摘要:隨著物聯網、可穿戴設備以及人工智能技術的突飛猛進,電子皮膚行業正站在一個嶄新的發展風口之上。2024年中國工信部聯合其他6個部門發布了《關于推動未來產業創新發展的實施意見》,這一政策文件中特別強調了對電子皮膚等前沿核心技術的突破,展現了國家層面對于該行業的高度重視。政策的明確指引,為電子皮膚技術在智能制造、家庭服務、特殊環境作業等多個關鍵領域的深度融合與廣泛應用鋪平了道路。在國家政策的有力推動和市場需求的雙重驅動下,電子皮膚行業有望迎來更加廣闊的發展前景,為社會帶來更加智能化、人性化的科技產品與服務。
一、定義及分類
電子皮膚是一種模仿人類皮膚功能的高科技傳感器系統,能夠感知外界的各種刺激,如壓力、溫度、濕度等,并將這些刺激轉化為電學信號進行反饋。電子皮膚具有輕薄、柔軟、靈活等特點,可以廣泛應用于智慧醫療、人機交互、虛擬現實和人工智能等領域。電子皮膚按功能分類可以分為觸覺感知、溫度感知、濕度感知、代謝感知等。
二、行業政策
中國鼓勵電子皮膚領域的技術創新,特別是仿生感知與認知、智能靈巧手等核心技術的突破。2024年1月,工信部等七部門印發《關于推動未來產業創新發展的實施意見》,提出突破仿生感知與認知、智能靈巧手、電子皮膚等核心技術,重點推進智能制造、家庭服務、特殊環境作業等領域產品的研制及應用。在該政策的推動下,電子皮膚核心技術將得到有利發展。
三、發展歷程
中國電子皮膚行業發展主要經歷了三個階段。2010年以前的探索階段,在這個階段,電子皮膚技術開始受到科研人員的關注,但主要集中在理論研究和實驗室探索階段。技術尚未成熟,商業化應用較少。2010年至2020年的初步應用階段,隨著材料科學、微納加工技術和電子信息技術的發展,電子皮膚技術取得了顯著突破。一些企業開始涉足該領域,推動技術的商業化進程。2020年至今的多元化應用階段,近年來,電子皮膚行業進入快速發展階段,市場規模不斷擴大,應用領域日益多元化。
四、行業壁壘
1、技術壁壘
電子皮膚作為一種高度仿生的柔性觸覺傳感器,需要模擬人類皮膚的復雜功能,包括感知壓力、溫度、濕度等多種刺激,并將其轉化為電信號。這就要求材料必須具備高導電性、高靈敏度和高穩定性,同時還要具備良好的生物相容性和環境適應性。然而,目前市場上的材料雖然取得了一定的進展,但在模擬人類皮膚功能的全面性上仍有較大差距。此外,電子皮膚的制備工藝也極為復雜,包括基底準備、電子元器件制造、裝配和封裝連接等多個環節,每一步都需要精確控制,以確保最終產品的性能。因此,技術上的不斷突破和創新是中國電子皮膚行業發展的關鍵。
2、制造壁壘
電子皮膚需要在有限的空間內集成大量的傳感單元、運算單元和顯示單元,以實現復雜的功能。然而,目前的制造技術往往難以實現高密度集成,導致產品的性能受限。同時,高端觸覺傳感器的制造成本較高,尤其在大面積使用時,成本問題尤為突出。這不僅限制了電子皮膚在高端領域的應用,也阻礙了其大規模普及。因此,降低制造成本、提高生產效率是電子皮膚行業商業化的關鍵。中國企業需要加大在制造工藝和設備研發上的投入,以提高生產效率和產品質量,降低成本,從而在市場競爭中占據有利地位。
3、市場壁壘
目前,全球電子皮膚市場主要由國際龍頭企業占據,這些企業擁有悠久的歷史、雄厚的資本實力和長期的技術積累,占據了市場的主導地位。中國企業在市場競爭中面臨較大的壓力,需要不斷提升自身的技術實力和市場競爭力。同時,由于電子皮膚是一種新興技術,消費者對其認知程度較低,市場接受度有限。因此,中國企業需要加大市場宣傳力度,提高消費者對電子皮膚技術的認知度和接受度,以拓展市場份額。此外,還需要積極探索新的應用場景和市場機會,以滿足不同領域的需求,推動電子皮膚技術的廣泛應用。
五、產業鏈
1、行業產業鏈分析
電子皮膚行業產業鏈上游主要為原材料與零部件,包括導電材料、柔性基底材料、封裝材料、芯片、傳感器等,其中柔性基地材料包括聚酰亞胺薄膜、聚酯切片、聚乙烯醇等。中游主要為電子皮膚的生產制造商。下游主要為電子皮膚的應用領域,包括消費電子、醫療、汽車智能座艙、機器人等領域,其中消費電力領域包括VR/XR、手機、無線耳機等細分領域,醫療包括心率監測、假肢等細分領域。


















