在当今高度信息化的社会中，传感器作为连接物理世界与数字世界的桥梁，扮演着至关重要的角色。它们不仅在工业自动化、汽车制造、消费电子等领域发挥着核心作用，还在医疗健康、航空航天等高端应用中展现出不可或缺的价值。接下来，道合顺传感将介绍几种关键类型的传感器——压力传感器、惯性传感器、磁传感器以及麦克风，分析它们的工作原理、技术发展趋势以及在全球市场中的应用现状。
1、压力传感器
根据工艺和工作原理不同分为MEMS 压力传感器、陶瓷压力传感器、溅射薄膜压力传感器、微熔压力传感器、传统应变片压力传感器、蓝宝石压力传感器、压电压力传感器、光纤压力传感器和谐振压力传感器。
1）MEMS 技术
MEMS 压力传感器量程一般在 1kPa～100MPa 之间，具有小型化、可量产、易集成等优点，市场需求量最大、应用领域最广，是智能压力传感器的重要载体。
MEMS 压力传感器技术现在已较为成熟，基本可以分为压阻式和电容式两类，据推断该领域不会出现较大的技术突破，主要是渐进式的技术改进，像所有半导体产品一样，微型化是重要发展方向。
典型应用主要包括汽车电子，如汽车发动机系统、制动系统、燃油系统和后处理系统等，智能手机、无人机、可穿戴设备的高度计（气压计），石油、电力、轨道交通工业过程控制和状态监测压力传感器，航空航天气流压力检测等。
根据 Yole 的数据，2018-2026 年全球 MEMS 压力传感器市场规模从 18.60 亿美元增 长至 23.62 亿美元，年均复合增长率为 3.03%；出货量从 14.85 亿颗增长至 21.83 亿颗， 年均复合增长率为 4.93%。
▲图表来自歌尔微招股书
汽车电子是 MEMS 压力传感器最大的应用市场，据估计国内每年需求量达到数亿只，其中动力传动系统应用占压力传感器总量的 50%以上，安全系统、胎压监测系统等也用到较多的压力传感器。当前在节能减排和自动驾驶的需求驱动下，压力传感器在汽车的燃油蒸发排放系统、柴油颗粒过滤器等用量激增，这一市场需求在中国尤其强烈。
由于智能手机和平板电脑的迅速普及，消费电子已成为压力传感器的第二大应用市场，据估计国内每年需求量也达到数亿只，但大多依赖进口，随着近些年 MEMS 压力传感器成本和功耗的降低，其在可穿戴设备、无人机和智能家居等领域需求迅速扩大。
在医疗与工业市场，MEMS 压力传感器保持中等的增长速度，但有一例外是新型医用智能吸入器(medical smart inhalers，介于医疗电子市场与消费电子市场之间)，为未来医疗消费物联网应用的发展铺平了道路。航空电子与高端应用虽然是小众市场，但得益于动态飞行器(the dynamic aircraft) 与 MEMS 技术的大力发展，目前也显示出较快的增长速度。
在不同的应用行业，MEMS 压力传感器的竞争态势不尽相同，市场份额最大的汽车电子与消费电子应用中，主要厂商都是大型集团。
汽车电子市场常采用垂直整合方式提高效益，而消费电子市场由于太小且分散的特点，没必要采取这种方式，竞争态势基本分为三个层次：
博世(Bosch)是最具重量级的领导者，集聚了这两个应用市场的所有产品的产量，形成了规模经济效应，降低了成本，这是其最大的竞争优势。
其他大型厂商如英飞凌(Infineon)、森萨塔(Sensata)、电装(Denso)、迈来芯(Melexis)等只专注在汽车电子市场，而意法半导体(ST Microelectronic)与阿尔卑斯电气(ALPS)只专注在消费电子市场。泰科电子(TE Connectivity)与恩智浦（NXP）同时参与这两大应用的竞争。
在工业、医疗、航空电子与高端应用市场，主要竞争对手比较相似，大多数厂商都会采取进入多个细分市场和加入增值模块来扩大自己的业务及提升竞争力。也有少数公司只专注在航空电子及高端市场领域，如美国的库力特(Kulite)。
2）其他技术
从产品用量来看，陶瓷压力传感器是除 MEMS 压力传感器外用量最大的种类，耐腐蚀的优点使其广泛应用于汽车电子和工业电子，如汽车的发动机系统、暖通空调系统、柴油尿素包，工业制冷系统等，国内年需求量约为数千万只。
溅射薄膜压力传感器和微熔压力传感器环境适应性较强，主要用于汽车电子和工业电子。
