淺析空氣質量監測對氣體和顆粒物傳感器市場的影響

空氣質量監測正在為傳感器市場注入活力！汽車、家庭和其它建筑物內的空氣質量監測正推動氣體和顆粒物傳感器市場發展世界衛生組織（WHO）的2014年報告顯示：室外空氣污染是21世紀的主要挑戰之一，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規定限值的地區。因此，這些為開發并安裝氣體和顆粒物傳感器產生了全球驅動力。據麥姆斯咨詢介紹，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應用。但如今，空氣質量的下降影響著眾多領域，包括家庭、辦公室、酒店、汽車、市區等，所以，空氣質量管控成為推廣酒店或餐廳的賣點之一。歷史上，建筑物內的氣體傳感器用來控制空調系統以實現節能減排。

而現在，我們觀察到：由于居民需要清潔的室內空氣，氣體傳感器的主要職能從“舒適”轉變為“安全”。該趨勢還延伸至其它環境，如私家車和公共交通工具，從而促使氣體傳感器應用系統市場不斷增長，例如通常集成氣體和顆粒物傳感器的空氣凈化器市場預計將從2017年的160億美元增至2023年的330億美元，復合年增長率（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的空氣。以前的應用場景是：車內傳感器檢測到二氧化碳（CO2）和揮發性有機化合物（VOC）濃度變高時，就會激活空調系統。

現在新的應用場景是，車外傳感器檢測到外部環境污染時，便通知關閉通風系統。在上述場景中，金屬氧化物半導體（MOS）是首選技術，因為相比上一代技術，它具有低成本、小體積、響應速度快等優勢。為了滿足日益增長的市場需求，氣體傳感器領域的廠商，如Paragon、收購SGX Sensortech的安費諾（Amphenol），正在研發顆粒物傳感器；像博世（Bosch）和艾邁斯半導體（ams）這類大型傳感器領導廠商也將空氣質量監測明確為有前景的市場。因此，他們利用自己的專業知識和經驗為氣體和顆粒物傳感開發新的技術及解決方案。

2018~2023年氣體傳感器市場規模

雖然氣體和顆粒物傳感器市場有很好的前景，但是消費類市場的成長時間比預期的多，進而影響到很多公司的市場決策，比如ams強調短期內不再花費大力氣拓展消費類應用。由此看來，原先期望的智能手機集成氣體傳感器變得遙遙無期。

本報告分析了全球空氣質量監測對每個細分市場的影響。受影響的主要部分是采暖通風與空調（HVAC）、消費類產品、交通運輸中的舒適性。每個細分市場都詳細描述了技術要求、待測氣體、市場預測、主要供應商和法規等。Yole預測2022年氣體傳感器市場將達到10億美元。此外，我們還有一章節討論組合式環境傳感器和電子鼻技術的發展。雖然仍存在挑戰，但確實是若干應用中改善空氣質量傳感的下一步措施。MOS終于找到應用市場，光學技術可用于顆粒物傳感金屬氧化物半導體（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的廣泛應用?，F在，由于兩種應用驅動：車內/車外監測、空氣凈化器，MOS技術的應用獲得重要推進。MOS是VOC氣體傳感器“成本/尺寸”的最佳權衡（trade-off）技術。

MOS是汽車空氣質量監測的參考技術，并且僅適用于氣體。在消費類應用中，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。之所以說這種技術是非分散的，是因為穿過采樣腔的波長未經預先濾波；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年氣體傳感技術的市場份額

另一方面，光學是顆粒物傳感的參考技術。顆粒物監測正變得比氣體傳感更重要。直徑小于1微米的超細顆粒物（PM1）越來越受到關注，因為它們是最危害健康的“物種”。所以大多數廠商正在研發PM1及以下的顆粒物傳感器。2017年顆粒物傳感器市場規模為1.5億美元，預計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90%以上的市場份額，因此新廠商的發展空間有限。亞洲廠商的生態系統發展迅速由于亞洲非常關注空氣質量，因此本報告有專門章節介紹亞洲廠商的生態系統情況。預計2020年，空氣凈化器市場將實現每年2000萬臺的出貨量。中國目前占據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，亞洲廠商正在為當地市場開發自己的技術和產品組合。它們涵蓋了所有氣體和顆粒物傳感技術，并且因地而異。例如，日本和***僅關注MOS和NDIR，中國幾乎囊括了所有可用的技術。

亞洲廠商在氣體和顆粒物傳感技術方面的布局

知識產權（IP）動態反映了亞洲對氣體和顆粒物傳感器的濃厚興趣，以及技術和研發工作的巨大差異。本報告包括單獨一章對亞洲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定的；自2014年以來，越來越多的中國公司和研發實驗室成為專利領域的新成員。