紅外傳感器行業技術水平特點及機遇挑戰（附報告目錄）
1、紅外傳感器行業簡介及分類
紅外傳感器是一種用于發現并測定紅外輻射的強度，并將其轉變為電能以便應用的傳感器。根據傳感機理的不同，紅外傳感器可分為非制冷型熱式紅外傳感器和制冷型光子紅外傳感器兩大類。其中，非制冷型熱式紅外傳感器按照工作原理大致可以分為紅外熱電堆傳感器、熱釋電紅外傳感器和微測輻射熱計紅外傳感器。
相關報告：北京普華有策信息咨詢有限公司《2021-2027年紅外傳感器行業細分市場分析及投資前景專項報告》
資料來源：普華有策
制冷型光子紅外傳感器是利用半導體材料的光子效應進行紅外傳感，傳感器吸收光子后，本身發生電子狀態的改變，從而引起光伏或光電導等現象，通常能獲得更高的紅外性能以及更短的響應時間，但熱噪聲對環境溫度非常敏感，因此需要制冷裝置對其進行制冷，成本較高，這就大大限制了制冷型光子紅外傳感器的應用，主要應用于航空航天、軍事等對性能要求高、成本不敏感的領域。非制冷型熱式紅外傳感器是將接收到的紅外輻射轉換成熱能，導致紅外敏感元件溫度上升，然后通過測量溫度上升來測量紅外輻射信號的大小，由于是將紅外輻射轉換熱量對溫度差進行測量，所以非制冷型熱式紅外傳感器可以在室溫環境下工作，無需制冷，降低了傳感器的制造成本和操作難度，在軍事、工業及各類民用消費等領域廣泛應用。
非制冷型熱式紅外傳感器按照工作原理大致可以分為熱電堆傳感器、熱釋電傳感器和微測輻射熱計傳感器。紅外熱電堆傳感器通過塞貝克效應將紅外輻射導致的溫度變化轉換為電壓信號輸出。熱釋電紅外傳感器是通過受熱物體中的電荷堆積來測量紅外輻射導致的溫度變化。微測輻射熱計紅外傳感器通過將紅外輻射導致的溫度變化引起的電阻變化轉換成電信號輸出。
2、紅外傳感器行業發展概況
紅外傳感技術市場應用廣泛，在工作方式上可以大致分為兩大類應用。一類是側重于物體熱成像的應用，主要為制冷型光子紅外傳感器、微測輻射熱計紅外傳感器，其紅外傳感系統側重于被測物體的紅外熱成像，主要應用于軍事領域及部分民用領域；一類是側重于物體及溫度量感知的應用，主要為紅外熱電堆傳感器、熱釋電紅外傳感器，其紅外傳感系統側重于被測物體的溫度感知量及更高的精確度，主要應用于民用領域。
（1）軍用紅外傳感器行業發展概況
軍用紅外產品從上世紀 70-80 年代起就逐步應用于海陸空戰場上，經過多年的技術迭代及產品換代，目前紅外產品在美國、法國等發達國家軍隊的普及率較高，市場趨于穩定。
我國軍用市場底子較薄，正處在大力追趕階段。近年來紅外傳感器在我國軍事領域的應用處于快速提升階段，包括單兵、坦克裝甲車輛、艦船、軍機和紅外制導武器在內的紅外裝備市場將迎來快速發展階段。國內軍用紅外市場正快速發展，屬于朝陽行業，市場容量巨大。目前在我國積極推進軍隊信息化及武器裝備現代化建設的大背景下，未來國內軍用紅外市場將持續快速增長。
（2）民用紅外傳感器行業發展概況
近年來，隨著紅外產品的成本及價格不斷下降，其在民用領域的應用更加廣泛。另外，民用紅外傳感器市場保持著很快的增長速度，增長幅度要遠大于軍用領域。紅外傳感器在民用市場消費額的快速增長主要來源于產品成本下降帶來新應用領域的不斷擴大，隨著紅外傳感器在健康醫療、安防監控、智能家居、物聯網、消費電子、工業控制等行業應用的推廣，民用紅外傳感器行業將迎來市場需求的快速增長期。
目前，民用紅外市場應用前景較好，需求旺盛。隨著我國經濟持續發展及國內紅外傳感器產品的普及，市場對于紅外傳感器產品的需求也日趨旺盛，未來將有更多新興市場需求成為紅外市場新的增長點。
2020 年，紅外傳感技術的大量廣泛應用使得人們看到了紅外技術非接觸測溫的便利性及可靠性，將加速紅外技術在新領域的應用推廣，對紅外技術的市場普及起到催化作用，未來，紅外產品市場需求將會在原本的基礎之上呈現快速增長的態勢，為行業內企業提供重大發展機遇。
