IDTechEx 表示，到 2030 年印刷传感器市场将达到 45 亿美元

马修戴森，IDTechEx

Dr 表示，由多样性驱动的印刷传感器是一个价值 36 亿美元（31 亿欧元）的市场 马修戴森， IDTechEx 技术分析师，最近发表了以下文章。 本文是在新 IDTechEx 报告“2020-2030 年印刷和柔性传感器：技术、参与者、预测”发布之后发布的。

在考虑一项新兴技术的前景时，很容易做出粗略的声明。例如，声明“更多的连接设备，通常称为物联网 (IoT)，将增加对印刷传感器的需求”似乎是一个没有争议的声明。

然而，正如在生活的许多领域一样，这种笼统的陈述掩盖了复杂的潜在景观。每种技术都有不同的目标应用和不同的采用障碍，包括商业和技术。因此，真正的洞察力需要更精细的分析，其中每种传感器技术和潜在应用都是独立考虑的。

最近关于印刷传感器的 IDTechEx 报告采用了这种细粒度的方法。它包括关于各种印刷传感器类别的章节，包括有机和混合图像传感器、压阻和压电压力传感器、可拉伸应变传感器、温度传感器、用于皮肤贴片的印刷电极、生物传感器、用于电容式触摸传感器的 ITO 替代品等。

到 2030 年，印刷和柔性传感器的整体市场预计将达到 45 亿美元（39 亿欧元），混合图像传感器的增长尤其迅速，将从目前的不到 100 万美元（87 万欧元）增长到约 8 亿美元（39 亿欧元） 6.98 亿）到 2030 年。整个报告包括超过 25 条预测线，涵盖不同的技术和应用，并提到了 120 家不同的公司和组织。

这种方法揭示了一幅复杂的图景，不同的技术处于不同的应用阶段。下图显示了 IDTechEx 对各种印刷传感器技术和应用的采用准备情况的评估（每种颜色代表不同的技术或应用）。

每种印刷传感器技术在概念和商业化之间的状态。有关每项技术及其在多种应用中广泛采用的道路上的详细分析，请参阅 IDTechEx 最近的报告“2020-2030 年印刷和柔性传感器：技术、参与者、预测”。

三种图像传感方法

IDTechEx 将印刷图像传感器分为三类：全有机、有机-CMOS 混合和量子点-CMOS 混合。全有机光电探测器 (OPD) 可以被视为反向操作的有机太阳能电池，将有机半导体层按顺序印刷在柔性基板上。这使得它们在原则上与大面积连续制造兼容。

OPD 的主要目标应用是生物特征认证，其中一种策略是在显示器下方放置一个大面积指纹传感器。然而，鉴于指纹传感器已经存在，包括那些安装在显示器下方的指纹传感器，将 OPD 用于此应用似乎更多是技术推动而非市场需求的结果。

X 射线成像的价值主张要清晰得多，由于 X 射线聚焦困难，因此需要大面积传感器。然而，市场领导者正在开发一种灵活的非晶硅基传感器，填补了 OPD 希望占据的利基。

我们认为更有希望的是混合图像传感器。这些包括吸收光的有机半导体或量子点薄层，电荷通过 CMOS 读出集成电路收集。这种方法具有变革性，因为它可以通过采用现有的 CMOS 技术来检测波长超过 1000 nm 的光——以前这通常是使用非常昂贵的基于 InGaAs 的检测器来完成的。

SWIR 成像满足了真正的市场需求，适用于工业检测，尤其是驾驶员辅助系统和自动驾驶汽车，因为较长波长的光较少被灰尘和雾气散射。

对于商业采用至关重要，混合“X-on-CMOS”探测器可以在对现有 CMOS 生产线进行最少修改的情况下生产，大大降低了进入门槛。目前，基于量子点的混合探测器比其有机混合等效物对更长的波长更敏感，并且确实可以商用。

然而，有机混合探测器即将在广播级摄像机中推出，它们提供的优势包括空间可变灵敏度以防止过度曝光并解决分辨率和使用全局快门之间的现有折衷，因为硅不再用于吸收入射光。

有关基础图像传感技术、SWIR 成像动机以及印刷图像传感器商业前景评估的更详细分析，请参阅 IDTechEx 报告“印刷和柔性传感器 2020-2030：技术、参与者、预测”。

压力传感寻求更高价值的应用

压阻式压力传感器由来已久，用于汽车占用传感器、电子乐器和一些医疗设备。然而，这样的市场相当成熟，并受到商品化的影响。因此，制造商正在寻求创新以使其传感器脱颖而出并获得更高价值的应用。

这些创新比现有的单点压力传感器处于更早的采用阶段，包括监测压力和位置的“3D 触摸”轨迹板、混合压阻/电容传感器，甚至半透明/透明探测器。

添加附加功能会增加设备中所需的传感器面积和单位面积的成本。由于电容式触控板和开关非常成熟，因此面临的挑战是找到压力传感能力满足真正市场需求的应用。

可印刷压电传感器，其中施加电压和尺寸的变化是耦合的，可以是压力传感。有两种相互竞争的技术，要么是特种聚合物，要么是含陶瓷的复合材料，其中前者稍微成熟一些。

两者都比压阻传感器处于更早的采用水平，因此不太可能直接与相同应用领域中更成熟的技术竞争。相反，它们的目标是高频振动传感，压电传感器比压阻传感器更适合高频振动传感。然而，到目前为止，制造商在使用可印刷压电材料作为执行器的应用方面受到了更多的关注。

