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。
一、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。
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。
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。
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。
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。
(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%。
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。
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。
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。
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