传统应变片技术制作的压力传感器逐渐被 MEMS 技术和溅射薄膜技术所取代，但由于具备形状可变灵活应用的特点，目前在计量等一些有特殊要求的领域仍在使用。
蓝宝石压力传感器、压电压力传感器、光纤压力传感器和谐振压力传感器具备耐高温、耐恶劣环境等强环境适应性，一般多用于国防军工、航空航天、石油勘探等领域，国内主要厂商集中在相关高校与科研院所。
2、惯性传感器
惯性传感器是一种运动传感器，主要用于测量物体在惯性空间中的运动参数。惯性传感器依据敏感量的不同分为加速度计和陀螺两大类。
惯性传感器市场最早由国防、航空航天等惯性导航应用推广而来，按照测量精度可分为高端应用市场和低端应用市场。
低端应用市场产品特点是价格较低、用量较大、性能要求较低，主要包括消费电子、汽车电子、工业自动化等；高端应用市场产品特点是精度要求较高、价格较贵、用量较小等，主要包括，国防和商业航天等军用级和宇航级电子产品，如导弹、火箭导航，飞机、导弹飞行或姿态控制，潜水艇、军舰等姿态控制等等。
目前高端惯性系统市场迎来许多新机遇，包括机器人、工业自动化、自动/无人驾驶汽车、船舶、飞机和无人机、结构监测、可重复使用航天运载器和微型卫星等。预计这些应用将使得高端惯性市场保持长期增长。
1）加速度计
加速度计按照自由度分为单轴、双轴、三轴加速度计，其中三轴加速度计市场占有率最高，加速度计和陀螺仪、磁力计多组合应用（加速度计与陀螺仪组合构成惯性测量单元，加速度计、陀螺仪和磁力计组合构成电子罗盘），以达到集成化、多功能的运动检测。
加速度计的主要类型有 MEMS 加速度计、石英挠性加速度计、压电加速度计和光纤加速度计。
MEMS 加速度计是智能加速度计的主要实现形式，占据了最大的市场份额，其中消费电子是最大的应用市场，预估年用量在数十亿只左右，广泛用于智能手机、可穿戴设备的方向显示、运动检测，AR/VR设备的人体运动轨迹捕捉，无人机的导航与运动检测等。
MEMS 加速度计在汽车的惯导系统、动力系统、防抱死刹车系统中也有着大量需求，年需求量亿只以上。尤其在自动驾驶解决方案中，需要将惯性测量单元（由加速度计和陀螺仪组成）和 GPS 等绝对定位系统融合使用，一方面可验证 GPS 定位结果的自洽性，另一方面可在 GPS 信号消失的区域继续提供持续若干秒的亚米级定位精度，为自动驾驶汽车争取宝贵的异常处理时间，是自动驾驶系统在定位领域的最后一道防线。
压电式加速度计具有测量范围广、耐高温、高频响等特点，主要用于工业过程测量控制、振动试验设备监测、航空航天发动机监测等。
光纤加速度计的主要特点是一根光纤可布设多点，成本大大降低，目前国内技术已能达到国际先进水平。
石英挠性加速度计能达到较高的精度和稳定性，主要应用在国防军工、航天航空的惯导制导等系统。
2）陀螺仪
陀螺按照工作原理和结构特点分为 MEMS 陀螺、光纤陀螺、激光陀螺、压电陀螺、半球谐振陀螺等。
同加速计类似，MEMS 陀螺是智能化陀螺仪的主要实现方式，它的精度虽然不如光纤陀螺、激光陀螺等高端产品，但其体积小、功耗低、易于数字化和智能化，特别是成本低，易于批量生产，非常适合手机、汽车、医疗器材等需要大规模生产的设备。
光纤陀螺、激光陀螺、压电陀螺、半球谐振陀螺等高精度陀螺用量小、成本高，主要用于国防军工、航空航天等高端惯性领域，几种技术间竞争较为激烈。陀螺仪能提供准确的方位、水平、位置、加速度等信号，以便驾驶员或自动导航仪控制飞机、舰船等航行体按一定的航线飞行，而在导弹、卫星运载器或空间探测火箭等航行体的制导中，则可直接利用这些信号完成航行体姿态控制和轨道控制。
在传感器中陀螺仪属于技术门槛较高的产品，工艺结构复杂，投资成本高，产品研发工作主要集中在高校和科研院所，国内具有自主设计能力并实现量产的企业较少。
3、磁传感器
磁传感器是通过感测磁场强度、磁场分布、磁场扰动等来精确测量电流、位置、方向、角度等物理参数，广泛用于消费电子、现代工农业、汽车和高端信息化装备中。
磁传感器主要实现技术包括霍尔技术(Hall Technology)、各项异性磁阻技术(AMR Technology)、巨磁阻技术(GMR Technology)、隧道结磁阻技术(TMR Technology)等。
