壓力傳感器是一種常用于工業實踐中的設備，它將力或壓力轉換為電信號，以實現準確測量和控制，它的工作原理通常基于壓敏材料的變化或壓力引起的形變，具有高精度、耐腐蝕和緊湊結構等特點，適用于多種惡劣環境。壓力傳感器通常由彈性敏感元件和位移敏感元件組成。
壓力傳感器的定義和工作原理
壓力傳感器是一種用于測量力或壓力的設備，是工業實踐中最為常用的一種傳感器，其工作原理通常基于壓敏材料的變化或者壓力引起的形變，它將力或壓力轉換為電信號輸出，以便進行測量、控制或監測，是發展制造業的關鍵基礎元器件。
壓力傳感器的特點
壓力傳感器具有高精度、耐腐蝕和緊湊結構的特點。高精度保證了測量的準確性，耐腐蝕性使得傳感器能在惡劣環境下長期穩定工作，緊湊結構則使得傳感器能夠適應不同的安裝環境和空間限制。這些特點使得壓力傳感器在各個領域的應用中能夠提供準確可靠的壓力測量性能。
壓力傳感器的組成
壓力傳感器一般由彈性敏感元件和位移敏感元件組成。彈性敏感元件的作用是使被測壓力作用于某個面積上并轉換為位移或應變，然后由位移敏感元件或應變計轉換為與壓力成一定關系的電信號。
壓力傳感器分類
壓力傳感器有多種分類方式。從工作原理來劃分，壓力傳感可分為壓電式、壓阻式、應變式、電容式等；從使用材料和傳感原理來看，主要分為應變式壓力傳感器、陶瓷壓力傳感器、擴散硅壓力傳感器、壓電壓力傳感器。目前最常用的壓力傳感器有應變片壓力傳感器、擴散硅壓力傳感器和MEMS傳感器。
①應變片壓力傳感器
應變片壓力傳感器高精度，最廣泛。應變片壓力傳感器主要應用于各種工業自控環境，用于測量各種壓力值，具有價格低、精度高、測量范圍廣、壽命長、結構簡單等特性，能在惡劣條件下工作，易于實現小型化、整體化和品種多樣化。我國壓力傳感器市場中，應變片壓力傳感器占有較大比例，并且在汽車電子控制系統等領域有著廣泛的應用。
②擴散硅壓力傳感器
擴散硅壓力傳感器小體型，大信號。擴散硅壓力傳感器廣泛應用于工業過程的現場測控，由于其高穩定性、高精確度、高靈敏度、動態響應好的特點，成為了測量氣體、液體的壓力和液位的理想選擇。擴散硅的體積小巧，利于安裝，被廣泛應用在醫療器械中，可用于輔助生物監測，同時還被廣泛應用于汽車設備、航空航天等領域。
③MEMS傳感器
MEMS傳感器低功耗，高性能。MEMS傳感器是一種利用微電子和微機械加工技術制造出來的新型傳感器，具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高等特點，使其成為微型傳感器的主力軍，逐漸取代傳統機械傳感器，在各個領域得到廣泛應用，由最早的工業、軍用航空應用走向普通的民用和消費市場。
國內外壓力傳感器市場情況
據MorderIntelligence的數據顯示，2022年全球壓力傳感器市場規模達到152.3億美元，預計2028年將增長至260.7億美元，年復合增長率為9.37%，市場主導者包括博世、泰科電子和英飛凌。全球壓力傳感器市場主要集中在北美、歐洲和亞太地區，其中北美占有43.3%的市場份額。隨著物聯網(IoT)、人工智能系統和可穿戴醫療保健設備的不斷發展，壓力傳感器將進一步升級并推動市場規模的增長。
全球MEMS壓力傳感器的市場情況
從全球范圍來看，據共研網的數據顯示，2018-2026年全球MEMS壓力傳感器市場規模從18.60億美元增長至23.62億美元，年均復合增長率為3.03%；出貨量從14.85億顆增長至21.83億顆，年均復合增長率為4.93%。
中國產壓力傳感器市場份額。當前中國壓力傳感器市場較集中，據MorderIntelligence的數據顯示，上海兆暉、艾瑞科、上海天沐、西安優托普等龍頭企業占據了中國傳感器市場約40％以上的份額，其余約60％為中小企業，產品主要集中在中低端，或未實現大規模應用。
