淺析空氣質(zhì)量監(jiān)測對氣體和顆粒物傳感器市場的影響

空氣質(zhì)量監(jiān)測正在為傳感器市場注入活力！汽車、家庭和其它建筑物內(nèi)的空氣質(zhì)量監(jiān)測正推動氣體和顆粒物傳感器市場發(fā)展世界衛(wèi)生組織（WHO）的2014年報告顯示：室外空氣污染是21世紀(jì)的主要挑戰(zhàn)之一，全球約有400萬人死于此。

另外一份報告表明：從2016年起，世界上超過90%的人口居住在空氣污染水平高于WHO規(guī)定限值的地區(qū)。因此，這些為開發(fā)并安裝氣體和顆粒物傳感器產(chǎn)生了全球驅(qū)動力。據(jù)麥姆斯咨詢介紹，長期以來，主要的氣體和顆粒物傳感器市場一直局限于工業(yè)應(yīng)用。但如今，空氣質(zhì)量的下降影響著眾多領(lǐng)域，包括家庭、辦公室、酒店、汽車、市區(qū)等，所以，空氣質(zhì)量管控成為推廣酒店或餐廳的賣點(diǎn)之一。歷史上，建筑物內(nèi)的氣體傳感器用來控制空調(diào)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

而現(xiàn)在，我們觀察到：由于居民需要清潔的室內(nèi)空氣，氣體傳感器的主要職能從“舒適”轉(zhuǎn)變?yōu)椤鞍踩薄Ｔ撢厔葸€延伸至其它環(huán)境，如私家車和公共交通工具，從而促使氣體傳感器應(yīng)用系統(tǒng)市場不斷增長，例如通常集成氣體和顆粒物傳感器的空氣凈化器市場預(yù)計將從2017年的160億美元增至2023年的330億美元，復(fù)合年增長率（CAGR）為12.5%。商用車越來越多地安裝氣體和顆粒物傳感器，以確保為乘客提供高品質(zhì)的空氣。以前的應(yīng)用場景是：車內(nèi)傳感器檢測到二氧化碳（CO2）和揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）濃度變高時，就會激活空調(diào)系統(tǒng)。

現(xiàn)在新的應(yīng)用場景是，車外傳感器檢測到外部環(huán)境污染時，便通知關(guān)閉通風(fēng)系統(tǒng)。在上述場景中，金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）是首選技術(shù)，因?yàn)橄啾壬弦淮夹g(shù)，它具有低成本、小體積、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢。為了滿足日益增長的市場需求，氣體傳感器領(lǐng)域的廠商，如Paragon、收購SGX Sensortech的安費(fèi)諾（Amphenol），正在研發(fā)顆粒物傳感器；像博世（Bosch）和艾邁斯半導(dǎo)體（ams）這類大型傳感器領(lǐng)導(dǎo)廠商也將空氣質(zhì)量監(jiān)測明確為有前景的市場。因此，他們利用自己的專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn)為氣體和顆粒物傳感開發(fā)新的技術(shù)及解決方案。

2018~2023年氣體傳感器市場規(guī)模

雖然氣體和顆粒物傳感器市場有很好的前景，但是消費(fèi)類市場的成長時間比預(yù)期的多，進(jìn)而影響到很多公司的市場決策，比如ams強(qiáng)調(diào)短期內(nèi)不再花費(fèi)大力氣拓展消費(fèi)類應(yīng)用。由此看來，原先期望的智能手機(jī)集成氣體傳感器變得遙遙無期。

