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智研产业百科

一、定义及分类
二、行业政策
三、发展历程
四、行业壁垒
1、技术壁垒
2、制造壁垒
3、市场壁垒
五、产业链
1、行业产业链分析
2、行业领先企业分析
六、行业现状
七、发展因素
1、机遇
2、挑战
八、竞争格局
九、发展趋势
1、多功能集成与智能化发展
2、柔性化与可穿戴性增强
3、标准化与规模化生产

电子皮肤

摘要:随着物联网、可穿戴设备以及人工智能技术的突飞猛进,电子皮肤行业正站在一个崭新的发展风口之上。2024年中国工信部联合其他6个部门发布了《关于推动未来产业创新发展的实施意见》,这一政策文件中特别强调了对电子皮肤等前沿核心技术的突破,展现了国家层面对于该行业的高度重视。政策的明确指引,为电子皮肤技术在智能制造、家庭服务、特殊环境作业等多个关键领域的深度融合与广泛应用铺平了道路。在国家政策的有力推动和市场需求的双重驱动下,电子皮肤行业有望迎来更加广阔的发展前景,为社会带来更加智能化、人性化的科技产品与服务。


、定义及分类


电子皮肤是一种模仿人类皮肤功能的高科技传感器系统,能够感知外界的各种刺激,如压力、温度、湿度等,并将这些刺激转化为电学信号进行反馈。电子皮肤具有轻薄、柔软、灵活等特点,可以广泛应用于智慧医疗、人机交互、虚拟现实和人工智能等领域。电子皮肤按功能分类可以分为触觉感知、温度感知、湿度感知、代谢感知等。

电子皮肤分类


二、行业政策


中国鼓励电子皮肤领域的技术创新,特别是仿生感知与认知、智能灵巧手等核心技术的突破。2024年1月,工信部等七部门印发《关于推动未来产业创新发展的实施意见》,提出突破仿生感知与认知、智能灵巧手、电子皮肤等核心技术,重点推进智能制造、家庭服务、特殊环境作业等领域产品的研制及应用。在该政策的推动下,电子皮肤核心技术将得到有利发展。

中国电子皮肤行业相关政策


三、发展历程


中国电子皮肤行业发展主要经历了三个阶段。2010年以前的探索阶段,在这个阶段,电子皮肤技术开始受到科研人员的关注,但主要集中在理论研究和实验室探索阶段。技术尚未成熟,商业化应用较少。2010年至2020年的初步应用阶段,随着材料科学、微纳加工技术和电子信息技术的发展,电子皮肤技术取得了显著突破。一些企业开始涉足该领域,推动技术的商业化进程。2020年至今的多元化应用阶段,近年来,电子皮肤行业进入快速发展阶段,市场规模不断扩大,应用领域日益多元化。

中国电子皮肤行业发展历程


四、行业壁垒


1、技术壁垒


电子皮肤作为一种高度仿生的柔性触觉传感器,需要模拟人类皮肤的复杂功能,包括感知压力、温度、湿度等多种刺激,并将其转化为电信号。这就要求材料必须具备高导电性、高灵敏度和高稳定性,同时还要具备良好的生物相容性和环境适应性。然而,目前市场上的材料虽然取得了一定的进展,但在模拟人类皮肤功能的全面性上仍有较大差距。此外,电子皮肤的制备工艺也极为复杂,包括基底准备、电子元器件制造、装配和封装连接等多个环节,每一步都需要精确控制,以确保最终产品的性能。因此,技术上的不断突破和创新是中国电子皮肤行业发展的关键。


2、制造壁垒


电子皮肤需要在有限的空间内集成大量的传感单元、运算单元和显示单元,以实现复杂的功能。然而,目前的制造技术往往难以实现高密度集成,导致产品的性能受限。同时,高端触觉传感器的制造成本较高,尤其在大面积使用时,成本问题尤为突出。这不仅限制了电子皮肤在高端领域的应用,也阻碍了其大规模普及。因此,降低制造成本、提高生产效率是电子皮肤行业商业化的关键。中国企业需要加大在制造工艺和设备研发上的投入,以提高生产效率和产品质量,降低成本,从而在市场竞争中占据有利地位。