3、紅外熱電堆傳感器行業發展概況
與傳統的紅外熱電堆傳感器相比，基于 MEMS 技術的紅外熱電堆傳感器具有尺寸小、重量輕、噪聲小、成本低、使用方便等優點，因此 MEMS 紅外熱電堆傳感器在性能與成本方面能夠較好的兼顧民用消費領域的需求，在健康醫療、安防監控、智能家居、消費電子、工業控制等領域得到了廣泛的應用。
2020 年初，受突發新冠疫情影響，非接觸式紅外體溫監測儀器作為疫情防控初步篩檢手段，市場需求快速增長。國內以額溫槍為主的非接觸式測溫設備市場需求大增，紅外熱電堆傳感器作為關鍵部件需求同步上升，熱電堆傳感器上半年呈量價齊升態勢。受疫情期間紅外熱電堆產品的廣泛普及影響，其眾多優點得到市場的廣泛認同，未來在眾多新興領域將得到廣泛應用。
4、技術特點
（1）行業技術較為復雜，國內自主研發能力欠缺
MEMS 紅外熱電堆傳感器產品的研發與設計，既涉及到機械、電子、材料、光學、半導體等多門復雜學科知識，又涉及到機械制造、半導體制造等跨行業技術的積累和整合，這對 MEMS 紅外熱電堆傳感器的研發設計人員的專業知識和行業經驗提出了較高的要求。研發人員既需要熟練掌握上述多門復雜的學科知識，又需要對上下游行業有著深入的理解。
由于行業技術較為復雜加之國內起步較晚，在 MEMS 傳感器芯片的研發設計和晶圓制造領域，國內企業的技術水平與國外領先的公司相比，存在較大差距，因而，國內很多廠商通過外購傳感器芯片并在國內完成封裝測試的方式拓展國內市場，但由于其缺乏自主設計芯片的能力，在芯片供應及議價能力等方面往往受制于人。MEMS 紅外熱電堆傳感器應對技術迭代革新的根本是芯片的設計和供應能力，未來國內擁有芯片自主設計研發能力的廠商將面臨廣闊的進口替代和新興領域的市場機會。
（2）技術工藝非標準化且生產環節存在技術壁壘
MEMS 傳感器具有一種產品對應一種加工工藝的特點，各類產品應用領域的技術要求也存在差異，晶圓制造和測試過程也需采用非標準的工藝，這就使得傳感器的生產及封裝工藝需要根據產品的不同設計來進行調試，從而要求國內企業除了完成傳感器芯片的設計，還需要開發適合公司芯片設計路線的 MEMS 晶圓制造工藝、封裝測試工藝。因此，MEMS 傳感器行業在芯片設計、晶圓制造、封裝和測試環節都具有壁壘。
（3）紅外熱電堆技術應用領域廣泛
紅外熱電堆傳感器是由熱電偶構成的一種器件，通過塞貝克效應將紅外輻射導致的溫度變化轉換為電壓信號輸出。過去，由于國內紅外熱電堆技術不成熟，應用于民用類的紅外技術主要采用熱釋電紅外、微測輻射熱計傳感技術。微測輻射熱計在民用領域主要應用于紅外熱成像產品，但成本較高；熱釋電紅外傳感器雖成本較低，但其僅能感應動態目標。紅外熱電堆傳感器則兼顧了產品的性能與成本，可同時應用于動態及靜態場景，適合民用消費領域的需求，因此近年來應用逐步拓展，在不同領域得到了廣泛的應用。
（4）紅外技術的加速發展和普及
紅外熱電堆傳感器具有非接觸、體積小、成本低、穩定性強等特點，同時，采用 CMOS-MEMS 技術便于將產品微型化，使得紅外熱電堆傳感器可以與電子系統集成，不斷創造新的應用場景，如 2020 年 6 月榮耀發布了全球首款紅外測溫 5G 手機；將紅外測溫模塊集成在安防監控等的人臉識別模塊，實現功能的高度集成；通過監測油煙溫度，實現抽油煙機“煙灶聯動”“煙感風隨”；通過監測室內人體方位，實現空調“風隨人動”；通過監控車內 CO2 濃度，實現車內環境的實時智能控制等。
2020 年，紅外傳感技術的大量廣泛應用使得人們看到了紅外技術非接觸測溫的便利性及可靠性，將加速紅外技術在新領域的應用推廣，對紅外技術的市場普及起到催化作用，未來，紅外產品市場需求將會在原本的基礎之上呈現快速增長的態勢，為行業內企業提供重大發展機遇。
