也以年平均2%~3%的幅度下滑。
市場規(guī)模統(tǒng)計
在民生消費用途市場,搭載于智能型手機(jī)的傳感器帶動市場穩(wěn)定成長。以現(xiàn)況而言,智能型手機(jī)采用該傳感器的比率偏低,不過今后以高階機(jī)種為主,搭載的數(shù)量可望逐漸增加。在其他應(yīng)用領(lǐng)域方面,穿戴裝置與無人機(jī)等新領(lǐng)域出現(xiàn),也可望帶動市場規(guī)模擴(kuò)大。不過壓力傳感器在穿戴裝置中的功能為量測高度,而在手表型裝置則負(fù)責(zé)感測手臂的晃動,并非必備的功能。相較于此,對于無人機(jī)而言,由于高度的量測對操控十分重要,預(yù)估今后勢將加速采用壓力傳感器。
在產(chǎn)業(yè)用傳感器方面,用于半導(dǎo)體制造業(yè)生產(chǎn)制程的壓力傳感器,需求穩(wěn)定成長。
產(chǎn)業(yè)用傳感器的日本國內(nèi)市場,以汰換需求為主。另一方面,在邁向高齡化社會之際,醫(yī)療設(shè)備用傳感器,為前景可期的領(lǐng)域。
汽車領(lǐng)域的壓力傳感器,在法令逐漸開始規(guī)定必須裝載的TPMS感測模塊用途,以及可望取代加速度傳感器的安全氣囊系統(tǒng)用途的需求,今后可望帶動市場成長。另一方面,隨著電動車的普及,引擎將逐漸被馬達(dá)取代,因此吸排氣、燃料箱用途的需求,預(yù)估將出現(xiàn)衰退。
在民生消費用途(氣壓傳感器)市場,于全球擁有優(yōu)異實績的Bosch,為帶動市場的火車頭,該公司的壓力傳感器產(chǎn)品,獲得Apple等各種高階機(jī)器裝置采用。由于供應(yīng)Apple的產(chǎn)品,單價多半低于一般價格,因此該公司的產(chǎn)品平均單價也略為偏低。
STMicroelectronics獲得三星電子等智能型手機(jī)廠商采用,因而獲得一定的市占率。
在其他廠商當(dāng)中,以Alps電氣與InvenSense的市占率較高。此外,要求高精度、高耐久性的無人機(jī)用途氣壓傳感器,以Measurement Specialties的市占率較高。
產(chǎn)業(yè)用途
在產(chǎn)業(yè)用途的廠商市占率方面,由于投入廠商眾多、用途也十分多樣化,計算上難度較高,因此在此省略其市占率。
在全球市場中,Sensata Technologies與Honeywell等為一線大廠。在日本廠商方面,長野計器與日本電產(chǎn)COPAL電子等為一線大廠,其他還包括Azbil、OMRON、KEYENCE、Balcom、橫河電機(jī)等廠商。長野計器以油壓相關(guān)產(chǎn)品、建設(shè)機(jī)械、汽車制造業(yè)、鐵路等為強(qiáng)項;日本電產(chǎn)COPAL電子則以半導(dǎo)體制造、醫(yī)療設(shè)備為主力。
在汽車用途市場,Sensata Technologies為市占率龍頭廠商,帶動整體市場成長。該公司積極推展中高壓領(lǐng)域的傳感器,數(shù)量/金額均位居市占率龍頭。
Bosch與DENSO主要針對公司內(nèi)部用途,自行生產(chǎn)壓力傳感器,產(chǎn)品支持的壓力區(qū)間十分廣泛。
Infineon Technologies于安全氣囊采用氣壓傳感器,為其特征。該公司主要針對TPMS與引擎管理系統(tǒng)等量測中低壓力區(qū)的應(yīng)用領(lǐng)域,推展傳感器產(chǎn)品。