MEMS慣性傳感器應用領(lǐng)域分析

MEMS慣性傳感器應用領(lǐng)域分析

引導企業(yè)搭建數(shù)字化設計平臺、全環(huán)境仿真平臺和材料、工藝、失效分析數(shù)據(jù)庫，基于機器學習與人工智能技術(shù)，推進關(guān)鍵工序數(shù)字化、網(wǎng)絡化改造，優(yōu)化生產(chǎn)工藝及質(zhì)量管控系統(tǒng)，開展智能工廠建設，提升智能制造水平。支持地方、園區(qū)、企事業(yè)單位建設一批公共服務平臺，開展知識產(chǎn)權(quán)培訓與交易、科技成果評價、市場戰(zhàn)略研究等服務。鼓勵建設專用電子元器件生產(chǎn)線，為MEMS傳感器、濾波器、光通信模塊驅(qū)動芯片等提供流片服務。建設創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化平臺。支持電子元器件領(lǐng)域眾創(chuàng)、眾包、眾扶、眾籌等創(chuàng)業(yè)支撐平臺建設，推動建立一批基礎(chǔ)電子元器件產(chǎn)業(yè)生態(tài)孵化器、加速器，鼓勵為初創(chuàng)企業(yè)提供資金、技術(shù)、市場應用及推廣等扶持。MEMS慣性傳感器應用領(lǐng)域目前MEMS慣性傳感器已被廣泛應用于工業(yè)與通信、高可靠、汽車電子、醫(yī)療健康、消費電子等多個領(lǐng)域。隨著MEMS慣性技術(shù)的持續(xù)進步，高性能MEMS慣性傳感器應用逐漸拓展到無人系統(tǒng)、自動駕駛、高端工業(yè)、高可靠等領(lǐng)域，而中低性能MEMS慣性傳感器主要應用于消費電子和汽車等領(lǐng)域。（一）MEMS慣性傳感器無人系統(tǒng)領(lǐng)域應用無人系統(tǒng)是指具有一定自治能力和自主性的無人控制系統(tǒng)，它是人工智能、機器人技術(shù)以及實時控制決策系統(tǒng)的結(jié)合產(chǎn)物。通過利用慣性器件及捷聯(lián)慣性導航技術(shù)，可以為無人系統(tǒng)提供精確的速度、位置和姿態(tài)等信息，從而實現(xiàn)其精確的導航定位和姿態(tài)控制。無人系統(tǒng)能廣泛替代人類于各種環(huán)境下獨立完成布置的任務，而不需要或者只需要極少操控人員的控制，大大擴充了人類的行為能力。無人系統(tǒng)包含無人機、無人車、無人船、無人潛航器以及機器人等多種無人平臺，其中尤以無人機的應用最為廣泛。根據(jù)DroneIndustryInsight數(shù)據(jù)，2020年全球無人機市場規(guī)模為209億美元，預計到2026年全球無人機市場規(guī)模將達413億美元，2020-2026年復合增長率為12．02%。2020年新冠疫情爆發(fā)，無人機作為智能無人化工作的代表，具有高效無休、零接觸的工作特點，成為阻斷疫情傳播的防控利器，在安防巡檢、消殺作業(yè)、物流配送、宣傳喊話、照明測溫、農(nóng)業(yè)植保等方面發(fā)揮了重要的作用。Frost&Sullivan估計，2020年中國民用無人機行業(yè)整體市場規(guī)模達599億元，發(fā)展?jié)摿薮?。（二）MEMS慣性傳感器自動駕駛領(lǐng)域應用現(xiàn)代汽車系統(tǒng)已經(jīng)搭載了多種MEMS慣性傳感器，如陀螺儀、加速度計、磁力計和慣性測量單元，以增強汽車的可靠性，提高駕駛的安全性。最早應用于汽車的是MEMS加速度計，用于監(jiān)測汽車運行狀態(tài)，判斷突然減速過程中是否啟用安全氣囊，MEMS加速度計還被用于胎壓監(jiān)測（TPMS）中監(jiān)測車輛運動狀態(tài)以優(yōu)化TPMS傳感器的電池壽命，MEMS陀螺儀也被大量用于車身穩(wěn)定系統(tǒng)以增強行車安全性。如今，MEMS慣性測量單元正逐步被用于自動駕駛并輔助GPS導航，在衛(wèi)星信號較弱甚至丟失的情況下，根據(jù)慣性測量單元實時測量的加速度和角速率信息，繼續(xù)利用慣性導航以推算出最新的位置，在短時間內(nèi)仍可得到較高精度的位置信息，利用航跡推算實現(xiàn)短時導航，大大提高了用戶體驗。根據(jù)iimedia估計，2025年全球無人駕駛汽車市場規(guī)模將突破1，200億美元，2021-2025年復合增長率為46．78%，增長潛力巨大。根據(jù)相關(guān)研究機構(gòu)數(shù)據(jù)，2017-2021年我國無人駕駛市場規(guī)模由681億元增至2，358億元，年均復合增長率為36．4%。相關(guān)研究機構(gòu)預測，2022年我國無人駕駛市場規(guī)?？蛇_2，894億元。（三）MEMS慣性傳感器測量測繪領(lǐng)域應用隨著衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)平臺、現(xiàn)代測繪基準體系基礎(chǔ)設施、航空航天遙感影像快速獲取平臺、先進野外測繪技術(shù)裝備、地理信息數(shù)據(jù)處理技術(shù)裝備以及地理信息數(shù)據(jù)交換傳輸服務網(wǎng)絡等測繪裝備體系完成構(gòu)建，測繪行業(yè)進入信息化測繪階段。