3、市场壁垒


目前,全球电子皮肤市场主要由国际龙头企业占据,这些企业拥有悠久的历史、雄厚的资本实力和长期的技术积累,占据了市场的主导地位。中国企业在市场竞争中面临较大的压力,需要不断提升自身的技术实力和市场竞争力。同时,由于电子皮肤是一种新兴技术,消费者对其认知程度较低,市场接受度有限。因此,中国企业需要加大市场宣传力度,提高消费者对电子皮肤技术的认知度和接受度,以拓展市场份额。此外,还需要积极探索新的应用场景和市场机会,以满足不同领域的需求,推动电子皮肤技术的广泛应用。


五、产业链


1、行业产业链分析


电子皮肤行业产业链上游主要为原材料与零部件,包括导电材料、柔性基底材料、封装材料、芯片、传感器等,其中柔性基地材料包括聚酰亚胺薄膜、聚酯切片、聚乙烯醇等。中游主要为电子皮肤的生产制造商。下游主要为电子皮肤的应用领域,包括消费电子、医疗、汽车智能座舱、机器人等领域,其中消费电力领域包括VR/XR、手机、无线耳机等细分领域,医疗包括心率监测、假肢等细分领域。

电子皮肤行业产业链
芯片
英伟达半导体科技(上海)有限公司
英特尔(中国)有限公司
三星(中国)投资有限公司
华为投资控股有限公司
传感器
中国电子科技集团有限公司
歌尔微电子股份有限公司
上海韦尔半导体股份有限公司
华工科技产业股份有限公司
聚酰亚胺薄膜
杜邦公司
钟渊化学工业株式会社
深圳瑞华泰薄膜科技股份有限公司
宁波长阳科技股份有限公司
聚酯切片
浙江海利得新材料股份有限公司
三维控股集团股份有限公司
荣盛石化股份有限公司
江苏三房巷聚材股份有限公司
上游
宁波柯力传感科技股份有限公司
汉威科技集团股份有限公司
杭州申昊科技股份有限公司
帕西尼感知科技(深圳)有限公司
中游
消费电子
医疗
汽车智能座舱
机器人
下游


2、行业领先企业分析


(1)汉威科技集团股份有限公司


汉威科技集团股份有限公司是国内知名的气体传感器及仪表制造商、物联网解决方案提供商,也是创业板首批上市公司之一。公司以传感器为核心,致力于万物赋灵,让生产和生活不断涌现新价值。在电子皮肤领域,汉威科技的控股子公司苏州能斯达研发的柔性纳米仿生电子皮肤,是基于纳米智能材料和仿生感知能力的柔性智能感知器件。该电子皮肤具有高灵敏度、高稳定性、低能耗以及轻薄隐蔽性好等特点。这些特性使其在未来的可穿戴设备、医疗健康以及消费电子等领域具有广泛的应用前景。目前,能斯达的电子皮肤已有小批量商用。2023年汉威科技传感器营业收入为2.66亿元,同比下降2.32%;传感器毛利率为35.24%,同比减少3.90个百分点。

2020-2023年汉威科技传感器业务经营情况


(2)宁波柯力传感科技股份有限公司


宁波柯力传感科技股份有限公司是智能传感器行业的领军企业,专注于传感器、工业物联网系统及多场景应用解决方案的研制和生产。柯力传感的产品线广泛,包括各类型物理量传感器、不同工业物联网系统及多场景应用解决方案。其传感器产品涵盖了力学、压力、温度等多个领域,广泛应用于工业自动化、机器人、医疗大健康设备等多个行业。公司还建有“称重设备数据中心”、物联网实验中心及多个实验室,拥有1000余项专利及计算机软件著作权,显示了其强大的研发实力。其触觉传感器技术在电子皮肤领域展现出令人瞩目的实力。2024年一季度,柯力传感营业收入为2.48亿元,同比增长12.89%;归母净利润为0.43亿元,同比下降23.13%。