2、行業領先企業分析
(1)漢威科技集團股份有限公司
漢威科技集團股份有限公司是國內知名的氣體傳感器及儀表制造商、物聯網解決方案提供商,也是創業板首批上市公司之一。公司以傳感器為核心,致力于萬物賦靈,讓生產和生活不斷涌現新價值。在電子皮膚領域,漢威科技的控股子公司蘇州能斯達研發的柔性納米仿生電子皮膚,是基于納米智能材料和仿生感知能力的柔性智能感知器件。該電子皮膚具有高靈敏度、高穩定性、低能耗以及輕薄隱蔽性好等特點。這些特性使其在未來的可穿戴設備、醫療健康以及消費電子等領域具有廣泛的應用前景。目前,能斯達的電子皮膚已有小批量商用。2023年漢威科技傳感器營業收入為2.66億元,同比下降2.32%;傳感器毛利率為35.24%,同比減少3.90個百分點。
(2)寧波柯力傳感科技股份有限公司
寧波柯力傳感科技股份有限公司是智能傳感器行業的領軍企業,專注于傳感器、工業物聯網系統及多場景應用解決方案的研制和生產。柯力傳感的產品線廣泛,包括各類型物理量傳感器、不同工業物聯網系統及多場景應用解決方案。其傳感器產品涵蓋了力學、壓力、溫度等多個領域,廣泛應用于工業自動化、機器人、醫療大健康設備等多個行業。公司還建有“稱重設備數據中心”、物聯網實驗中心及多個實驗室,擁有1000余項專利及計算機軟件著作權,顯示了其強大的研發實力。其觸覺傳感器技術在電子皮膚領域展現出令人矚目的實力。2024年一季度,柯力傳感營業收入為2.48億元,同比增長12.89%;歸母凈利潤為0.43億元,同比下降23.13%。
六、行業現狀
隨著物聯網、可穿戴設備以及人工智能技術的突飛猛進,電子皮膚行業正站在一個嶄新的發展風口之上。2023年,中國電子皮膚專利授權數量達2822項,這一數字不僅彰顯了國內在該領域的創新活力,也預示著電子皮膚技術正迅速成熟并邁向應用化。2024年中國工信部聯合其他6個部門發布了《關于推動未來產業創新發展的實施意見》,這一政策文件中特別強調了對電子皮膚等前沿核心技術的突破,展現了國家層面對于該行業的高度重視。政策的明確指引,為電子皮膚技術在智能制造、家庭服務、特殊環境作業等多個關鍵領域的深度融合與廣泛應用鋪平了道路。這些舉措體現了中國在全球科技競爭中的戰略布局,旨在通過技術創新推動產業升級,加速電子皮膚技術的商業化進程。在國家政策的有力推動和市場需求的雙重驅動下,電子皮膚行業有望迎來更加廣闊的發展前景,為社會帶來更加智能化、人性化的科技產品與服務。
七、發展因素
1、機遇
(1)技術創新帶來的機遇
隨著材料科學、電子工程和生物醫學工程等多學科的交叉融合,電子皮膚技術不斷創新,為行業發展提供了源源不斷的動力。新型導電材料如石墨烯、碳納米管等的應用,提高了電子皮膚的靈敏度和穩定性;集成化和微型化技術的發展,使得電子皮膚能夠集成更多的傳感器和電路,實現更復雜的感知功能。這些技術創新不僅提升了電子皮膚的性能,還拓寬了其應用領域,為行業帶來了廣闊的市場前景。
(2)市場需求增長的機遇
隨著人們對健康和生活質量的重視,電子皮膚在醫療健康、機器人、可穿戴設備等領域的需求不斷增長。在醫療健康領域,電子皮膚可用于監測患者的生理參數,提供更為舒適和便捷的醫療體驗;在機器人領域,電子皮膚能夠提高機器人的感知能力,使其更加靈活智能;在可穿戴設備領域,電子皮膚能夠提供更加精準的生理參數監測和更加豐富的交互方式。這些需求的增長為電子皮膚行業帶來了巨大的市場機遇。
(3)政策支持帶來的機遇
近年來,中國政府加大了對新興產業的支持力度,電子皮膚行業作為具有廣闊發展前景的戰略性新興產業之一,也受到了政策的重點扶持。政府通過制定相關規劃和政策,為電子皮膚行業的發展提供了良好的政策環境和資金支持。同時,政府還鼓勵企業加強技術創新和研發投入,推動電子皮膚技術的突破和應用。這些政策措施的實施,為電子皮膚行業的快速發展提供了有力保障。
2、挑戰
