浅析空气质量监测对气体和颗粒物传感器市场的影响

MEMS 2018-11-15 5806

描述

空气质量监测正在为传感器市场注入活力！汽车、家庭和其它建筑物内的空气质量监测正推动气体和颗粒物传感器市场发展世界卫生组织（WHO）的2014年报告显示：室外空气污染是21世纪的主要挑战之一，全球约有400万人死于此。

另外一份报告表明：从2016年起，世界上超过90%的人口居住在空气污染水平高于WHO规定限值的地区。因此，这些为开发并安装气体和颗粒物传感器产生了全球驱动力。据麦姆斯咨询介绍，长期以来，主要的气体和颗粒物传感器市场一直局限于工业应用。但如今，空气质量的下降影响着众多领域，包括家庭、办公室、酒店、汽车、市区等，所以，空气质量管控成为推广酒店或餐厅的卖点之一。历史上，建筑物内的气体传感器用来控制空调系统以实现节能减排。

而现在，我们观察到：由于居民需要清洁的室内空气，气体传感器的主要职能从“舒适”转变为“安全”。该趋势还延伸至其它环境，如私家车和公共交通工具，从而促使气体传感器应用系统市场不断增长，例如通常集成气体和颗粒物传感器的空气净化器市场预计将从2017年的160亿美元增至2023年的330亿美元，复合年增长率（CAGR）为12.5%。商用车越来越多地安装气体和颗粒物传感器，以确保为乘客提供高品质的空气。以前的应用场景是：车内传感器检测到二氧化碳（CO2）和挥发性有机化合物（VOC）浓度变高时，就会激活空调系统。

现在新的应用场景是，车外传感器检测到外部环境污染时，便通知关闭通风系统。在上述场景中，金属氧化物半导体（MOS）是首选技术，因为相比上一代技术，它具有低成本、小体积、响应速度快等优势。为了满足日益增长的市场需求，气体传感器领域的厂商，如Paragon、收购SGX Sensortech的安费诺（Amphenol），正在研发颗粒物传感器；像博世（Bosch）和艾迈斯半导体（ams）这类大型传感器领导厂商也将空气质量监测明确为有前景的市场。因此，他们利用自己的专业知识和经验为气体和颗粒物传感开发新的技术及解决方案。

2018~2023年气体传感器市场规模

虽然气体和颗粒物传感器市场有很好的前景，但是消费类市场的成长时间比预期的多，进而影响到很多公司的市场决策，比如ams强调短期内不再花费大力气拓展消费类应用。由此看来，原先期望的智能手机集成气体传感器变得遥遥无期。

本报告分析了全球空气质量监测对每个细分市场的影响。受影响的主要部分是采暖通风与空调（HVAC）、消费类产品、交通运输中的舒适性。每个细分市场都详细描述了技术要求、待测气体、市场预测、主要供应商和法规等。Yole预测2022年气体传感器市场将达到10亿美元。此外，我们还有一章节讨论组合式环境传感器和电子鼻技术的发展。虽然仍存在挑战，但确实是若干应用中改善空气质量传感的下一步措施。MOS终于找到应用市场，光学技术可用于颗粒物传感金属氧化物半导体（MOS）已存在多年，但由于交叉敏感、传感器漂移等问题阻碍了该技术的广泛应用。现在，由于两种应用驱动：车内/车外监测、空气净化器，MOS技术的应用获得重要推进。MOS是VOC气体传感器“成本/尺寸”的最佳权衡（trade-off）技术。

MOS是汽车空气质量监测的参考技术，并且仅适用于气体。在消费类应用中，小型化非分散红外（NDIR）传感器与MOS传感器展开竞争。NDIR传感器的价格更高，但是其外形尺寸现在接近MOS传感器，且灵敏度更好。最终的传感器选择还是取决于应用需求。注：NDIR传感器常被用来检测气体和测量碳氧化物（例如一氧化碳和二氧化碳）的浓度。一束红外光穿过采样腔，样本中的各气体组分吸收特定频率的红外光。通过测量相应频率的红外光吸收量，便可确定该气体组分的浓度。之所以说这种技术是非分散的，是因为穿过采样腔的波长未经预先滤波；相反地，光滤波器位于检波器之前，以便滤除选定气体分子能够吸收的波长之外的所有光线。

2017年气体传感技术的市场份额

另一方面，光学是颗粒物传感的参考技术。颗粒物监测正变得比气体传感更重要。直径小于1微米的超细颗粒物（PM1）越来越受到关注，因为它们是最危害健康的“物种”。所以大多数厂商正在研发PM1及以下的颗粒物传感器。2017年颗粒物传感器市场规模为1.5亿美元，预计2023年将超过2亿美元。颗粒物传感器市场不像气体传感器市场那么分散，四家厂商占据90%以上的市场份额，因此新厂商的发展空间有限。亚洲厂商的生态系统发展迅速由于亚洲非常关注空气质量，因此本报告有专门章节介绍亚洲厂商的生态系统情况。预计2020年，空气净化器市场将实现每年2000万台的出货量。中国目前占据全球空气净化器市场的95%以上。这些空气净化器大部分同时集成了VOC和颗粒物传感器。因此，亚洲厂商正在为当地市场开发自己的技术和产品组合。它们涵盖了所有气体和颗粒物传感技术，并且因地而异。例如，日本和***仅关注MOS和NDIR，中国几乎囊括了所有可用的技术。

亚洲厂商在气体和颗粒物传感技术方面的布局

知识产权（IP）动态反映了亚洲对气体和颗粒物传感器的浓厚兴趣，以及技术和研发工作的巨大差异。本报告包括单独一章对亚洲IP情况的介绍。自2010年以来，中国的专利申请大幅增加。相反，其它国家的专利活动几乎是稳定的；自2014年以来，越来越多的中国公司和研发实验室成为专利领域的新成员。

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