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MEMS加速度計(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)指南

電子元器件銷(xiāo)售總額達(dá)到21000億元,進(jìn)一步鞏固我國(guó)作為全球電子元器件生產(chǎn)大國(guó)的地位,充分滿(mǎn)足信息技術(shù)市場(chǎng)規(guī)模需求。鼓勵(lì)和引導(dǎo)化工、有色金屬、輕工機(jī)械、設(shè)備儀器等企業(yè)進(jìn)入電子元器件領(lǐng)域,開(kāi)展關(guān)鍵材料、設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn),推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展,增強(qiáng)試驗(yàn)驗(yàn)證能力,提升關(guān)鍵環(huán)節(jié)配套水平。MEMS產(chǎn)品類(lèi)型與市場(chǎng)結(jié)構(gòu)(一)MEMS傳感器和MEMS執(zhí)行器的比較MEMS傳感器是用來(lái)檢測(cè)物理、化學(xué)或生物現(xiàn)象的器件;而MEMS執(zhí)行器是用來(lái)產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)、力和轉(zhuǎn)矩的器件,兩者用途存在較大差異,因而技術(shù)路線(xiàn)和難點(diǎn)不同。由于客戶(hù)應(yīng)用MEMS產(chǎn)品的環(huán)境具有多樣性,需要檢測(cè)的外界信號(hào)種類(lèi)較多,從而導(dǎo)致MEMS傳感器種類(lèi)眾多,需求差異大,不同類(lèi)型的MEMS傳感器的工藝差異大,需開(kāi)發(fā)合適的工藝方案;另外MEMS傳感器往往需要匹配復(fù)雜的ASIC芯片,所以MEMS傳感器的開(kāi)發(fā)往往需要從系統(tǒng)的角度考慮。而MEMS執(zhí)行器通常只是完成單一的動(dòng)作,結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,但對(duì)于材料制備,以及加工工藝的一致性要求較高,如MEMS射頻濾波器等;另外,MEMS執(zhí)行器無(wú)需或只需要簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路即可,系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單。(二)不同類(lèi)型MEMS傳感器的比較由于MEMS傳感器測(cè)量的外部信號(hào)不同,不同類(lèi)型的MEMS傳感器技術(shù)差異較大。MEMS慣性傳感器主要檢測(cè)物體的運(yùn)動(dòng),需要將傳感器安裝在載體上用于檢測(cè)載體的運(yùn)動(dòng),因此MEMS多為密閉式封裝。而壓力/光學(xué)/聲學(xué)傳感器需要通過(guò)直接接觸被測(cè)量,所以多為開(kāi)放式封裝,同時(shí)需要結(jié)合使用環(huán)境設(shè)計(jì)有利于檢測(cè)信號(hào)的傳感器敏感單元表面結(jié)構(gòu)。MEMS慣性傳感器相對(duì)于壓力傳感器、聲學(xué)傳感器等其他類(lèi)型的傳感器應(yīng)用領(lǐng)域較廣,在高可靠領(lǐng)域及其他工業(yè)、消費(fèi)領(lǐng)域均具備豐富的應(yīng)用場(chǎng)景,不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于性能、成本、功耗、體積的要求差異較大。相對(duì)于在工業(yè)及消費(fèi)領(lǐng)域應(yīng)用較廣的聲學(xué)傳感器、環(huán)境傳感器等,高性能MEMS慣性傳感器多應(yīng)用于高可靠領(lǐng)域,復(fù)雜環(huán)境下對(duì)于產(chǎn)品性能要求高,因此對(duì)產(chǎn)品可靠性提出了更嚴(yán)格的需求,存在較高的技術(shù)門(mén)檻。MEMS壓力傳感器主要是壓阻式和電容式,使用廣泛,成本低;部分高端壓力傳感器采用諧振式原理,精度高,售價(jià)高,多用于儀表校驗(yàn)等對(duì)精度要求高的領(lǐng)域。MEMS聲學(xué)傳感器和光學(xué)傳感器主要應(yīng)用于消費(fèi)類(lèi)電子,例如智能手機(jī)中的MEMS麥克風(fēng)和接近傳感器,產(chǎn)品具有體積小、成本低、功耗低的特點(diǎn),對(duì)產(chǎn)品絕對(duì)性能要求相對(duì)不高,行業(yè)內(nèi)廠商競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)激烈。(三)MEMS傳感器的工作原理MEMS傳感器是采用微電子和微機(jī)械技術(shù)工藝制造出來(lái)的微型傳感器,種類(lèi)繁多,是使用最廣泛的MEMS產(chǎn)品。