2018-2024年一季度柯力传感经营情况


六、行业现状


随着物联网、可穿戴设备以及人工智能技术的突飞猛进,电子皮肤行业正站在一个崭新的发展风口之上。2023年,中国电子皮肤专利授权数量达2822项,这一数字不仅彰显了国内在该领域的创新活力,也预示着电子皮肤技术正迅速成熟并迈向应用化。2024年中国工信部联合其他6个部门发布了《关于推动未来产业创新发展的实施意见》,这一政策文件中特别强调了对电子皮肤等前沿核心技术的突破,展现了国家层面对于该行业的高度重视。政策的明确指引,为电子皮肤技术在智能制造、家庭服务、特殊环境作业等多个关键领域的深度融合与广泛应用铺平了道路。这些举措体现了中国在全球科技竞争中的战略布局,旨在通过技术创新推动产业升级,加速电子皮肤技术的商业化进程。在国家政策的有力推动和市场需求的双重驱动下,电子皮肤行业有望迎来更加广阔的发展前景,为社会带来更加智能化、人性化的科技产品与服务。

2015-2023年中国电子皮肤专利授权数量情况


七、发展因素


1、机遇


(1)技术创新带来的机遇


随着材料科学、电子工程和生物医学工程等多学科的交叉融合,电子皮肤技术不断创新,为行业发展提供了源源不断的动力。新型导电材料如石墨烯、碳纳米管等的应用,提高了电子皮肤的灵敏度和稳定性;集成化和微型化技术的发展,使得电子皮肤能够集成更多的传感器和电路,实现更复杂的感知功能。这些技术创新不仅提升了电子皮肤的性能,还拓宽了其应用领域,为行业带来了广阔的市场前景。


(2)市场需求增长的机遇


随着人们对健康和生活质量的重视,电子皮肤在医疗健康、机器人、可穿戴设备等领域的需求不断增长。在医疗健康领域,电子皮肤可用于监测患者的生理参数,提供更为舒适和便捷的医疗体验;在机器人领域,电子皮肤能够提高机器人的感知能力,使其更加灵活智能;在可穿戴设备领域,电子皮肤能够提供更加精准的生理参数监测和更加丰富的交互方式。这些需求的增长为电子皮肤行业带来了巨大的市场机遇。


(3)政策支持带来的机遇


近年来,中国政府加大了对新兴产业的支持力度,电子皮肤行业作为具有广阔发展前景的战略性新兴产业之一,也受到了政策的重点扶持。政府通过制定相关规划和政策,为电子皮肤行业的发展提供了良好的政策环境和资金支持。同时,政府还鼓励企业加强技术创新和研发投入,推动电子皮肤技术的突破和应用。这些政策措施的实施,为电子皮肤行业的快速发展提供了有力保障。


2、挑战


(1)技术突破与创新的挑战


电子皮肤作为一种高度集成的传感系统,要求在材料科学、微电子加工、信号处理等多个技术领域实现同步发展。当前,尽管中国在此领域取得了一定的进展,但与国际先进水平相比,仍存在差距。特别是在柔性和可拉伸电子材料、高密度传感阵列、低功耗信号处理等方面,需要进一步加大研发力度。此外,电子皮肤的长期稳定性、耐久性以及与复杂环境的适应性也是技术层面需要解决的问题。技术创新的挑战要求行业参与者不仅需要持续投入研发资源,还需要加强与科研机构的合作,以实现技术瓶颈的突破。


