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センサーはIoT技術の最も基礎的で先端的な存在です。本稿では、センサーの定義、発展の歴史、分類、特徴、産業チェーン、市場の見通しについて、客観的かつ正確に解説しています。センサー業界の概要、市場分析、市場を促進する要因、主要企業の分析、センサー業界の今後の展望といった章立てで構成されており、現在のセンサー業界の状況を分析することで、センサーやIoT業界の発展状況をまとめています。 IoTの情報処理やアプリケーションサービスなどの産業が発展するにつれて、IoT業界の市場規模は急速に拡大している。IoT産業は急速に発展しており、市場の見通しは非常に明るい。このような背景のもと、センサー市場もさらに成長している。 データによると、2018年時点で我が国のセンサー市場の規模は約1500億元でした。2022年になると、センサーの利用範囲がさらに拡大し、市場規模も一層大きくなり、センサー市場の規模は2500億元を超える見込みです。 センサー yunrun.com.cn/tech/2712.html 1、センサーの定義 センサーとは、測定対象となる情報を感知できる検出装置であり、感知した情報を一定の規則に従って電気信号やその他必要な形態の情報に変換して出力することで、情報の伝送、処理、保存、表示、記録、制御などの要求を満たすものです。 それは、自動検出と自動制御を実現するための最も重要なステップです。センサーの存在と発展により、物体には触覚や嗅覚、味覚といった感覚が備わり、徐々に生き生きとしたものになっていった。通常、その基本的な感知機能に基づいて、熱感受素子、光感受素子、放射線感受素子、磁気感受素子、湿度感受素子、音響感受素子、色感受素子、味感受素子など、10の大きなカテゴリーに分けられます。 2、センサーの発展史 ①第1段階：1950年～1969年、構造型センサー 構造型センサーは、主に構造パラメータの変化を利用して信号を検出し、変換する。 ②第2段階：1970年～1999年、固体センサー。固体センサーは半導体、誘電体、磁性材料などの固体素子で構成されており、材料の特定の特性を利用して作られるものである。③第3段階：2000年～現在、スマートセンサー。スマートセンサーとは、外部からの情報を検出したり、自己診断やデータ処理を行ったり、適応能力を持つセンサーのことであり、マイクロコンピュータ技術と検出技術が組み合わさったものである。 3、センサー産業チェーン センサー産業チェーンは、企画設計、部品材料、生産製造、パッケージング・テスト、および応用機器の5つの主要な段階で構成されており、これらは互いに密接に関連し合い、影響し合っている。 4、センサーの分類 一般的に、センサーの基本的な感知能力に基づいて、熱感応素子、光感応素子、ガス感応素子、力感応素子、磁気感応素子、湿度感応素子、音響感応素子、放射線感応素子、色感応素子、味覚感応素子の10の大きなカテゴリーに分けられます。 ①用途によって分類すると、センサーは圧力センサーや力センサー、位置センサー、液面センサー、エネルギー消費量センサー、速度センサー、加速度センサー、放射線センサー、温度センサーなどに分けられる。 ②原理によって分類すると、センサーは振動センサー、湿度センサー、磁気センサー、ガスセンサー、真空度センサー、バイオセンサーなどに分けられる。 ③出力信号によって分類すると、センサーはアナログセンサー、デジタルセンサー、スイッチセンサーなどに分けられます。 ④製造工程によって分類すると、センサーは集積センサー、薄膜センサー、厚膜センサー、セラミックセンサーなどに分けられる。 ⑤測定目的によって分類すると、センサーは物理型センサー、化学型センサー、生物型センサーなどに分けられます。 ⑤構成別に分類すると、センサーは基本型センサー、組合型センサー、応用型センサーなどに分けられる。 ⑥動作形態によって分類すると、センサーは能動型センサーと受動型センサーに分けられる。 5、センサーの特性 ①センサーの静的特性 センサーの静的特性とは、静的な入力信号に対して、センサーの出力値と入力値との間に存在する相関関係を指す。入力値も出力値も時間とは無関係であるため、それらの関係、すなわちセンサーの静的特性は、時間変数を含まない代数方程式によって、あるいは入力値を横軸に、それに対応する出力値を縦軸にして描いた特性曲線によって記述することができる。センサーの静的特性を表す主要なパラメータには、線形性、感度、ヒステリシス、再現性、ドリフト、分解能、閾値がある。 ②センサーの動的特性とは、入力が変化した際のセンサーの出力特性を指す。実際の作業において、センサーの動的特性は、ある標準的な入力信号に対する応答を用いて表されることが多い。これは、センサーの標準入力信号に対する応答が試験法によって容易に求められること、そしてその標準入力信号に対する応答と任意の入力信号に対する応答との間に一定の関係が存在し、前者が分かれば後者を推定できることが多いからである。