MEMS傳感器通過(guò)微傳感元件和傳輸單元,可將輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換,并導(dǎo)出另一種可監(jiān)測(cè)信號(hào)。與傳統(tǒng)工藝制造的傳感器相比,它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化等特點(diǎn)。MEMS慣性傳感器屬于MEMS傳感器的重要分支,主要包括陀螺儀、加速度計(jì)等,并可通過(guò)組合形成慣性組合傳感器IMU。MEMS行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀(一)全球市場(chǎng)現(xiàn)狀根據(jù)Yole的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè),全球MEMS行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將從2021年的136億美元增長(zhǎng)到2027年的223億美元,2021-2027年復(fù)合增長(zhǎng)率為9.00%。MEMS器件已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車(chē)、醫(yī)療、工業(yè)、通信等多個(gè)領(lǐng)域。從2021年市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看,消費(fèi)電子、汽車(chē)和工業(yè)市場(chǎng)是MEMS行業(yè)最大的三個(gè)細(xì)分市場(chǎng)。從全球競(jìng)爭(zhēng)格局的角度看,目前少數(shù)巨頭企業(yè)占據(jù)了全球MEMS行業(yè)的主導(dǎo)地位,2021年前十大MEMS廠商市場(chǎng)占比達(dá)到了57.94%,市場(chǎng)集中度較高。(二)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)現(xiàn)狀受益于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、人工智能等戰(zhàn)略的實(shí)施,加之各級(jí)政府加速推動(dòng)智慧城市建設(shè)、智能制造、智慧醫(yī)療發(fā)展,MEMS市場(chǎng)具有較大的發(fā)展機(jī)遇。根據(jù)賽迪顧問(wèn)數(shù)據(jù)整理,2020年中國(guó)MEMS市場(chǎng)保持快速增長(zhǎng),整體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到736.70億元,同比增長(zhǎng)23.24%,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)增速持續(xù)高于全球。預(yù)計(jì)2022年中國(guó)MEMS市場(chǎng)規(guī)模將突破1,000億元,2020-2022年復(fù)合增長(zhǎng)率為19.06%。深化國(guó)際交流合作落實(shí)一帶一路倡議,拓展電子元器件產(chǎn)業(yè)國(guó)際交流合作渠道,加強(qiáng)與相關(guān)國(guó)際組織、標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)等交流溝通,推動(dòng)與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)接。推動(dòng)電子元器件產(chǎn)業(yè)國(guó)內(nèi)國(guó)際相互促進(jìn),鼓勵(lì)全球領(lǐng)先企業(yè)來(lái)華設(shè)立生產(chǎn)基地和研發(fā)機(jī)構(gòu),支持骨干企業(yè)開(kāi)拓海外市場(chǎng),與境外機(jī)構(gòu)開(kāi)展多種形式的技術(shù)、人才、資本等合作,構(gòu)建開(kāi)放發(fā)展、合作共贏的產(chǎn)業(yè)格局。高性能MEMS慣性傳感器行業(yè)狀況高性能MEMS慣性傳感器行業(yè)不同于其他MEMS慣性傳感器主要應(yīng)用于消費(fèi)電子領(lǐng)域,高性能MEMS慣性傳感器主要適用于高端工業(yè)、無(wú)人系統(tǒng)、高可靠等應(yīng)用領(lǐng)域。目前高性能慣性傳感器主要通過(guò)三種技術(shù)實(shí)現(xiàn),分別是激光慣性技術(shù)、光纖慣性技術(shù)和MEMS慣性技術(shù)。激光慣性技術(shù)和光纖慣性技術(shù)主要基于薩格奈克效應(yīng)發(fā)揮作用,分別于20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)初進(jìn)入技術(shù)成熟期,技術(shù)特點(diǎn)是精度較高但體積和重量較大,生產(chǎn)成本高;MEMS慣性技術(shù)基于哥氏振動(dòng)效應(yīng)發(fā)揮作用,目前技術(shù)正逐漸進(jìn)入成熟期,國(guó)際MEMS慣性技術(shù)代表性企業(yè)為Honeywell、ADI等,國(guó)內(nèi)MEMS慣性技術(shù)代表性企業(yè)為芯動(dòng)聯(lián)科等,均掌握先進(jìn)的MEMS慣性傳感器技術(shù)體系,產(chǎn)品性能均為國(guó)際先進(jìn)。