传感器:智能场景爆发,满足家电升级需求

近年来,随着智能家居场景概念的普及,不少消费者已经开始享受高品质的智慧生活。智能家电带来的安全、舒适、便捷愈发深入人心。回顾2020年,在新冠肺炎疫情造成的百年未有之大变局的影响下,围绕“安全、健康、智能化”的消费升级并没有被打断,在5G、AI、IoT不断落地的当下,中国家庭正经历一场“数智化”升级,智能化场景不断爆发。与此同时,对进入存量市场的家电企业而言,以全屋智能化的产品“破圈”,打造智慧生态场景已经成为2021年的重要布局方向。

在这样的背景下,智能家电对传感器的应用也发生了翻天覆地的变化,不仅类型更丰富,在产品上的应用更广泛,还要跟上用户对智慧场景和产品升级的无限想象。

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需求持续增长,潜力逐步释放

 

在智能家电中,传感器扮演着不可或缺的角色。《电器》记者翻阅资料了解到,物体在进行信息交换过程中,首先要解决的问题就是获取准确可靠的信息,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。可以说,在AIoT时代,人与物、物与物之间信息的交互与联动,都离不开传感器这个核心部件。在由感知技术、传输与处理、存储、反馈与执行等构成的整个智慧系统中,传感器也是“数据收集与传递”的功能载体,传感器的作用至关重要。

 

智能家电的迅猛发展,促进了传感器出货量的不断增加。1月11日,市场研究机构IDC发布了2021年中国智能家居市场预测报告,预计智能家居市场增长势能向碎片化设备倾斜,传统家居产品加速向智能化转型,如照明、家电等;智能家居生态平台将逐渐从底层系统进行统一,实现多设备协同,且功耗很低。

 

IDC预测,2021年,智能家电市场增长速度超过30%,到2022年,85%的设备可以接入互联平台,15%的设备搭载物联网操作系统。智能家居市场的高速增长,令不少受访者感觉到,中国智能家电在过去两到三年里经历了从野蛮生长到调整期的重大变化。随着市场潜力不断释放,对传感器的需求也将不断增长,并且有更高、更细致的要求。

 

日益庞大的市场需求将使传感器市场规模急速扩大,从原来的数十亿个扩大到数百亿个,甚至数千亿个。据中国信通院的数据,近年来,中国传感器市场规模快速增长,2018年达到1472亿元,同比增长13.2%,并在近5年持续保持两位数的增长率。2021年,中国传感器市场规模将突破2000亿元。

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种类丰富,家电应用各不相同

 

虽然需求巨大,但传感器的应用领域却千差万别。在不同家电中,传感器的应用方式也有所不同。据了解,压力传感器可用于水位开关或更复杂的装置中,如智能净水器、热水器以及洗碗机等。化学传感器则用于净水器中的水质监控,监测参数包括浑浊度、颜色、pH值等。粉尘传感器广泛应用于空气净化器和新风系统。正是由于不同类型智能家电对传感器的需求不同,造就了传感器行业虽然规模很大,但品牌集中度不高,不同企业擅长的领域也各不相同,不同品类产品对传感器的采购量也有较大差异。

 

以此次采访的企业为例,森萨塔专注于压力传感器,盛世物联传感技术开发有限公司主推的产品则是气体传感器,苏州能斯达电子科技有限公司专注于柔性压力传感器和触控传感器,郑州炜盛电子科技有限公司则专注于气体传感器,深圳市敏杰电子科技有限公司侧重各类温度传感器,成都派斯光科技主推激光粉尘传感器、红外粉尘传感器以及二氧化碳传感器等。

 

由于这些传感器在家电领域的应用各不相同,家电企业会根据不同品类选购不同的产品。新宝电器有关负责人表示,家电领域用到传感器的产品很多,包括电热水壶、电烤箱、面包机、咖啡机、空气净化器等。在他看来,传感器将产品的相关信息数据化,并依据功能需求将数据功能化,使产品更加智能。

 

随着传感器的种类越来越多,扩大应用是传感器发展的必然趋势。南昌攀藤科技有限公司首席技术官(总工程师)周勇介绍称:“攀腾科技业务集中在环境传感器的研发、生产和销售,以及一部分检测设备的定制服务。核心产品为PM2.5传感器。传感器在公司总体业务中的占比超过90%。”他表示,攀腾科技传感器产能已达到每年1000万个,实际销量为每年超过500万个,主要为家电中的空气净化器、新风系统配套。此外,攀腾科技的环境传感器也应用于空气质量检测仪、户外扬尘监控、医疗空气消毒机、汽车前装空气质量传感器等领域。

 

在周勇看来,无论小家电还是大家电,对传感器的需求都非常旺盛。他以攀腾科技的核心产品为例介绍称,PM2.5传感器是净化器、新风机的标配传感器。同时,吸油烟机、空调、桌上检测仪、吸尘器、扫地机器人等产品对此类传感器的需求也在逐渐增加。此外,水浊度传感器、气味传感器等,未来也会成为冰箱、洗衣机等大家电的标配。

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迎合家电升级,满足整机企业多样化需求

 

2020年12月22日,凭借“开创空气产品新品类,给人们带来洁净、清新、温润的空气”的突出优点,海尔空调新物种——可以“洗空气”的元气机在一众健康家电产品中脱颖而出,荣获“中国家电健康之星”大奖。《电器》记者了解到,该产品集空调、净化器、加湿器、清新机、消毒机、除湿机6种功能于一体,并且可以通过智能空能来调节各项参数,为用户提供适合的温湿度。据了解,为了实现智能调控,空调企业通常会采用很多负温度系数热敏电阻作为传感器,安装在空调的各个部位。