IDTechEx 最近的报告“印刷和柔性传感器 2020-2030：技术、参与者、预测”概述了压阻和压电传感技术的当前和未来方向。

ITO 替代材料

在不同采用阶段具有多种竞争技术的另一个应用是透明导体，主要用作电容式触摸屏的 ITO 替代品。这是可取的，因为 ITO 很脆，因此与可折叠/柔性显示器不兼容。此外，PET上的ITO仅具有中等导电性。

银纳米线 (AgNW) 经历了漫长的商业化历程，跨越了 15 年多，见证了许多戏剧性的起伏。此前，AgNW主要应用于大面积触控显示器，如今更多地出现在柔性显示器等产品中。

混合金属网也被用于桌面尺寸的触摸显示器，但一直难以进入更大尺寸的应用。全印刷金属网也不断取得进步，尤其是在窄幅网印刷缩小线宽方面，尽管这仍然是一个整体困难的市场。

用于透明导电膜的其他材料，特别是碳纳米管和石墨烯，在它们的采用周期中较早。这些技术面临的挑战在于，它们不仅要与 ITO 竞争，还要与更先进的银纳米线和印刷金属网选项竞争。这使得他们难以建立明确的价值主张，无论其电导率/雾度比如何。

IDTechEx 报告“透明导电薄膜和材料 2019-2029：预测、技术、参与者”对透明导电材料、它们的采用前景和主要参与者进行了广泛分析。

用于连续监测的可穿戴电极

医疗保健/保健/健身领域的一个主要趋势是持续监控的兴起。与其在家里或在医生那里单独读取读数，连续监测可以连续读取温度和心率等生物参数。结合适当的软件，这将减少看医生的需求，实现早期诊断，并在运动期间监测健康水平。

例如，监测心率和执行心电图和其他肌肉活动测量需要电极。目前，这些主要基于带有电解凝胶的刚性金属卡扣。然而，这种方法不太适合长期佩戴，因此印刷电极正在取得进展。

采用的另一个驱动因素是可穿戴设备将越来越集成和灵活，电路印刷甚至直接安装在柔性甚至可拉伸的基板上。印刷电极使它们能够与互连一起沉积，从而降低制造复杂性，同时将 IC 放置在柔性基板上可以利用其卓越的处理能力。包含印刷和放置功能的柔性电路被称为柔性混合电子 (FHE)。

预计到 2030 年，这项快速兴起的技术将超过 30 亿美元（20 亿欧元），并在最近的 IDTechEx 报告“灵活的混合电子 2020-2030：应用、挑战、创新和预测”中进行了广泛分析。

IDTechEx 认为，尽管存在与医疗设备相关的监管障碍，但在智能服装之前，可穿戴电极很可能被用于医疗皮肤贴片。带有印刷电极的可穿戴皮肤贴片具有更大的市场吸引力，因为它们具有真正的医疗优势，例如更易于在医院外使用和提高患者的舒适度。

此外，与健康/生活方式环境中的类似监测技术相比，完全集成的皮肤贴片在医疗环境中的价格要高得多。在智能服装中使用印刷电极也会引起人们对寿命的担忧，因为如果电极/电路出现故障，整件服装将是多余的。 IDTechEx 报告中更全面地讨论了皮肤贴片和电子纺织品：“电子皮肤贴片：2020-2030”和“电子纺织品和智能服装 2020-2030：技术、市场和参与者”。

全图

因此，很明显，印刷传感器的格局千差万别，包括适用于许多应用的范围广泛的技术。了解每项新兴技术的前景取决于市场需求、进入壁垒以及它提供比替代品更清晰的价值主张的程度。对单一类别的印刷传感器进行概括会大大降低这种复杂性。

IDTechEx 的新报告“印刷和柔性传感器 2020-2030：技术、参与者、预测”提供了印刷和柔性传感器的各种基础技术和应用的广泛概述，涵盖了上图中的所有技术和应用类别.

通过对 50 多家公司的分析，IDTechEx 描绘了每种技术的商业采用前景和挑战，并制定了涵盖所有印刷传感器类型、技术和应用的精细市场预测。我们的市场预测涵盖 30 种应用/技术，并提供收入和印刷领域。

十多年来，IDTechEx 一直在研究新兴的印刷电子市场，并于 2012 年发布了我们的第一份印刷和柔性传感器报告。从那时起，IDTechEx 一直密切关注技术和市场发展，采访和访问全球主要参与者，组织最大的全球贸易展览和会议，提供大量咨询项目，并举办有关该主题的课程和研讨会。我们的洞察力的深度和广度确实无与伦比，并且在这份综合报告中得到了广泛的借鉴。

有关 IDTechEx 报告“2020-2030 年印刷和柔性传感器：技术、参与者、预测”的更多信息，请单击此处。或通过 [电子邮件保护] 与我们联系。

Dyson 博士将于 8 月 6 日就该主题举办网络研讨会——“印刷传感器的机遇和新技术”。单击此处了解更多信息并在我们的三场会议之一中注册您的席位。

作者是马修戴森博士， IDTechEx 的技术分析师。