目前,高性能MEMS陀螺儀的精度水平可以達(dá)到中低精度的激光陀螺儀和光纖陀螺儀,隨著MEMS慣性技術(shù)的愈發(fā)成熟,MEMS慣性傳感器在保持原有低成本、小體積、可批量生產(chǎn)的特點(diǎn)下,精度水平不斷提高,目前可在諸多戰(zhàn)術(shù)級(jí)應(yīng)用場(chǎng)景替代激光陀螺和光纖陀螺,并逐漸滲透導(dǎo)航級(jí)應(yīng)用場(chǎng)景。高性能MEMS加速度計(jì)接近石英加速計(jì)水平,可達(dá)到導(dǎo)航級(jí)水平。MEMS慣性技術(shù)作為慣性傳感器領(lǐng)域的主流技術(shù)之一,將在自動(dòng)駕駛和高端工業(yè)等領(lǐng)域覆蓋更多新的應(yīng)用場(chǎng)景,市場(chǎng)空間較為廣闊。(一)高性能MEMS慣性傳感器行業(yè)狀況、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)情況根據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù),2021年,全世界高性能MEMS慣性傳感器市場(chǎng)規(guī)模約71,000萬(wàn)美元(含MEMS慣性傳感器系統(tǒng)),約452,270萬(wàn)元人民幣,世界MEMS慣性產(chǎn)品銷(xiāo)售額集中在Honeywell、ADI、NorthropGrumman/Litef等行業(yè)巨頭手中,市場(chǎng)份額前三的企業(yè)合計(jì)占有50%以上的份額。(二)高性能MEMS慣性傳感器行業(yè)技術(shù)水平情況MEMS陀螺儀的性能及技術(shù)水平是高性能MEMS慣性傳感器行業(yè)技術(shù)水平的集中體現(xiàn),技術(shù)水平先進(jìn)的國(guó)內(nèi)外企業(yè)在MEMS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、MEMS工藝、ASIC設(shè)計(jì)方面均具備較強(qiáng)實(shí)力。目前,行業(yè)內(nèi)企業(yè)為實(shí)現(xiàn)MEMS陀螺儀的高靈敏度、強(qiáng)抗干擾和高精度,MEMS芯片設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)從傳統(tǒng)雙質(zhì)量塊方案向四質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)、多環(huán)結(jié)構(gòu)等新型對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)發(fā)展。MEMS工藝方面,加工工藝由傳統(tǒng)的硅-玻璃工藝過(guò)渡到全硅工藝,此外,為降低材料不匹配引起的測(cè)量偏差,行業(yè)內(nèi)企業(yè)采用晶圓級(jí)高真空技術(shù)、薄膜吸氣技術(shù)等,實(shí)現(xiàn)高Q值,實(shí)現(xiàn)機(jī)械增益的大幅提升。電路設(shè)計(jì)方面多采用數(shù)?;旌螦SIC電路以滿(mǎn)足體積小、功耗低的要求。綜合以上技術(shù),行業(yè)內(nèi)企業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)正交誤差補(bǔ)償,模態(tài)匹配,標(biāo)度因數(shù)自補(bǔ)償,標(biāo)度因數(shù)自校準(zhǔn),耦合消除等目標(biāo)。行業(yè)內(nèi)技術(shù)水平先進(jìn)的國(guó)際巨頭傳感器企業(yè)在加速度計(jì)MEMS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、MEMS工藝、電路設(shè)計(jì)方面均具備較強(qiáng)實(shí)力。目前為實(shí)現(xiàn)加速度計(jì)高靈敏度、環(huán)境適應(yīng)性好,高精度的特點(diǎn),加速度計(jì)從傳統(tǒng)單質(zhì)量塊技術(shù)方案向多質(zhì)量塊陣列式結(jié)構(gòu)技術(shù)方案演進(jìn),檢測(cè)機(jī)理從AM向FM演進(jìn),同時(shí)由于諧振式加速度計(jì)具有高精度潛能、準(zhǔn)數(shù)字輸出等特點(diǎn),諧振式技術(shù)方案愈發(fā)為客戶(hù)采納。MEMS工藝方面,加速度計(jì)工藝方案由傳統(tǒng)的硅-玻璃工藝過(guò)渡到全硅工藝,降低材料不匹配和走線(xiàn)引起的寄生和熱失配,并采用高深寬比的體硅深槽刻蝕等技術(shù),實(shí)現(xiàn)機(jī)械增益的大幅提升。電路與算法方面,加速度計(jì)實(shí)現(xiàn)上由分立器件向數(shù)?;旌螦SIC過(guò)渡,滿(mǎn)足SWaP-C要求,并在算法上著力發(fā)展誤差在線(xiàn)補(bǔ)償和抑制等技術(shù)。