 

除了这些,甲醛传感器、气体传感器的应用范围也越来越广泛。新宝电器有关负责人表示,传感器的使用必将使家电更智能,如空气净化器,增加了粉尘传感器后,可以使产品根据环境的PM2.5指数,自主选择不同的工作模式。

 

对新风系统、空气净化器、吸尘器等环境电器而言,传感器的重要性不言而喻。《电器》记者从深圳盛世物联传感技术开发有限公司了解到,在某些领域,国内传感器厂家处在行业领先地位,如激光PM2.5传感器。近几年,国内雾霾治理的市场需求影响,国内企业在传感器的模具开发、算法标定、量产工艺等方面明显高于行业平均水平,而欧美日发达国家大部分还停留在红外式粉尘传感器技术上。目前,盛世物联AIR云商城为厂商打造了专属的一站式传感器供应链平台,向产业链上的合作伙伴提供相关配套的传感器、模块、仪器以及行业应用方案服务,产品涉及粉尘传感器、颗粒物传感器、VOC传感器等。

 

谈及如何满足整机企业的需求,周勇表示,整机厂对传感器的要求有两个变化,一是不同的形状和尺寸,传感器尺寸呈越来越小的趋势;二是从单一参数向多参数过渡。据了解,为了适应客户需求,攀腾科技不断开发新的产品型号,目前已经有了30多款不同型号的传感器。

 

森萨塔有关负责人介绍称:“森萨塔专注于汽车和工业两大领域的传感器应用。其中,汽车应用占比为65%,工业应用则分为工程机械、航空航天以及家电等板块。”谈及家电领域的应用,她表示,目前是以压力传感器为主,同时还有一些温度传感器,主要在为空调厂商配套供货。他以空调为例告诉《电器》记者,整机企业对零配件的采购都是根据市场需求不断变化的,在空调领域表现为制冷剂的切换导致对传感器的需求发生变化,森萨塔根据制冷剂、密封、系统等方面综合考虑来设计传感器。

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国产替代显现,成本控制至关重要

 

值得一提的是,在疫情笼罩下的全球市场,中美贸易摩擦的不断升级,国内传感器芯片市场缺货严重,部分国外产品供货周期长达54周,严重制约了电子信息产业的发展。在智能传感器芯片领域,高端市场大多被日韩及欧美等国外企业占据,未来亿万元规模的物联网领域将受到严重影响。《电器》记者了解到,在这样的背景下,已经有不少企业开始探索国产传感器替代外资产品的路径。

 

以温湿度传感器芯片为例,作为最普遍的产品,广州奥松电子已经在温湿度传感器细分领域做到了完全国产替代进口,集成式智能温度、湿度传感器芯片已升级到第三代。通过领先的半导体制造工艺,奥松电子从产品设计、制造、封装、测试和终端应用的全产业链模式,满足市场需求。奥松电子从进入温湿度传感器市场至今,以良好的成本控制,成功将温湿度传感器芯片市场价格降低为每颗2~3元,极大地推动物联网及智能制造的发展。

 

在森萨塔有关负责人看来,整机企业采购传感器更注重性价比,也倾向于国产。家电企业的竞争愈发激烈,成本控制十分必要。不过,国产化替代并不是一蹴而就的,而且森萨塔在传感器领域的技术优势与积累也非常深厚,即便在“前低后高”的2020年,在中国市场依然保持增长,受到新冠病毒疫情影响并不大。

 

国产化已经成为趋势和诸多企业的目标。周勇表示,攀腾科技从2019年开始,在南昌市政府的支持下,在南昌经济开发区建立了新的总部,并实现了主要零部件自主生产。他强调,因为PM2.5传感器领域比较特殊,实力最强的企业都在国内,所以进口零件国产化并不会直接带来业绩增长。但是攀腾科技采购的原材料,正逐步加大国产化的比例。比如,2020年攀腾科技的核心部件MCU就实现了国产化。

 

回顾2020年此时采访博西家电洗衣机有关技术人的场景,智能洗衣机已经成为当下市场的主流产品,对传感器的应用,正在不断扩大,可准确感知衣物的重量,自动调整转数,并准确测量洗涤衣料、衣量、脏污度等,从而提供针对性洗涤方案已经成为洗衣机的发展趋势。而在空调、冰箱以及各类小家电领域,类似这样的智能产品正在不断推陈出新,改变人们的生活。

 

需要指出的是,中国虽然是传感器制造大国,下游需求旺盛,但上游供应有待改善。传感器产业链缺乏高端技术,低端传感器产能过剩。在发改委公布的《产业结构调整指导目录(2019版)》中,奖励类传感器达到15个项目,目录中也存在落后的淘汰类传感器。传感器作为数字经济的基础,需要关键环节的技术创新和产业链的整合固链互补。中国在“十四五”计划中把传感器作为“卡脖子”的技术来克服意义重大。“十四五”期间,中国推出了更多的鼓励性政策以促进传感器行业的发展,前景良好。因此,在满足整机需求,逐步国产化的当下,受访企业普遍看好传感器的发展前景,尤其在万物互联的智能时代,家电的智能化程度越来越高,对传感器的需求也会越来越大,但提升核心竞争力才是重点。

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