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传感器智能化改革,MCU“下乡”功不可没
来源:Arrow 发布:2023/02/21 浏览量:277

根据IDC 最新发布的《全球物联网支出指南》显示,2021年全球物联网(企业级)支出规模为6902.6亿美元,并有望在2026年达到1.1万亿美元,五年(2022年~2026年)复合增长率(CAGR)达10.7%。

 

这在一定程度上说明,万物互联的时代正在到来,而每产生一次现实世界与数字世界的连接,都蕴含着改变世界的力量。

 

物联网的发展离不开传感器的创新

 

到底什么是物联网呢?感知、计算、执行、连接和安全是它的五大硬件元素。细细想来,如今智能手机比拼照相能力,离不开图像传感器;汽车比拼安全能力,离不开各种主动和被动的安全用传感器;工厂比拼数字化运维监测能力,离不开MEMS、压力、振动等传感器。所以说,感知是奋战在物联网最前线的触角,物联网的发展离不开传感器的创新。

 

根据前瞻产业研究院发布的数据显示,全球传感器市场规模稳定增长,预计2021-2024年同比增速在5%-10%左右,2024年,全球传感器市场规模或将达到3284亿美元。

 

另根据MarketsandMarkets最新发布的数据显示,全球智能传感器市场规模预计将从2022年的458亿美元增长到2027年的1045亿美元,预计2022~2027年期间该市场的复合年增长率为17.9%。

 

从这两份市场调研数据中,我们可以得出三个结论:第一,传感器市场向好(不管是传感器还是智能传感器,市场规模都在增长);第二,不是所有的传感器都叫智能传感器(智能传感器体量只占传感器的一部分);第三,传感器正在向智能化迁移是不变的事实(智能传感器增速大于整体传感器的增速)。

 

传感器正在向智能化迁移

 

传感器进化过程简介

据悉,人类有记载的最早的传感器可以追溯到公元前2700年中国轩辕皇帝发明的指南针了,而后又出现了仰韶陶质量具、商代骨尺、楚墓天平、日晷仪、地动仪等最早的度量衡传感器,以及意大利科学家伽利略发明的气体温度计,而这些都是机械化时代的产物。1870年前后,当人类进入电气自动化时代后,人类又相继发明了铂电阻温度计、结构型传感器、固体传感器等,这个时候传感器已经成为了电气自动化系统不可或缺的关键性配套器件。而2009年后,随着通信网络、人工智能和半导体技术的不断演进,传感器进入网络化、智能化、规模化阶段,代表性产品包括MEMS传感器、高性能图像传感器等,与此同时传感器成为了连接物理世界和数字世界的核心。

 

智能传感器和传感器的区别和联系

 

那么智能传感器和传感器到底有什么不同呢?与传统传感器相比,智能传感器不再局限于信号的采集和转换,它还具有信息处理的能力,是传感器集成化与微处理机相结合的产物,具有采集精度高、成本低、可靠性高、功能多样化,以及拥有一定的编程自动化能力等特点。

英飞凌XENSIV™ PAS CO2传感器 (图源:英飞凌)

 

智能传感器离不开MCU的下沉支持

从芯片架构的角度来讲,任何智能传感都需要on-board的MCU来进行数据运算和处理。MCU就像是智能传感器的大脑,可以将从外界捕捉到的信号(主要是模拟信号)转换成数字信号,然后依据信息性质的不同做出不同的应对策略,再根据后端不同的协议,转换数据以备后续的传输。

 

所以从长远来看,在真正成熟的物联网中,越来越多的分析和决策将由智能传感器来完成,包括模仿人类的感觉和反射,这也会对MCU的数据处理能力提出更多的要求,比如数据处理的能力、联网的能力、可靠性水平,以及接口的多样性等。

 

举个例子,在汽车和航天等领域,智能传感器除了需要具备一定的数据运算和处理能力之外,还必须适应极限的高温和低温环境,同时要能够承受高电压,有时甚至需要具备对辐射的恢复能力,这些都会对智能传感器中的MCU提出更高的可靠性要求。

 

协同发展下,MCU和传感器市场热度不减

 

根据前面的分析,我们可以得出一个结论:一颗强大的MCU是一款智能传感器好用的先决条件,未来MCU的发展将对智能传感器的演进起到协同效应。

 

从MCU侧的行业竞争情况来看,全球主要供应商仍以国外厂商为主,行业集中度相对较高,恩智浦、意法半导体、英飞凌、Microchip、瑞萨电子这前5大MCU厂商在2021年的市占比达到了82.1%。这些头部MCU厂商主要以汽车电子、工业应用和新兴物联网为主,而一些台湾地区的厂商和众多中国大陆的本土厂商则主要在消费电子、智能卡和三表等中低端应用领域竞争,但在全球汽车缺芯潮后,国产芯走出低端市场的机会逐渐增多,这种局势开始有所改变。

2021年全球前五大MCU供应商一览表 (图源: IC Insights)

 

从市场体量的角度来看,IC Insights近期公布了最新版的《McClean报告》,报告中指出2021年全球MCU市场大幅反弹27%,创下了21世纪以来增速的历史记录。其中,MCU的平均售价增长了12%,出货量增长了13%,达到312亿颗。

 

这说明MCU市场正在持续放量,而全球芯片供应紧张问题已经持续了一年多,MCU作为芯片供应短缺的主角之一,热度依旧不减,尤其是在高性能、高可靠性的MCU方面。

 

Arrow最新发布的2022Q2市场趋势报告也印证了这一趋势,报告中指出32位MCU的交期在24-41周左右,8位MCU的交期在30-48周左右,两者的交期和交易价格均呈现上升趋势。

Arrow 2022Q2市场趋势报告部分内容

 

供应链紧俏时,如何做到最优采购?

 

那么,对于用户来说,面对紧俏的MCU和品类众多的传感器市场现状,如何才能购买到保质保量的产品呢?这就不得不提到全球头部电子元器件分销商arrow了。arrow在主流供应商方面可谓是全覆盖,MCU方面包括前面提到的恩智浦、意法半导体、英飞凌、Microchip、瑞萨电子,以及德州仪器、Silicon Labs、Semtech、sparkfun、seeed和Pi Supply等;传感器方面包括霍尼韦尔、欧姆龙、TDK、威世、安费诺、泰科电子、意法半导体、亚德诺和德州仪器等。

 

MCU 传感器 物联网
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