強(qiáng)化市場(chǎng)應(yīng)用推廣(一)支持重點(diǎn)行業(yè)市場(chǎng)應(yīng)用實(shí)施重點(diǎn)市場(chǎng)應(yīng)用推廣行動(dòng),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(chē)等重點(diǎn)行業(yè)推動(dòng)電子元器件差異化應(yīng)用,加速產(chǎn)品吸引社會(huì)資源,迭代升級(jí)。搶抓全球5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)契機(jī),圍繞5G網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心建設(shè),重點(diǎn)推進(jìn)射頻阻容元件、中高頻元器件、特種印制電路板、高速傳輸線(xiàn)纜及連接組件、光通信器件等影響通信設(shè)備高速傳輸?shù)碾娮釉骷?yīng)用。(二)新能源汽車(chē)和智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)市場(chǎng)把握傳統(tǒng)汽車(chē)向電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的新能源汽車(chē)和智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)轉(zhuǎn)型的市場(chǎng)機(jī)遇,重點(diǎn)推動(dòng)車(chē)規(guī)級(jí)傳感器、電容器(含超級(jí)電容器)、電阻器、頻率元器件、連接器與線(xiàn)纜組件、微特電機(jī)、控制繼電器、新型化學(xué)和物理電池等電子元器件應(yīng)用。(三)工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備市場(chǎng)利用我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域自動(dòng)化、智能化升級(jí)的機(jī)遇,面向工業(yè)機(jī)器人和智能控制系統(tǒng)等領(lǐng)域,重點(diǎn)推進(jìn)伺服電機(jī)、控制繼電器、傳感器、光纖光纜、光通信器件等工業(yè)級(jí)電子元器件的應(yīng)用。(四)高端裝備制造市場(chǎng)面向我國(guó)蓬勃發(fā)展的高鐵列車(chē)、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(dòng)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(yīng)用。(五)強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)鏈深層次合作推動(dòng)電子元器件及其配套材料和設(shè)備儀器企業(yè)、整機(jī)企業(yè)加強(qiáng)聯(lián)動(dòng),共同開(kāi)展產(chǎn)品研制,加快新型電子元器件的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。引導(dǎo)上下游企業(yè)通過(guò)戰(zhàn)略聯(lián)盟、資本合作、技術(shù)聯(lián)動(dòng)等方式,形成穩(wěn)定合作關(guān)系。(六)加速創(chuàng)新型產(chǎn)品應(yīng)用推廣面向人工智能、先進(jìn)計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、新能源、新基建等新興需求,開(kāi)發(fā)重點(diǎn)應(yīng)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(dòng)整機(jī)企業(yè)積極應(yīng)用創(chuàng)新型產(chǎn)品,加速元器件產(chǎn)品迭代升級(jí)。加大政策支持力度圍繞電子元器件產(chǎn)業(yè),推動(dòng)生產(chǎn)、應(yīng)用、融資等合作銜接,加快市場(chǎng)化推廣應(yīng)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(lì)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)基金等加大投資力度,引導(dǎo)地方投資基金協(xié)同支持。發(fā)揮市場(chǎng)機(jī)制作用,鼓勵(lì)社會(huì)資本參與,吸引風(fēng)險(xiǎn)投資、融資租賃等多元化資金支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展。促進(jìn)行業(yè)質(zhì)量提升(一)加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化工作加強(qiáng)關(guān)鍵核心技術(shù)和基礎(chǔ)共性技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)研制,持續(xù)提升標(biāo)準(zhǔn)的供給質(zhì)量和水平。