气体传感器行业研究报告

（报告出品方/作者：西南证券，高宇洋）
01 传感器概况

1.1 物联网架构划分
物联网可以分为四个层级，包括感知层、传输层、平台层和应用层。 感知层是物联网的最底层，其主要功能是收集数据，通过芯片、蜂窝模组/终端和感知设备等工具从物理世界中采集信息。传输层是物联网的管道，主要负责传输数据，将感知层采集和识别的信息进一步传输到平台层。平台层负责处理数据，在物联网体系中起承上启下作用，主要将来自感知层的数据进行汇总、处理和分析，主要包括PaaS平台、AI平台等。应用层是物联网的最顶层，主要基于平台层的数据解决具体垂直领域的行业问题，包括消费驱动应用、产业驱动应用和政策驱动应用。目前，物联网已实际应用到家居、公共服务、农业、物流、服务、工业、医疗等领域，各个细分场景都具备巨大的发展潜力。
1.2 传感器赋能感知层实现信息采集
感知层主要参与者是传感器厂商、芯片厂商和终端及模块生产商，产品主要包括传感器、系统级芯片、传感器芯片和通信模组等底层元器件；网络层的参与者是通信服务提供商，提供通信网络，其中通信网络可以分为蜂窝通信网络和非蜂窝网络；平台层的参与者是各式的平台服务提供商，所提供的产品与服务可以分为物联网云平台和操作系统，完成对数据、信息进行存储和分析；应用层包括智能硬件和应用服务，智能硬件根据面对的对象不同可以分为2C和2B，应用服务则可根据应用场景不同进行细分。
1.3 传感器定义
传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号的器件或装置，传感器一般包含传感单元、计算单元和接口单元。传感单元负责信号采集；计算单元则根据嵌入式软件算法，对传感单元输入的电信号进行处理，以输出具有物理意义的测量信息；最后通过接口单元与其他装置进行通信。此外，根据具体应用场景的不同需要，传感器还集成其他零部件，不断延伸传统传感器的功能。
传感器比拟五官，处理自然界各类模拟信号。如光敏传感器比拟视觉、声敏传感器比拟听觉、气敏传感器比拟嗅觉、化学传感器比拟味觉、压力、温敏、流体传感器比拟触觉等。传感器有多种分类标准，按被测量类型可分为压力、温度、气体、湿度传感器等，按工作原理可分为光电、压电、电容、热电传感器等，按输出信号形式可分为模拟式、数字式传感器。
1.4 政策推动国产传感器发展
利好政策加持发展，国产替代强势发力。传感器作为我国“强基工程”的核心关键部件之一，是实现工业转型升级、提高产品质量和可靠性的重要组成部分。气体传感器是传感器领域的重要组成部分，在工业节能、环境监测、智慧家居、医疗健康等各方面都有广泛应用。国家在大气污染治理、工业转型升级、物联网及人工智能、健康中国行动等多方面鼓励性政策的推出，为公司发展营造了良好的市场环境。
1.5 传感器组为仪器的重要部件，三要素共建传感器研发核心
材料、硬件设计与软件算法为传感器研发核心。材料方面，新材料的研究、选取与应用是传感器公司研发重心之一，此外，传感器公司同样关注供应链的管理水平，以及核心零部件的自研或国产化率。硬件结构设计方面，重点在于装配的公差尺寸配合、结构的合理性，能够使产品的性能达到更优，硬件结构设计可以通过逆向方式研发出。软件算法是传感器公司的核心，由于软件算法需要长时间的经验去优化和迭代，并与传感器硬件相适配，因此，软件算法与硬件一同成为传感器公司的核心壁垒。
传感器、模块、分析仪组成物联网感知层。传感器是分析仪器的核心零部件，一般情况下，传感器会被组装在传感器模组或控制器上，传感器模组作为核心部件进一步整合在分析仪器上，最终分析仪器再被安装放入检测系统。