(2)产业化与成本控制的挑战


首先,产业化要求电子皮肤在保持高性能的同时,实现规模化生产,这涉及到生产工艺的优化、生产成本的控制以及供应链的管理等问题。成本控制尤为关键,因为高昂的价格会限制电子皮肤的市场接受度和应用范围。同时,产业化过程中还需要解决产品标准化、质量控制等问题,确保产品的一致性和可靠性。此外,电子皮肤作为一种新型传感器,需要通过市场验证和用户反馈,不断迭代优化产品设计,以满足不同应用场景的需求。


(3)市场竞争与标准制定的挑战


在国际市场上,中国企业需要面对技术成熟、品牌影响力大的国际竞争对手。这要求中国企业不仅要在技术研发上取得突破,还需要在市场推广、品牌建设等方面加大投入,以提高自身的国际竞争力。在国内市场,随着电子皮肤行业的快速发展,市场上涌现出众多的参与者,市场竞争日趋激烈。这要求企业不仅要在产品性能和成本上具有优势,还需要在服务、售后等方面提供差异化的解决方案。此外,电子皮肤作为一种新兴技术,行业标准的缺失可能会影响产品的推广和应用。因此,参与行业标准的制定,推动电子皮肤技术的规范化发展,也是行业发展面临的重要挑战。


八、竞争格局


由于电子皮肤行业属于技术密集型产业,具备较强技术实力以及研发资源的企业将在市场上更具优势。根据技术领域来看,目前仅少部分头部企业掌握电子皮肤核心技术,如汉威科技子公司能斯达目前已掌握柔性压阻、柔性压电、柔性温湿度、柔性电容四大核心技术,拥有一条年产1000万支柔性传感器的超净印刷线和组装线,具备较强的技术实力与生产能力;安培龙已掌握从原材料、IC芯片到传感器研发、测试与应用等全生产过程的技术与工艺。此外,柯力传感、申昊科技等企业也具备较强的创新力和较高的盈利水平,为其电子皮肤产业的发展提供坚实的基础。

中国电子皮肤行业竞争格局


九、发展趋势


1、多功能集成与智能化发展


随着材料科学、微电子技术和人工智能的不断进步,电子皮肤将实现更加复杂的功能集成,如温度感知、压力感应、甚至化学成分检测等多种传感能力,使其能够模拟人类皮肤的各种感知功能。同时,通过深度学习算法和数据分析技术,电子皮肤将具备更高级的处理能力,能够智能识别和响应外界刺激,提供更加精细和复杂的交互体验。智能化的电子皮肤将在医疗健康监测、智能机器人、可穿戴设备等领域发挥重要作用,为用户带来更自然、更直观的交互方式。


2、柔性化与可穿戴性增强


随着柔性电子技术的发展,电子皮肤将更加轻薄、柔软,能够更好地贴合人体或其他不规则表面,提供更为舒适和自然的皮肤样体验。此外,电子皮肤将能够适应更大幅度的拉伸和弯曲,从而更加适合用于可穿戴设备和智能衣物。在设计上,电子皮肤将更加注重与人体工程学的结合,以满足不同用户在运动、工作等不同场景下的需求。柔性化和可穿戴性的增强,将推动电子皮肤在健康监测、人机交互以及时尚科技产品中的广泛应用。


3、标准化与规模化生产


随着技术的成熟和市场的扩大,电子皮肤的生产将逐渐向标准化和规模化转变。这不仅有助于降低成本,提高产品质量和一致性,还有助于形成统一的行业标准,促进电子皮肤的市场认可和推广应用。标准化将涉及电子皮肤的性能参数、测试方法、应用规范等方面,为行业参与者提供明确的指导。规模化生产则需要解决材料供应、生产工艺、质量控制等一系列问题,以满足大规模市场需求。通过标准化和规模化生产,电子皮肤将能够更快速地进入各个应用领域,实现商业化和产业化的发展。

中国电子皮肤行业未来发展趋势

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