引導(dǎo)社會(huì)團(tuán)體加快制定發(fā)布具有創(chuàng)新性和國(guó)際性的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。鼓勵(lì)企事業(yè)單位和專(zhuān)家積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng),開(kāi)展國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定。(二)提升質(zhì)量品牌效益優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、改造技術(shù)設(shè)備、完善檢驗(yàn)檢測(cè),推廣先進(jìn)質(zhì)量文化與技術(shù)。引導(dǎo)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,提升品牌形象和影響力。開(kāi)展質(zhì)量興業(yè)、品牌培育等活動(dòng),定期發(fā)布質(zhì)量品牌報(bào)告。(三)優(yōu)化市場(chǎng)環(huán)境引導(dǎo)終端企業(yè)優(yōu)化電子元器件產(chǎn)品采購(gòu)模式,倡導(dǎo)優(yōu)質(zhì)廉價(jià),避免低價(jià)惡性競(jìng)爭(zhēng)、哄抬價(jià)格、肆意炒作等非理性市場(chǎng)行為,推動(dòng)構(gòu)建公平、公正、開(kāi)放、有序的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。MEMS慣性傳感器應(yīng)用領(lǐng)域目前MEMS慣性傳感器已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)與通信、高可靠、汽車(chē)電子、醫(yī)療健康、消費(fèi)電子等多個(gè)領(lǐng)域。隨著MEMS慣性技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步,高性能MEMS慣性傳感器應(yīng)用逐漸拓展到無(wú)人系統(tǒng)、自動(dòng)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(yīng)用于消費(fèi)電子和汽車(chē)等領(lǐng)域。(一)MEMS慣性傳感器無(wú)人系統(tǒng)領(lǐng)域應(yīng)用無(wú)人系統(tǒng)是指具有一定自治能力和自主性的無(wú)人控制系統(tǒng),它是人工智能、機(jī)器人技術(shù)以及實(shí)時(shí)控制決策系統(tǒng)的結(jié)合產(chǎn)物。通過(guò)利用慣性器件及捷聯(lián)慣性導(dǎo)航技術(shù),可以為無(wú)人系統(tǒng)提供精確的速度、位置和姿態(tài)等信息,從而實(shí)現(xiàn)其精確的導(dǎo)航定位和姿態(tài)控制。無(wú)人系統(tǒng)能廣泛替代人類(lèi)于各種環(huán)境下獨(dú)立完成布置的任務(wù),而不需要或者只需要極少操控人員的控制,大大擴(kuò)充了人類(lèi)的行為能力。無(wú)人系統(tǒng)包含無(wú)人機(jī)、無(wú)人車(chē)、無(wú)人船、無(wú)人潛航器以及機(jī)器人等多種無(wú)人平臺(tái),其中尤以無(wú)人機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。根據(jù)DroneIndustryInsight數(shù)據(jù),2020年全球無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模為209億美元,預(yù)計(jì)到2026年全球無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)413億美元,2020-2026年復(fù)合增長(zhǎng)率為12.02%。2020年新冠疫情爆發(fā),無(wú)人機(jī)作為智能無(wú)人化工作的代表,具有高效無(wú)休、零接觸的工作特點(diǎn),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(huà)、照明測(cè)溫、農(nóng)業(yè)植保等方面發(fā)揮了重要的作用。Frost&Sullivan估計(jì),2020年中國(guó)民用無(wú)人機(jī)行業(yè)整體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)599億元,發(fā)展?jié)摿薮蟆#ǘ㎝EMS慣性傳感器自動(dòng)駕駛領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)代汽車(chē)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(jì)、磁力計(jì)和慣性測(cè)量單元,以增強(qiáng)汽車(chē)的可靠性,提高駕駛的安全性。