1.6 传感器市场规模
我国传感器市场增速高于全球水平。受益于各国政策推动，全球传感器行业市场规模保持稳步提升，市场规模自2014年的1260亿美元增长至 2019年的2265亿美元，年复合增长率达12.4%。我国传感器行业市场规模自2014年的982.6亿元增长至2019年的2188.8亿元，年复合增长率高达 17.4%，预计2021年将以17.6%的增速增长至2951.8亿元，相关产业链有望持续获益。（报告来源：未来智库）
1.7 全球传感器格局势
美日德形成三足鼎立的格局。传感器作为现代信息技术的支柱之一，各国都投入大量资源予以支持。其中，美国、日本、德国的市场份额合计占到近七成，而我国直到1972年才组建成立第一批压阻传感器研制生产单位，起步较晚没有充分的技术积累，与世界领先水平存在一定差距。
东亚将成为区域传感器最大市场。东亚地区有强大的供应商，预计多个制造商将把生产设施转移或扩大到东亚地区，东亚地区的销售高度依赖于电子电气和汽车行业的增长，2021-2031年的年复合增长率达7.1%。其中，中国区域2021年约占全球市场份额的15%-20%。
1.8 智能传感与仪表发展趋势
传感器国产替代率与核心零部件自研率逐步提升。在政策和市场需求的共同驱动下，国产传感器凭借自身较高的性价比和对下游客户的快速响应，正在逐步实现国产替代。此外，传感器厂商在深入布局传感器上游供应链的同时，不断提升核心零部件的自研自产率，实现关键零部件的自主可控，并进一步降低成本，提升毛利率。
智能仪器仪表向微型化、多功能化、人工智能化、网络化、虚拟化等方向发展，满足不同领域的应用需求，推动各行各业的发展。微型化：通过MEMS等工艺缩小传感器体积，将传感器应用于可穿戴领域。多功能化：集成压力、温度、湿度、流量等多种被测变量。智能化：在传感器中内置微处理器，实现数据存储、逻辑判断和功能计算等。网络化：通过有限、无线通信传输，实现多个传感器之间的互联互通和实时的数据交互。
02 气体传感器行业分析

2.1 气体传感器类型繁多
气体传感器类型多样，主要包括粉尘传感器、二氧化碳传感器、有毒气体传感器等。粉尘传感器可以检测周围空气中粉尘颗粒浓度的大小，主要有家用空气净化器，空气品质检测仪，新风系统空调，消费类电子产品等；二氧化碳传感器是用于检测二氧化碳浓度的仪器，主要有新风系统，农牧业二氧化碳监控，空气品质检测仪，车载净化器等；有毒气体传感器是用于检测一氧化碳、臭氧浓度的仪器，主要有甲醛检测仪，煤气探测器，恶臭检测仪，乙烷检测器等；其他还有运用于检测可燃气、氧气、酒精的传感器。
2.2 气体传感器市场规模与竞争格局
全球气体传感器规模持续增长。2020年，全球气体传感器总体规模约为11-12亿美元，预计到2026年将达到22亿美元规模，年复合增长率约为 10.9%。
海外气体传感器行业参与者：城市技术（CityTechnology）、费加罗（Figaro）、安费诺（Amphenol）、博世（Bosch）、盛思锐（Sensirion）、森尔（Senseair）等。
国内气体传感器行业参与者：汉威科技（炜盛电子）、四方光电、攀藤科技、北京益杉、深圳蓝月等。其中，根据Yole统计数据，2020年汉威与子公司炜盛的气体传感器在全球市占率约为4%。
2.3 气体传感器技术路径