5、行業面臨的機遇
（1）國家持續關注并大力支持傳感器行業的發展
半導體芯片行業作為信息產業中的基礎和核心部分，是關系國民經濟和社會發展全局的基礎性、先導性和戰略性產業。國家在政策層面對傳感器產業已有較多支持。2014 年，《國家集成電路產業發展推進綱要》提出開發基于新業態、新應用的傳感器等關鍵芯片。2017 年，國務院印發《智能傳感器產業三年行動指南（2017-2019）》，對傳感器全產業鏈進行扶持。持續不斷的政策層面的支持及資本的不斷投入，將促進傳感器行業的不斷發展。2020 年國務院發布《國務院關于印發新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展若干政策的通知》，通知在財稅政策、投融資政策、研究開發政策、進出口政策、人才政策、知識產權政策、市場應用政策、國際合作政策等方面全面支持半導體行業發展壯大。
（2）市場應用及需求廣泛
傳感器相當于機器的感官，物聯網也要通過傳感器去感知周邊物體和物理環境，從而為物聯網應用層的數據分析提供依據，隨著未來物聯網的縱深發展，進一步催生對于傳感器的需求。
由于紅外熱電堆傳感器具有非接觸、快速及便利性等特點，隨著國內紅外熱電堆傳感技術的發展及逐漸成熟，其性能與成本能夠較好的兼顧民用消費領域的需求，得到越來越廣泛的應用，尤其是在消費電子、智能家居、工業控制等領域開始廣泛應用。
（3）紅外應用得到加速普及
2020 年，紅外傳感技術的大量廣泛應用，使得人們看到了紅外技術非接觸測溫的便利性及可靠性，加速了紅外技術在新領域的應用推廣，對紅外技術的市場普及起到催化作用。未來，紅外產品市場需求將會在原本的基礎之上呈現快速增長的態勢，為行業內企業提供重大發展機遇。
（4）國外高端產品市場壟斷，國產化需求凸顯
現有紅外傳感技術的產品，部分低端應用產品已開始實現國產化替代，但是大部分高端產品主要還是由國外廠商提供。對于紅外熱電堆技術，產業鏈上下游大部分在美國、歐洲、日本，價格較高，服務響應周期長，無法滿足國內日益增長和急劇變化的應用需求，國產化廠商具備良好發展前景和巨大的成長空間。
6、行業面臨的挑戰
（1）技術人才匱乏，人員分散
紅外熱電堆相關技術及產品的研制等是多學科融合的高精尖技術，涉及到芯片設計、結構設計、制造工藝、封裝設計等各種環節。對人員的技術要求高，人才培養的周期長，導致國內熱電堆技術的研發人才隊伍建設遠遠落后于行業發展的需求。同時我國紅外傳感技術起步較晚，經驗豐富、技術能力強的專業技術人才和管理人才也較缺乏。隨著紅外技術的逐步應用推廣，越來越多的紅外技術相關公司對專業人才的需求也導致本來已經匱乏的人才資源更加分散，使得專業人才的缺乏矛盾更加突出。
（2）技術積累短，產業鏈整合不完善
對于紅外熱電堆技術，此前國內在該領域主要還是各科研院所進行相關的學術研究，產業化經驗積累時間較短，同時相關產業鏈不完善。近年來，雖然國內的半導體代工資源及產業鏈在國家大力支持下得到較快成長與發展，但真正能夠實現商業化運作并具有較強競爭力的供應商還不多，高效整合現有產業鏈資源從而實現競爭優勢是很多企業面臨的問題。
（3）新應用需要一定的市場推廣時間
對于傳統的紅外產品，現有國際廠商具有技術、資金及市場的先發優勢，國內的中小企業如要在市場競爭中獲得優勢，一方面要靠自身的產品技術創新及市場服務等實現產品競爭優勢，另一方面要靠開發新的產品應用等實現市場先發優勢。產品創新和應用創新等都需要相應的時間去推廣從而被市場接受，因此需要行業內企業能夠積極推廣創新產品及應用，終端企業支持與配合創新及應用，最終實現整個產業鏈的良性循環。