最早應(yīng)用于汽車(chē)的是MEMS加速度計(jì),用于監(jiān)測(cè)汽車(chē)運(yùn)行狀態(tài),判斷突然減速過(guò)程中是否啟用安全氣囊,MEMS加速度計(jì)還被用于胎壓監(jiān)測(cè)(TPMS)中監(jiān)測(cè)車(chē)輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以?xún)?yōu)化TPMS傳感器的電池壽命,MEMS陀螺儀也被大量用于車(chē)身穩(wěn)定系統(tǒng)以增強(qiáng)行車(chē)安全性。如今,MEMS慣性測(cè)量單元正逐步被用于自動(dòng)駕駛并輔助GPS導(dǎo)航,在衛(wèi)星信號(hào)較弱甚至丟失的情況下,根據(jù)慣性測(cè)量單元實(shí)時(shí)測(cè)量的加速度和角速率信息,繼續(xù)利用慣性導(dǎo)航以推算出最新的位置,在短時(shí)間內(nèi)仍可得到較高精度的位置信息,利用航跡推算實(shí)現(xiàn)短時(shí)導(dǎo)航,大大提高了用戶(hù)體驗(yàn)。根據(jù)iimedia估計(jì),2025年全球無(wú)人駕駛汽車(chē)市場(chǎng)規(guī)模將突破1,200億美元,2021-2025年復(fù)合增長(zhǎng)率為46.78%,增長(zhǎng)潛力巨大。根據(jù)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù),2017-2021年我國(guó)無(wú)人駕駛市場(chǎng)規(guī)模由681億元增至2,358億元,年均復(fù)合增長(zhǎng)率為36.4%。相關(guān)研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),2022年我國(guó)無(wú)人駕駛市場(chǎng)規(guī)??蛇_(dá)2,894億元。(三)MEMS慣性傳感器測(cè)量測(cè)繪領(lǐng)域應(yīng)用隨著衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)平臺(tái)、現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系基礎(chǔ)設(shè)施、航空航天遙感影像快速獲取平臺(tái)、先進(jìn)野外測(cè)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(wù)網(wǎng)絡(luò)等測(cè)繪裝備體系完成構(gòu)建,測(cè)繪行業(yè)進(jìn)入信息化測(cè)繪階段。高精度MEMS慣性測(cè)量單元是信息化測(cè)繪體系的重要支撐。信息化測(cè)繪的數(shù)據(jù)采集方式包括傳統(tǒng)測(cè)量、航空攝影測(cè)量、衛(wèi)星遙感以及激光雷達(dá)測(cè)量等。除傳統(tǒng)方式外,其他現(xiàn)代化測(cè)繪方式需要基于高精度慣性測(cè)量單元的飛行控制系統(tǒng)或光學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)支撐,以便于載具在動(dòng)態(tài)過(guò)程中采集到清晰的圖像。根據(jù)中國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù),2021年我國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到7,524億元,總產(chǎn)值較上年增長(zhǎng)9.20%。預(yù)計(jì)未來(lái)高精度MEMS慣性測(cè)量單元將在信息化測(cè)繪體系中占據(jù)重要地位。(四)MEMS慣性傳感器通信–動(dòng)中通領(lǐng)域應(yīng)用動(dòng)中通是指通過(guò)天線(xiàn)基座對(duì)天線(xiàn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整,使平臺(tái)保持和通訊衛(wèi)星相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài),從而保證通訊質(zhì)量。動(dòng)中通共分四類(lèi):車(chē)載、船載、機(jī)載和全自動(dòng)便攜站等產(chǎn)品,主要應(yīng)用于應(yīng)急通信、移動(dòng)辦公、電視臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)中通的核心部件,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中根據(jù)慣性測(cè)量信息自動(dòng)控制天線(xiàn)的方位、仰角和極化角,確保天線(xiàn)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(dòng)態(tài)下均可穩(wěn)定運(yùn)行,具有高機(jī)動(dòng)性和高靈活性,具有一定的市場(chǎng)規(guī)模。