本報告分析了全球空氣質(zhì)量監(jiān)測對每個細(xì)分市場的影響。受影響的主要部分是采暖通風(fēng)與空調(diào)（HVAC）、消費(fèi)類產(chǎn)品、交通運(yùn)輸中的舒適性。每個細(xì)分市場都詳細(xì)描述了技術(shù)要求、待測氣體、市場預(yù)測、主要供應(yīng)商和法規(guī)等。Yole預(yù)測2022年氣體傳感器市場將達(dá)到10億美元。此外，我們還有一章節(jié)討論組合式環(huán)境傳感器和電子鼻技術(shù)的發(fā)展。雖然仍存在挑戰(zhàn)，但確實(shí)是若干應(yīng)用中改善空氣質(zhì)量傳感的下一步措施。MOS終于找到應(yīng)用市場，光學(xué)技術(shù)可用于顆粒物傳感金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）已存在多年，但由于交叉敏感、傳感器漂移等問題阻礙了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在，由于兩種應(yīng)用驅(qū)動：車內(nèi)/車外監(jiān)測、空氣凈化器，MOS技術(shù)的應(yīng)用獲得重要推進(jìn)。MOS是VOC氣體傳感器“成本/尺寸”的最佳權(quán)衡（trade-off）技術(shù)。

MOS是汽車空氣質(zhì)量監(jiān)測的參考技術(shù)，并且僅適用于氣體。在消費(fèi)類應(yīng)用中，小型化非分散紅外（NDIR）傳感器與MOS傳感器展開競爭。NDIR傳感器的價格更高，但是其外形尺寸現(xiàn)在接近MOS傳感器，且靈敏度更好。最終的傳感器選擇還是取決于應(yīng)用需求。注：NDIR傳感器常被用來檢測氣體和測量碳氧化物（例如一氧化碳和二氧化碳）的濃度。一束紅外光穿過采樣腔，樣本中的各氣體組分吸收特定頻率的紅外光。通過測量相應(yīng)頻率的紅外光吸收量，便可確定該氣體組分的濃度。之所以說這種技術(shù)是非分散的，是因?yàn)榇┻^采樣腔的波長未經(jīng)預(yù)先濾波；相反地，光濾波器位于檢波器之前，以便濾除選定氣體分子能夠吸收的波長之外的所有光線。

2017年氣體傳感技術(shù)的市場份額

另一方面，光學(xué)是顆粒物傳感的參考技術(shù)。顆粒物監(jiān)測正變得比氣體傳感更重要。直徑小于1微米的超細(xì)顆粒物（PM1）越來越受到關(guān)注，因?yàn)樗鼈兪亲钗：】档摹拔锓N”。所以大多數(shù)廠商正在研發(fā)PM1及以下的顆粒物傳感器。2017年顆粒物傳感器市場規(guī)模為1.5億美元，預(yù)計2023年將超過2億美元。顆粒物傳感器市場不像氣體傳感器市場那么分散，四家廠商占據(jù)90%以上的市場份額，因此新廠商的發(fā)展空間有限。亞洲廠商的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展迅速由于亞洲非常關(guān)注空氣質(zhì)量，因此本報告有專門章節(jié)介紹亞洲廠商的生態(tài)系統(tǒng)情況。預(yù)計2020年，空氣凈化器市場將實(shí)現(xiàn)每年2000萬臺的出貨量。中國目前占據(jù)全球空氣凈化器市場的95%以上。這些空氣凈化器大部分同時集成了VOC和顆粒物傳感器。因此，亞洲廠商正在為當(dāng)?shù)厥袌鲩_發(fā)自己的技術(shù)和產(chǎn)品組合。它們涵蓋了所有氣體和顆粒物傳感技術(shù)，并且因地而異。例如，日本和***僅關(guān)注MOS和NDIR，中國幾乎囊括了所有可用的技術(shù)。

亞洲廠商在氣體和顆粒物傳感技術(shù)方面的布局

知識產(chǎn)權(quán)（IP）動態(tài)反映了亞洲對氣體和顆粒物傳感器的濃厚興趣，以及技術(shù)和研發(fā)工作的巨大差異。本報告包括單獨(dú)一章對亞洲IP情況的介紹。自2010年以來，中國的專利申請大幅增加。相反，其它國家的專利活動幾乎是穩(wěn)定的；自2014年以來，越來越多的中國公司和研發(fā)實(shí)驗(yàn)室成為專利領(lǐng)域的新成員。