高精度MEMS慣性測量單元是信息化測繪體系的重要支撐。信息化測繪的數(shù)據(jù)采集方式包括傳統(tǒng)測量、航空攝影測量、衛(wèi)星遙感以及激光雷達測量等。除傳統(tǒng)方式外，其他現(xiàn)代化測繪方式需要基于高精度慣性測量單元的飛行控制系統(tǒng)或光學穩(wěn)定系統(tǒng)支撐，以便于載具在動態(tài)過程中采集到清晰的圖像。根據(jù)中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2021年我國地理信息產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達到7，524億元，總產(chǎn)值較上年增長9．20%。預計未來高精度MEMS慣性測量單元將在信息化測繪體系中占據(jù)重要地位。（四）MEMS慣性傳感器通信–動中通領(lǐng)域應用動中通是指通過天線基座對天線進行動態(tài)調(diào)整，使平臺保持和通訊衛(wèi)星相對穩(wěn)定的狀態(tài)，從而保證通訊質(zhì)量。動中通共分四類：車載、船載、機載和全自動便攜站等產(chǎn)品，主要應用于應急通信、移動辦公、電視臺現(xiàn)場直播、航空寬帶、商船通信、游艇、漁船等領(lǐng)域。慣性傳感器是動中通的核心部件，在運動過程中根據(jù)慣性測量信息自動控制天線的方位、仰角和極化角，確保天線的波束中心始終精確指向衛(wèi)星，使系統(tǒng)在靜態(tài)、高速、高動態(tài)下均可穩(wěn)定運行，具有高機動性和高靈活性，具有一定的市場規(guī)模。（五）MEMS慣性傳感器工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應用各類傳感器是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的感知器官，高精度的傳感器才能保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定工作并提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。MEMS慣性傳感器已在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中被廣泛應用，例如風力發(fā)電塔姿態(tài)監(jiān)測、光伏發(fā)電太陽跟蹤系統(tǒng)、電網(wǎng)塔架安全監(jiān)測、水電大壩監(jiān)測、機器振動監(jiān)測、礦井礦山監(jiān)測、工程機械監(jiān)測等。隨著工業(yè)領(lǐng)域?qū)?shù)字化需求的增長，物聯(lián)網(wǎng)一方面設備數(shù)量增速較快，另一方面物聯(lián)網(wǎng)設備對可靠性的要求也進一步提升。根據(jù)statista的數(shù)據(jù)，在2021年，全球工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）市場規(guī)模超過了2，630億美元。預計未來幾年市場規(guī)模將大幅增長，到2028年將達到約1．11萬億美元，2021-2028年復合增長率將達到22．83%，市場前景廣闊。（六）MEMS慣性傳感器資源勘探領(lǐng)域應用慣性技術(shù)在資源勘探中，主要用于測量井身軌跡和鉆頭的實際位置，從而保證井深達到預定位置。隨著石油資源日益枯竭，勘探和開發(fā)情況愈加復雜，因此就需要精度更高、性能更加可靠的石油測斜儀器。而慣性技術(shù)的應用，使得這種需求得以滿足，通過采用高精度、高分辨率的慣性及磁傳感器來精確測量鉆井過程中井斜角、方位角及工具面角等工程參數(shù)，從而實現(xiàn)井身軌跡與鉆頭位置的實時監(jiān)測。根據(jù)中華人民共和國自然資源部發(fā)布的《全國石油天然氣資源勘查開采情況通報（2020年度）》，2020年油氣勘查投資達到710．24億元，開采投資為2，249．48億元。國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2021年原油產(chǎn)量同比增長約2．11%；天然氣產(chǎn)量同比增幅約7．84%。因此，在國內(nèi)油氣消費持續(xù)穩(wěn)定增長以及油氣勘查開采投資持續(xù)增加的背景下，石油鉆采專用設備作為石油勘探開發(fā)的重要設備，其市場需求將有望保持穩(wěn)定增長。（七）MEMS慣性傳感器高速鐵路領(lǐng)域應用MEMS慣性傳感器可以檢測和測量各種形式的機械運動，包括加速、傾斜、振動、沖擊和旋轉(zhuǎn)等，其在高速鐵路中的典型應用實例包括：轉(zhuǎn)向架安全性和舒適度的監(jiān)測和診斷系統(tǒng)、改善乘客舒適性的高速列車傾斜控制系統(tǒng)、列車的位置監(jiān)控、運輸過程中的振動監(jiān)測、鐵路軌道安全和維護的監(jiān)測系統(tǒng)、列車定位導航等。國家鐵路局發(fā)布的《2021年鐵道統(tǒng)計公報》顯示，2021年全國鐵路營業(yè)里程達到15萬公里，其中高速鐵路達到4萬公里，增長5．