(五)MEMS慣性傳感器工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用各類(lèi)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(zhǎng)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(yīng)用,例如風(fēng)力發(fā)電塔姿態(tài)監(jiān)測(cè)、光伏發(fā)電太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)、電網(wǎng)塔架安全監(jiān)測(cè)、水電大壩監(jiān)測(cè)、機(jī)器振動(dòng)監(jiān)測(cè)、礦井礦山監(jiān)測(cè)、工程機(jī)械監(jiān)測(cè)等。隨著工業(yè)領(lǐng)域?qū)?shù)字化需求的增長(zhǎng),物聯(lián)網(wǎng)一方面設(shè)備數(shù)量增速較快,另一方面物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對(duì)可靠性的要求也進(jìn)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(chǎng)規(guī)模超過(guò)了2,630億美元。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年市場(chǎng)規(guī)模將大幅增長(zhǎng),到2028年將達(dá)到約1.11萬(wàn)億美元,2021-2028年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到22.83%,市場(chǎng)前景廣闊。(六)MEMS慣性傳感器資源勘探領(lǐng)域應(yīng)用慣性技術(shù)在資源勘探中,主要用于測(cè)量井身軌跡和鉆頭的實(shí)際位置,從而保證井深達(dá)到預(yù)定位置。隨著石油資源日益枯竭,勘探和開(kāi)發(fā)情況愈加復(fù)雜,因此就需要精度更高、性能更加可靠的石油測(cè)斜儀器。而慣性技術(shù)的應(yīng)用,使得這種需求得以滿(mǎn)足,通過(guò)采用高精度、高分辨率的慣性及磁傳感器來(lái)精確測(cè)量鉆井過(guò)程中井斜角、方位角及工具面角等工程參數(shù),從而實(shí)現(xiàn)井身軌跡與鉆頭位置的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。根據(jù)中華人民共和國(guó)自然資源部發(fā)布的《全國(guó)石油天然氣資源勘查開(kāi)采情況通報(bào)(2020年度)》,2020年油氣勘查投資達(dá)到710.24億元,開(kāi)采投資為2,249.48億元。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,2021年原油產(chǎn)量同比增長(zhǎng)約2.11%;天然氣產(chǎn)量同比增幅約7.84%。因此,在國(guó)內(nèi)油氣消費(fèi)持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)以及油氣勘查開(kāi)采投資持續(xù)增加的背景下,石油鉆采專(zhuān)用設(shè)備作為石油勘探開(kāi)發(fā)的重要設(shè)備,其市場(chǎng)需求將有望保持穩(wěn)定增長(zhǎng)。(七)MEMS慣性傳感器高速鐵路領(lǐng)域應(yīng)用MEMS慣性傳感器可以檢測(cè)和測(cè)量各種形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng),包括加速、傾斜、振動(dòng)、沖擊和旋轉(zhuǎn)等,其在高速鐵路中的典型應(yīng)用實(shí)例包括:轉(zhuǎn)向架安全性和舒適度的監(jiān)測(cè)和診斷系統(tǒng)、改善乘客舒適性的高速列車(chē)傾斜控制系統(tǒng)、列車(chē)的位置監(jiān)控、運(yùn)輸過(guò)程中的振動(dòng)監(jiān)測(cè)、鐵路軌道安全和維護(hù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、列車(chē)定位導(dǎo)航等。國(guó)家鐵路局發(fā)布的《2021年鐵道統(tǒng)計(jì)公報(bào)》顯示,2021年全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)到15萬(wàn)公里,其中高速鐵路達(dá)到4萬(wàn)公里,增長(zhǎng)5.26%。全國(guó)鐵路客車(chē)擁有量為7.8萬(wàn)輛,其中,動(dòng)車(chē)組3.3

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