目前市场上主要的磁传感器芯片是基于霍尔效应（全球市场占有率 70%）开发的。XMR 技术最大的优势是高灵敏度及精准度。
传统基于霍尔技术的磁传感器市场的大型厂商，如AKM 、Allegro、Melexis、TDK、Diodes、Honeywell 等都在将 XMR 技术用于各自的产品中， 并推动 XMR 发展，市场占有率有望从 2016 年的 27%发展到 2022 年的31%。霍尔技术目前仍然非常有效，由于成本较低，仍然是市场上大多数应用的优先选择。
四代磁传感器的技术发展历程与基本原理：
▲磁传感器技术发展历程与基本原理
总体上看，磁传感器市场预计将从 2021 年的 2.6B 美元增长到 2027 年的 4.5B 美元，复合年增长率为 9% 。（注：此处数据为最新替换，数据来自Yole）
汽车市场是磁传感器最大的应用市场，传统的汽油汽车上磁传感器的用量约为 20～30个，由于混合动力汽车更高的电流控制需求，磁传感的用量将达到 35个以上。
磁传感器可用于位置和速度传感、开关控制、电流传感等，未来随着自动驾驶汽车可靠性要求的提高，动力总成系统和辅助无刷电机系统对磁传感器的可靠性提出了更高的需求。
磁传感器在工业控制、交通、智能家居、消费电子等领域的应用较汽车领域更为分散，且单价更高。
随着智能手机市场趋于饱和，用于电子罗盘的磁传感器近年的销量也趋于稳定，主要应用于手机中的电子地图与 GPS。但在可穿戴设备、无人机、机器人等新兴应用领域有着较高的市场潜力。
▲MEMS 磁传感器市场分布及预测
国内用于消费类电子产品的 AMR 磁传感器已有美新半导体有限公司实现规模化生产，而用于现代工农业、汽车和高端信息化装备的 AMR 磁传感器主要依靠进口美国霍尼韦尔、日本村田、德国Sensitec 公司的产品。
国内暂无 GMR 磁传感器制造商，用于高端信息化装备的 GMR 磁传感器主要依靠进口美国 NVE、德国 Sensitec 公司的产品。
TMR 磁传感技术已被国外硬盘巨头希捷国际、西部数据和TDK 三家公司广泛应用于硬盘磁头，无论是实验室研发还是规模化生产其技术成熟性已得到了较为可靠的论证。江苏多维科技有限公司建有完整的 TMR 磁传感器芯片研发和产业化平台，能实现隧道结材料体系和 TMR 芯片的完全自主设计及规模化生产。
4、麦克风
随着 Alexa、Cortana、Siri 等智能语音控制功能的出现，麦克风在智能终端的需求迅速扩大，核心技术发展方向包括语音识别、噪声消除、身份识别等。
麦克风实现技术主要分为两类，MEMS 麦克风和传统的驻极体麦克风（ECM）。MEMS 麦克风凭借微型化、低功耗等特性更好满足智能手机、智能音箱、智能耳机、机器人等应用的语音交互需求。
相比之下，ECM 麦克风尽管具有高信噪比、一致性好等特点，但成本优势渐弱，在语音交互普及的浪潮中被替代的趋势越来越明显。
2016 年，MEMS 麦克风市场接近 68 亿元人民币($1B)，出货量年复合增长率(CAGR)为 11.3%。驻极体麦克风市场 48 亿人民币($700M)，出货量年复合增长率(CAGR)为-2.6%。
麦克风的市场规模及预测：
▲麦克风市场规模及预测
根据 Yole 的数据，2018-2026 年全球 MEMS 声学传感器市场规模从 11.53 亿美元增长至 18.71 亿美元，年均复合增长率为 6.24%；出货量 从 52.98 亿颗增长至 111.15 亿颗，年均复合增长率为 9.70%，均呈现稳步上升的态势。
▲图表来自歌尔微招股书
全球 MEMS 麦克风的主要供应商有楼氏电子(Knowles)、 歌尔股份(Goertek)和瑞生科技(AAC)。三家约占全球 MEMS 麦克风市场的 70%以上。
在全部智能传感器种类中，我国 MEMS 麦克风产业发展水平相对较高。根据 Yole 数据，全球排名前 30 的传感器厂商中，中国国内仅有歌尔微电子（Goermicro，原歌尔股份分拆的MEMS业务子公司，排名第8）、瑞声科技（AAC，排名21）、高德红外（Guide IR，排名29）进入榜单。歌尔微已超过楼氏电子成为全球最大MEMS麦克风企业。