26%。全國鐵路客車擁有量為7．8萬輛，其中，動車組3．32萬輛，增長6．00%。隨著中國新基建的持續(xù)實施以及中國高鐵走向世界，高速鐵路還會保持快速發(fā)展態(tài)勢。MEMS慣導系統(tǒng)以其小型化、高集成、低成本的優(yōu)勢，逐步適用于體積和重量受限的微小衛(wèi)星等系統(tǒng)。微小衛(wèi)星具有成本較低、發(fā)射靈活、適宜冗余組網(wǎng)等優(yōu)點，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的興起大大促進了微小衛(wèi)星的快速發(fā)展。目前，低軌道衛(wèi)星空間軌位和頻譜資源日益緊張，各國紛紛部署星座計劃。在國家政策支持下，我國近年來多個近地軌道衛(wèi)星星座計劃相繼啟動，各星座計劃部署情況合計超過1，200顆。根據(jù)賽迪顧問的統(tǒng)計，2019年全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)規(guī)模為2，860億美元，我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模約700億元，中國在軌衛(wèi)星的數(shù)量位于世界前列。我國商業(yè)航天市場的逐步開放，將帶動通信小衛(wèi)星研制、衛(wèi)星通信系統(tǒng)終端設備與軟件應用市場發(fā)展，在全球高度關(guān)注衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)布局的背景下我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模預計將保持較高速度的增長。MEMS慣性傳感器具有小型化、高集成、低成本的優(yōu)勢，隨著其精度的提升，MEMS慣性傳感器逐步適用于對精度要求較高的高可靠領(lǐng)域。我國高可靠領(lǐng)域市場應用場景廣泛，市場需求蓬勃增長，具備廣闊的市場空間。夯實配套產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)（一）突破關(guān)鍵材料技術(shù)支持電子元器件上游電子陶瓷材料、磁性材料、電池材料等電子功能材料，電子漿料等工藝與輔助材料，高端印制電路板材料等封裝與裝聯(lián)材料的研發(fā)和生產(chǎn)。提升配套能力，推動關(guān)鍵環(huán)節(jié)電子專用材料研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。（二）提升設備儀器配套能力支持技術(shù)難度大、應用價值高、通用性強、對電子元器件行業(yè)帶動大的配套電子專用設備與儀器，如刻蝕顯影設備等工藝設備、顯微CT等檢測分析儀器的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，提升設備儀器質(zhì)量和可靠性水平。（三）健全產(chǎn)業(yè)配套體系鼓勵和引導化工、有色金屬、輕工機械、設備儀器等企業(yè)進入電子元器件領(lǐng)域，開展關(guān)鍵材料、設備的研發(fā)和生產(chǎn)，推進產(chǎn)學研用協(xié)同創(chuàng)新，實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，增強試驗驗證能力，提升關(guān)鍵環(huán)節(jié)配套水平。優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境加強對電子元器件行業(yè)壟斷、傾銷、價格保護、侵犯知識產(chǎn)權(quán)等不正當競爭行為的預警和防范，維護公平競爭、健康有序的市場發(fā)展環(huán)境。促進行業(yè)誠信經(jīng)營、依法納稅、節(jié)能環(huán)保、和諧用工。引導電子元器件行業(yè)信用體系建設，推行企業(yè)產(chǎn)品標準、質(zhì)量、安全自我聲明和監(jiān)督制度。強化市場應用推廣（一）支持重點行業(yè)市場應用實施重點市場應用推廣行動，在智能終端、5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等重點行業(yè)推動電子元器件差異化應用，加速產(chǎn)品吸引社會資源，迭代升級。搶抓全球5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)契機，圍繞5G網(wǎng)絡、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心建設，重點推進射頻阻容元件、中高頻元器件、特種印制電路板、高速傳輸線纜及連接組件、光通信器件等影響通信設備高速傳輸?shù)碾娮釉骷谩＃ǘ┬履茉雌嚭椭悄芫W(wǎng)聯(lián)汽車市場把握傳統(tǒng)汽車向電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車轉(zhuǎn)型的市場機遇，重點推動車規(guī)級傳感器、電容器（含超級電容器）、電阻器、頻率元器件、連接器與線纜組件、微特電機、控制繼電器、新型化學和物理電池等電子元器件應用。