(1)技術突破與創新的挑戰
電子皮膚作為一種高度集成的傳感系統,要求在材料科學、微電子加工、信號處理等多個技術領域實現同步發展。當前,盡管中國在此領域取得了一定的進展,但與國際先進水平相比,仍存在差距。特別是在柔性和可拉伸電子材料、高密度傳感陣列、低功耗信號處理等方面,需要進一步加大研發力度。此外,電子皮膚的長期穩定性、耐久性以及與復雜環境的適應性也是技術層面需要解決的問題。技術創新的挑戰要求行業參與者不僅需要持續投入研發資源,還需要加強與科研機構的合作,以實現技術瓶頸的突破。
(2)產業化與成本控制的挑戰
首先,產業化要求電子皮膚在保持高性能的同時,實現規模化生產,這涉及到生產工藝的優化、生產成本的控制以及供應鏈的管理等問題。成本控制尤為關鍵,因為高昂的價格會限制電子皮膚的市場接受度和應用范圍。同時,產業化過程中還需要解決產品標準化、質量控制等問題,確保產品的一致性和可靠性。此外,電子皮膚作為一種新型傳感器,需要通過市場驗證和用戶反饋,不斷迭代優化產品設計,以滿足不同應用場景的需求。
(3)市場競爭與標準制定的挑戰
在國際市場上,中國企業需要面對技術成熟、品牌影響力大的國際競爭對手。這要求中國企業不僅要在技術研發上取得突破,還需要在市場推廣、品牌建設等方面加大投入,以提高自身的國際競爭力。在國內市場,隨著電子皮膚行業的快速發展,市場上涌現出眾多的參與者,市場競爭日趨激烈。這要求企業不僅要在產品性能和成本上具有優勢,還需要在服務、售后等方面提供差異化的解決方案。此外,電子皮膚作為一種新興技術,行業標準的缺失可能會影響產品的推廣和應用。因此,參與行業標準的制定,推動電子皮膚技術的規范化發展,也是行業發展面臨的重要挑戰。
八、競爭格局
由于電子皮膚行業屬于技術密集型產業,具備較強技術實力以及研發資源的企業將在市場上更具優勢。根據技術領域來看,目前僅少部分頭部企業掌握電子皮膚核心技術,如漢威科技子公司能斯達目前已掌握柔性壓阻、柔性壓電、柔性溫濕度、柔性電容四大核心技術,擁有一條年產1000萬支柔性傳感器的超凈印刷線和組裝線,具備較強的技術實力與生產能力;安培龍已掌握從原材料、IC芯片到傳感器研發、測試與應用等全生產過程的技術與工藝。此外,柯力傳感、申昊科技等企業也具備較強的創新力和較高的盈利水平,為其電子皮膚產業的發展提供堅實的基礎。
九、發展趨勢
1、多功能集成與智能化發展
隨著材料科學、微電子技術和人工智能的不斷進步,電子皮膚將實現更加復雜的功能集成,如溫度感知、壓力感應、甚至化學成分檢測等多種傳感能力,使其能夠模擬人類皮膚的各種感知功能。同時,通過深度學習算法和數據分析技術,電子皮膚將具備更高級的處理能力,能夠智能識別和響應外界刺激,提供更加精細和復雜的交互體驗。智能化的電子皮膚將在醫療健康監測、智能機器人、可穿戴設備等領域發揮重要作用,為用戶帶來更自然、更直觀的交互方式。
2、柔性化與可穿戴性增強
隨著柔性電子技術的發展,電子皮膚將更加輕薄、柔軟,能夠更好地貼合人體或其他不規則表面,提供更為舒適和自然的皮膚樣體驗。此外,電子皮膚將能夠適應更大幅度的拉伸和彎曲,從而更加適合用于可穿戴設備和智能衣物。在設計上,電子皮膚將更加注重與人體工程學的結合,以滿足不同用戶在運動、工作等不同場景下的需求。柔性化和可穿戴性的增強,將推動電子皮膚在健康監測、人機交互以及時尚科技產品中的廣泛應用。
3、標準化與規模化生產
隨著技術的成熟和市場的擴大,電子皮膚的生產將逐漸向標準化和規模化轉變。這不僅有助于降低成本,提高產品質量和一致性,還有助于形成統一的行業標準,促進電子皮膚的市場認可和推廣應用。標準化將涉及電子皮膚的性能參數、測試方法、應用規范等方面,為行業參與者提供明確的指導。規模化生產則需要解決材料供應、生產工藝、質量控制等一系列問題,以滿足大規模市場需求。通過標準化和規模化生產,電子皮膚將能夠更快速地進入各個應用領域,實現商業化和產業化的發展。
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