最も一般的に使用される標準入力信号にはステップ信号と正弦波信号の2種類があり、そのためセンサーの動的特性もステップ応答と周波数応答を用いて表されることが多い。 ③線形性 通常、センサーの実際の静的特性は出力時に直線ではなく曲線となる。実際の業務において、計器が均一な目盛りで読み取れるように、1本のフィッティング直線を再利用して実際の特性曲線を近似するが、線形性（非線形誤差）はこの近似度を示す性能指標である。 ④感度 感度とは、センサーが定常状態で動作している際の出力変化△yと入力変化△xとの比率を指す。 ⑤分解能 分解能とは、センサーが検出できる測定対象の最小の変化量を指す能力です。つまり、入力値がある非ゼロの値からゆっくりと変化する場合、その変化がある一定の値を超えない限り、センサーの出力は変わらず、センサーにはその入力値の変化が検知できない。入力値の変化が分解能を超えた場合にのみ、その出力が変化するのである。 6、センサー市場の分析 ①世界のセンサー市場の動向 世界のIoT産業の急速な発展により、センサー市場もさらに成長している。データによると、2013年の世界のセンサー業界の市場規模は100億ドルを超えました。201年の世界のセンサー業界の市場規模は2000億ドルを超えた。世界のセンサー市場において、流量センサー、圧力センサー、温度センサーが大きな割合を占めています。そのうち、流量センサーが約21％、圧力センサーが約19％、温度センサーの割合も10％以上です。しかし、変位センサー、速度センサー、電力センサー、光ファイバーセンサー、そして新興センサーなどその他の合計も半分近くを占めている。 ②我が国のセンサー市場の状況 近年、IoT産業が急速に発展し、市場の見通しは非常に明るい。このような背景のもと、センサー市場もさらに成長しました。データによると、2018年の中国のセンサー市場規模は約1500億元でした。2019年には、センサーの応用範囲が拡大し、市場規模もさらに大きくなった。2019年時点で、我が国のセンサー市場の規模は約2000億元に達すると予測されている。 ③センサー製造企業の地域別分布状況 センサー市場は将来性が高く、国内企業も次々と参入している。現在、我が国のセンサーを製造・販売する企業は66社に上り、主に長江デルタ地域に集中しています。また、珠江デルタ地域、京津地域、中部地域の分布はほぼ同等である。統計によると、長江デルタ地域のセンサー関連上場企業の割合は38％で、25社が存在する；珠江デルタ地域は17％を占め、企業数は11社；中部地域も同様に17％を占め、企業は11社；京津地域の割合は15％で、企業は10社；東北地域の割合は3％で、企業は2社です。 ④センサー製造企業の営業収入の分布状況 国内のセンサー上場企業25社のうち、スマートセンサーを扱っている企業は12社で、その半数近くがスマートセンサーの研究に取り組んでいる。営業収入の構成を見ると、100億円を超える企業は16％に過ぎず、50億円以上の企業は365社です。また、年間営業収入が20億円未満の企業の割合は4割です。 7、センサー市場の成長要因 物理インターネットの台頭、政策的な支援、特許技術の推進、そしてセンサー＋ロボットという4つの要因が、我が国のセンサー市場の発展を促している。 ①IoTの台頭は、顔認識、音声コマンド、アイトラッキング、ジェスチャーコントロールといった「センシング技術」の隆盛に伴うものであり、IoTを基盤としてスマートシティ、スマートカー、スマート交通といった一連の新しいビジネス形態が生まれています。そして、これらの新しいビジネス形態の基盤となるのが、IoTのセンシング技術やセンサーの発展であり、その重要性は非常に高いです。 IoTやモバイルフラワーネットなどの新興産業が急速に発展するにつれて、センサー産業も大きな発展の機会を迎えている。情報化と知能化の推進により、センサー産業には巨大な市場が生まれており、スマート農業、スマートグリッド、ヘルスケア、スマートウェアラブルなどの分野で、センサーは広範な応用の場を持っている。このような背景のもと、センサー市場もさらに成長しました。 ②**政策的な好材料 ◆2015年5月－中国製造2025 中国製造2025は、我が国のセンサーやIoT産業が統合化、革新化、エコシステム化、クラスター化の方向へとより速く発展するよう推進している。 ◆2015年5月－「十三五」科学技術革新計画において、新型センサーの研究開発を強化し、産業用センサー製造に不可欠な基盤的技術の研究を推進し、製造の基盤能力を向上させることが提言された；先進製造技術のコラムでは、MEMS（マイクロエレクトロメカニカルシステム）センサーの開発を推進し、自主研究開発能力を高めること、産業用センサーの核心部品やスマート計測器、センサーの統合応用などの技術開発に取り組むこと、スマート製造システム構築における産業用センサー技術の活用を強化し、産業用センサー産業の技術革新能力を向上させることが提案されている；海洋資源開発利用技術のコラムでは、沿岸環境品質監視用センサーや計測器システムの開発を提案している。 ◆2017年5月－スマートセンサー産業の3カ年行動指針では、4つの主要な課題が設定された。1つ目は、設計や製造といった重要な段階での課題を解消し、スマートセンサーを中高級品へと昇華させることである；二つ目は、消費電子、自動車電子、産業制御、ヘルスケアといった重点分野を対象に、スマートセンサーの応用実証を行うことです；30のスマートセンサーイノベーションセンターを設立し、技術研究開発、規格、知的財産権、検査、公共サービスの能力をさらに向上させ、産業の革新的な発展を支援する；四つ目は、合理的な計画に基づいて配置を整え、産業チェーンをさらに充実させ、産業の集積的な発展を促進することです。 ◆ 2017年12月－次世代人工知能産業の発展を促進するための3カ年行動計画が提唱された。この計画では、まずスマートセンサーなどの核心技術の突破に力を入れ、2020年までに圧電センサー、磁気センサー、赤外線センサー、ガスセンサーなどの性能を大幅に向上させることを目指している。また、信号対雑音比が70dB、音響過負荷点が135dBに達する音響センサーの量産、絶対精度が100Pa以下、ノイズレベルが0.6Pa以下の圧力センサーの商用化、そして弱磁場の分解能が1ptTに達する磁気センサーの量産も目指されている。シミュレーション、設計、MEMSプロセス、パッケージング、およびカスタマイズされたテスト技術において国際的な先進水準に達しており、モバイルウェアラブル、インターネット、自動車電子といった重点分野におけるシステムソリューションの設計能力を有している。 ③特許技術の推進により、近年、海外ではセンサー技術の研究開発に取り組む機関や投資が増え続けており、センサー技術も飛躍的な発展を遂げている。先進的なセンサーや新種のセンサー、低コストで高性能なセンサーの開発が着実に進むにつれて、センサーの利用コストは継続的に低下し、その性能も向上していく。これにより、センサー産業の持続的な発展が促進されるのである。 IoT、コンシューマー電子、スマートマネジメントといった分野の発展により、我が国のセンサー市場は急速に成長している。IoTサービスを実現するための媒体として、センサーはIoT分野において極めて重要な役割を果たしています。スマートグリッド、スマートヘルスケア、スマート交通はもちろん、スマートホーム、スマートモニタリング、スマートビルといったさまざまなIoTアプリケーションシステムにおいても、センサーは不可欠な存在です。 近年、アプリケーション側の需要に牽引されて、センサーの新技術や新製品が急速に発展している。MEMSセンサーや磁気抵抗センサー、熱センサーなどの分野では、多くの新しい技術的進展が見られています。 ④センサー＋ロボット 情報技術の基盤の一つであるセンサーは、今や製造業や日常生活にも浸透している。ロボットから自動運転、スマートフォンからスマートホーム、さらには建設中のスマートシティに至るまで、至る所でセンサーの姿を見ることができる。 その中で、センサーのロボット産業における応用は、アメリカや日本を中心とした多くの**から注目されており、こうした先進的な**の牽引によって、世界中で「スマートセンサー」の開発ブームが起こっている。現在、我が国もその流れに加わり、積極的に対応している。 ロボットとセンサーの組み合わせは、非常に素晴らしい化学反応を起こすと言えるでしょう。センサーはロボットにとって、人間のさまざまな感覚器官のようなものです。センサーによってロボットは視覚、触覚、嗅覚、味覚といった5つの感覚能力を持つようになり、柔軟な動きや鋭い知能、そして完全自動化された操作が可能になります。同時に、センサーは内部からロボットの動作状態を検出し、ロボットの動作の安定性と感度を保証するとともに、外部からロボットの作業環境や対象物の状態を検知し、人間とロボットの関係の安全性を確保します。 8、センサー業界の発展見通し ①センサーはグリーン化、省エネ化、高効率化へと進化する 技術の継続的な発展と経済水準の向上に伴い、環境保護は国民に広く支持されるライフスタイルとなっている。エネルギーのグリーンな発展の流れにより良く適応するため、今後はさらに力を注ぎ、グリーンで省エネかつ高効率な特性を向上させる。その高精度な測定技術を活用して産業チェーン間の連携を実現し、最終的に社会のグリーンな発展を促進する。 ②スマート化、携帯性の向上 スマート製造やスマートシティといったスマート化の進展や、IoTの急速な発展により、センサー市場も成長している。センサーは、より小型で、よりスマートかつコストも低くなる方向へと進化している。 ③消費電子がアクチュエーションセンサーの発展を牽引 消費電子分野の応用がアクチュエーションセンサー市場に最も大きな貢献をしており、市場全体よりも速いペースで同市場の成長を促進している。アクチュエーションセンサーは、現在存在する多くの応用分野の中で大きな潜在的機会を持つもう一つのセンサーだ。運動センサーの主な応用分野には、コンシューマーエレクトロニクス、ゲームやエンターテイメント製品、自動車、ヘルスケア、そして産業分野があります。