據MorderIntelligence的數據顯示，中國壓力傳感器市場規模估計在2023年為10.2億美元，預計到2028年將達到15.2億美元。中國壓力傳感器的研發和制造目前尚處于起步期，仍舊由外資主導，未出現具有一定經營規模的企業，掌握核心部件研發和制造能力的企業十分稀缺。中國壓力傳感器供給能力略有不足，全球龍頭企業如泰科電子、森薩塔、博世、霍尼韋爾等跨國公司占據約60％的中國市場份額，尤其在高端市場，約80％的壓力傳感器芯片依賴海外企業。
中國MEMS傳感器的市場情況。中國是亞太地區MEMS發展潛力最大、增速最快的市場，據前瞻產業研究院的數據顯示，2021年中國MEMS相關專利申請數量為3,354件，雖然較上年有所下降，但整體仍處于較高水平。隨著智能家居和智能工廠的不斷發展，MEMS產業催生出大量創新產品及應用，帶動MEMS產品在工業生產及日常生活的普及化。
壓力傳感器產業鏈和競爭格局
壓力傳感器產業鏈上游主要涉及原材料和芯片設計，包括半導體硅片等關鍵材料，中國半導體硅片市場提供了充足的原料支撐。中游環節為傳感器的設計、生產、封裝和測試等制造環節，中國在這一階段與國際先進水平存在差距。下游應用廣泛，包括工業、汽車電子、通信電子和消費電子等領域。
①壓力傳感器產業鏈上游
壓力傳感器的上游產業鏈包括原材料、芯片設計等方面，壓力傳感器原材料分為半導體材料、陶瓷材料、金屬材料和有機材料四大類。其中，半導體硅片是生產集成電路、存儲器、傳感器等半導體產品的關鍵材料，近年來，中國半導體硅片市場規模不斷增長，技術不斷發展，為壓力傳感器提供了充足的原料支持。
②壓力傳感器產業鏈中游
壓力傳感器的中游產業鏈主要是各種類型的傳感器的生產制造環節，包括壓力傳感器的設計、生產、封裝和測試等。在中游生產制造階段，企業需要具備先進的生產技術和制造工藝，以確保傳感器產品的穩定性和可靠性，從我國傳感器制造水平發展情況來看，目前仍與國際先進水平具有一定的差距。
③壓力傳感器產業鏈下游
壓力傳感器的下游應用于工業、汽車電子產品、通信電子產品、消費電子產品等領域。在工業生產領域，許多設備和系統需要對壓力進行準確監測和控制，壓力傳感器能夠實時測量液體、氣體或蒸汽的壓力變化，并將這些數據反饋給自動化控制系統，從而實現對壓力的準確控制，這對于保證生產過程的穩定性和效率至關重要。同時，在工業場所中壓力傳感器還可以應用于環境監測和安全防護方面，通過安裝壓力傳感器監測氣體，可以及時發現有無泄漏情況并采取措施，以確保工作環境的安全性。
泰科電子提供多種壓力傳感器，在醫療和工業控制領域起到重要作用。博世作為最大MEMS供應商，其電容式MEMS氣壓傳感器在汽車故障診斷中發揮重要作用。森薩塔的產品以高精度和溫度補償性能為特點，在汽車、工業和醫療領域廣泛應用，同時響應雙碳號召，積極擴展新能源和智能網聯等領域的產品研發。
①泰科電子(英文名TE Connectivity Ltd.)
泰科電子(TEConnectivity)。泰科電子提供多種類型的壓力傳感器，包括絕對壓力傳感器、表壓型傳感器和介質隔離型傳感器，因為其高精度、耐用、易安裝等特點，滿足了各種應用領域的需求，在市場上具有很強的競爭力。在醫療領域，小型侵入式的傳感器(IntraSense)在呼吸機中起到關鍵作用；在工業控制領域，泰科電子的壓力傳感器覆蓋工業狀態監測及協作機器人等重要應用。同時，泰科電子在設計上考慮了環保因素，推出了耐氯環境適用的超緊湊型數字壓力和溫度傳感器MS5839-02BA，遵循可持續發展的觀念，在市場上保持領先地位。
②博世(Bosch)
博世是壓力傳感器領域的最大MEMS供應商與行業領導企業，自1988年就活躍在MEMS領域，其采用的電容式MEMS氣壓傳感器，具有低溫漂、高靈敏度、低噪聲和較大的動態范圍等顯著優點，被廣泛應用于多個領域，尤其在汽油噴射發動機故障診斷中起著重要作用，能夠測量進氣量，檢測進氣歧管的壓力，為發動機故障診斷提供關鍵數據。
③森薩塔