（三）工業(yè)自動化設備市場利用我國工業(yè)領(lǐng)域自動化、智能化升級的機遇，面向工業(yè)機器人和智能控制系統(tǒng)等領(lǐng)域，重點推進伺服電機、控制繼電器、傳感器、光纖光纜、光通信器件等工業(yè)級電子元器件的應用。（四）高端裝備制造市場面向我國蓬勃發(fā)展的高鐵列車、民用航空航天、海洋工程裝備、高技術(shù)船舶、能源裝備等高端裝備制造領(lǐng)域，推動海底光電纜、水下連接器、功率器件、高壓直流繼電器等高可靠電子元器件的應用。（五）強化產(chǎn)業(yè)鏈深層次合作推動電子元器件及其配套材料和設備儀器企業(yè)、整機企業(yè)加強聯(lián)動，共同開展產(chǎn)品研制，加快新型電子元器件的產(chǎn)業(yè)化應用。引導上下游企業(yè)通過戰(zhàn)略聯(lián)盟、資本合作、技術(shù)聯(lián)動等方式，形成穩(wěn)定合作關(guān)系。（六）加速創(chuàng)新型產(chǎn)品應用推廣面向人工智能、先進計算、物聯(lián)網(wǎng)、新能源、新基建等新興需求，開發(fā)重點應用領(lǐng)域急需的小型化、高性能、高效率、高可靠電子元器件，推動整機企業(yè)積極應用創(chuàng)新型產(chǎn)品，加速元器件產(chǎn)品迭代升級。加大政策支持力度圍繞電子元器件產(chǎn)業(yè)，推動生產(chǎn)、應用、融資等合作銜接，加快市場化推廣應用。充分利用產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)再造等渠道支持創(chuàng)新突破。鼓勵制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級基金等加大投資力度，引導地方投資基金協(xié)同支持。發(fā)揮市場機制作用，鼓勵社會資本參與，吸引風險投資、融資租賃等多元化資金支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展。總體目標到2023年，優(yōu)勢產(chǎn)品競爭力進一步增強，產(chǎn)業(yè)鏈安全供應水平顯著提升，面向智能終端、5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等重要行業(yè)，推動基礎(chǔ)電子元器件實現(xiàn)突破，增強關(guān)鍵材料、設備儀器等供應鏈保障能力，提升產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈現(xiàn)代化水平。（一）產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大電子元器件銷售總額達到21000億元，進一步鞏固我國作為全球電子元器件生產(chǎn)大國的地位，充分滿足信息技術(shù)市場規(guī)模需求。（二）技術(shù)創(chuàng)新取得突破突破一批電子元器件關(guān)鍵技術(shù)，行業(yè)總體創(chuàng)新投入進一步提升，射頻濾波器、高速連接器、片式多層陶瓷電容器、光通信器件等重點產(chǎn)品專利布局更加完善。（三）企業(yè)發(fā)展成效明顯形成一批具有國際競爭優(yōu)勢的電子元器件企業(yè)，力爭15家企業(yè)營收規(guī)模突破100億元，龍頭企業(yè)營收規(guī)模和綜合實力有效提升，抗風險和再投入能力明顯增強。加強產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)建立健全電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展協(xié)調(diào)機制，加強協(xié)同配合和統(tǒng)籌推進，積極推動解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展中重大事項和重點工作。加強央地合作，指導各地統(tǒng)籌規(guī)劃基礎(chǔ)電子元器件重點項目布局，適時推進主體集中和區(qū)域集聚。做好重點領(lǐng)域監(jiān)測分析和跟蹤研究，加強與現(xiàn)行相關(guān)政策銜接，有序推進各項行動。促進行業(yè)質(zhì)量提升（一）加強標準化工作加強關(guān)鍵核心技術(shù)和基礎(chǔ)共性技術(shù)的標準研制，持續(xù)提升標準的供給質(zhì)量和水平。引導社會團體加快制定發(fā)布具有創(chuàng)新性和國際性的團體標準。鼓勵企事業(yè)單位和專家積極參與國際標準化活動，開展國際標準制定。（二）提升質(zhì)量品牌效益優(yōu)化產(chǎn)品設計、改造技術(shù)設備、完善檢驗檢測，推廣先進質(zhì)量文化與技術(shù)。引導企業(yè)建立以質(zhì)量為基礎(chǔ)的品牌發(fā)展戰(zhàn)略，豐富品牌內(nèi)涵，提升