森薩塔是壓力傳感器的主要供應商，其產品采用了微熔硅應變計傳感技術和專有ASIC技術，實現了高精度、溫度補償性能以及強大的診斷功能，這些特點使得森薩塔的壓力傳感器在汽車、工業和醫療領域得到廣泛應用。同時，為了適應中國市場，響應雙碳號召，森薩塔成立了清潔能源解決方案事業部，不斷增資擴大新產品的研發和生產，以適應新能源、電動化、自動駕駛、智能網聯等領域的發展。
壓力傳感器發展趨勢
信息化和智能化的推進使壓力傳感器在眾多領域得到廣泛應用，并迎來發展契機。技術進步推動著壓力傳感器的快速發展，低成本和高性能的新型傳感器不斷涌現。國家政策如“十三五”規劃等對產業發展提供了重要支持。此外，市場競爭加劇導致行業并購整合頻繁，國內外企業通過并購加強技術優勢，有望促進產業的健康發展。
①市場帶動
信息化和智能化的推進為壓力傳感器產業帶來巨大的市場，在智能農業、智能工業、智能交通、建筑節能、智能電網、健康醫療、智能穿戴等領域，壓力傳感器都有著廣闊的應用空間。同時，隨著移動互聯網等新興產業的快速發展，壓力傳感器產業也迎來了巨大的發展契機。
②技術拉動
近年來，國內外從事壓力傳感器技術研發的機構和投入都不斷增多，壓力傳感器技術也取得了突飛猛進的發展。隨著先進、新型、低成本、高性能的壓力傳感器的不斷研發成功，壓力傳感器應用的成本將不斷降低，應用效果將不斷提升，從而拉動壓力傳感器產業的持續發展。
③政策推動
中國在“十三五”規劃里提出了“制造基礎技術與關鍵部件”(約24億元)的國家重點研發專項，對先進傳感器做規劃。另外，科技部2017年7月也發布了科技創新規劃，包括網絡協同制造、綠色制造、智能機器人和工業傳感器等。未來壓力傳感器產業將會面臨更為寬松的政策環境。在國家政策的扶持下，壓力傳感器產業將會迎來快速發展時期。
④整合促進
隨著市場競爭的加劇，壓力傳感器產業并購整合不斷增多，國外大型壓力傳感器企業已經通過并購形成了各自的技術優勢，中國壓力傳感器企業的并購重組也已開始，歌爾、東風科技等企業不斷通過并購增強競爭力。未來，中國壓力傳感器領軍企業的形成將大大增強產業競爭力，促進產業健康發展。
MEMS技術的發展促進了壓力傳感器在多個領域的應用，中國MEMS傳感器市場增長迅速，預計將在工業控制、軍工、智能家居等領域得到更廣泛應用。在汽車工業中，壓力傳感器的應用范圍廣泛，隨著電動車市場的增長，全球汽車壓力傳感器市場將快速增長。醫療器械行業的需求也推動了壓力傳感器的發展，隨著老齡化社會的到來，這一領域的需求和技術創新將持續增長。
MEMS技術對壓力傳感器的影響。隨著消費電子、汽車電子產品等下游行業的快速發展，MEMS技術正在迅速擴張成為增長熱點。中國MEMS傳感器市場需求旺盛，歷年持續保持快速增長，根據CCID的統計數據，2018年，中國MEMS傳感器市場規模達到504.3億元，成為全球MEMS市場發展最快的地區。由于近年來硬件創新市場逐漸轉移，中國市場對于MEMS器件的需求增速遠高于全球MEMS市場增速。未來，MEMS壓力傳感器將在工業控制、軍工、智能家居、智慧城市等領域將得到更為廣泛的應用。
壓力傳感器在汽車工業中的應用與發展趨勢。壓力傳感器在汽車工業中有著廣泛的應用，涵蓋歧管壓力測量、氣缸內氣測量、燃油噴射壓力測量等多個領域，壓力傳感器市場受到汽車領域需求增長的推動。中國電動車市場規模近年來整體呈現出波動增長態勢，2022年中國電動車行業市場規模達到1,571.72億元，同比上漲27.98%。根據傳感器專家網發布的信息，2019-2026年，受益于全球范圍內對乘客駕駛安全的日益關注以及有關排放的嚴格政府法規，全球汽車壓力傳感器市場將以8.3%的速度快速增長。
醫療器械行業的需求推動壓力傳感器的發展。醫用壓力傳感器廣泛應用于醫療行業中，包括微創導管手術、透析過程中的液體與血液壓力監測，以及其他需要準確監測壓力的醫療設備，例如呼吸機和輸液泵等。隨著世界人口老齡化的增長，對呼吸機等醫療設備的需求也在不斷增加，將推動壓力傳感器技術在醫療領域的持續創新和發展。