不同技术路线的气体传感器有望并行发展，光学技术传感器市场份额不断上升。由于对于高精度测量的需求不断增加，光学传感器成本不断下降，光学传感器市场份额占比不断走高。根据市场咨询公司Yole Development和Mordor Intelligence统计，全球气体传感器市场中电化学、红外、半导体技术共同占据了95%以上的市场份额，其中，应用电化学、半导体技术的气体传感器占比分别达44.2%、38.3%，应用红外技术的气体传感器占有15.1%。2018年应用电化学、红外和催化燃烧技术的气体传感器市场份额提升，而应用半导体技术的气体传感器份额显著下降。
03 气体传感器公司分析（汉威科技vs四方光电）

3.1 汉威科技：历史沿革与公司概况
基于传感技术，发展向平台型物联网解决方案提供商转型的战略目标。汉威科技成立于1998年9月，并于2009年10月在深交所创业板正式挂牌上市。公司以传感器为核心，凭借高水平的传感技术占据市场龙头地位，主要从事传感器，智能仪器仪表，物联网综合解决方案三大业务，应用领域广泛。将传感技术、智能终端、通讯技术、云计算等与物联网技术紧密结合形成“传感器+监测终端+数据采集+空间信息技术+云应用” 的综合系统解决方案，并通过外延式收购与产业链延伸逐渐进军物联网行业，致力于向领先的物联网解决方案。
深耕传感器领域二十三年，以传感器为核心提供多样化解决方案。汉威科技自1998年研发首个MQ管式半导体开始，在传感器领域深耕二十余年，产品线布局全面，传感器占全市场品类的 70%，拥有 200 多款传感器，监测300余种气体。目前，公司在北京、上海、广州、深圳、郑州、西安、重庆等三十余座城市设立子公司或服务中心。同时，建立以传感器为核心，覆盖多种物联网应用场景，提供优质和完善的整体解决方案。
围绕传感器为核心多样化布局物联网解决方案
智慧化、数字化时代打开前端传感器和仪器仪表天花板。公司目前四大主营业务为传感器、智能仪器仪表、物联网解决方案和公用事业，其中物联网解决方案包括了智慧城市、智慧安全和智慧环保三部分。总体来说，公司业务以传感器为核心，相互独立又相互促进，拥有紧密的上游贯穿下游的产业生态。
构建物联网生态圈，扩大物联生态版图。汉威科技依托核心传感器技术，将传感技术、智能终端、通讯技术、云计算和地理信息等物联网技术紧密结合。形成了“传感器+监测终端+数据采集+空间信息技术+云应用”的系统解决方案。
主营业务结构
物联网解决方案占比较高，传感器业务占比有望持续扩大。公司物联网综合解决方案业务在2020年占主营业务收入的62.9%，仪表仪器业务和传感器业务持续稳健发展，分别为18.1%和16.3%。细分业务的毛利率方面，传感器毛利率最高为49%，仪器仪表的毛利率水平相当，约为46%，而物联网综合解决方案因业务集成和项目开拓及囊括了公用和环保部分业务等，2020年毛利率为25.8%，目前相对较低。
3.2 四方光电：历史沿革与公司概况
立足非分光红外气体传感，“两个八年”稳步成长。公司创建于2003年，靠非分光红外气体传感器起家，2003-2011年以工业过程和环境监测气体分析仪器为主，配备热电堆红外、微流红外等光学技术，同时启动民用气体传感器产业配套，率先进入国内新风系统产业，利用高性价比优势打破该领域国际品牌的垄断格局。2012-2020年发挥核心技术的杠杆撬动作用，形成气体传感器与气体分析仪器并重的“双轮驱动”格局，持续开拓气体传感器在汽车、家电、医疗等民生领域的应用场景，与国内外诸多客户建立合作关系。2021年，公司在科创板成功上市。（报告来源：未来智库）
四方光电专注气体传感器、气体分析仪器，面向下游多样化领域。公司开发了基于非分光红外、光散射探测、超声波、紫外差分吸收光谱、热导、激光拉曼等原理的气体传感技术平台，形成了气体传感器、气体分析仪器两大类产业生态、几十款不同产品，广泛应用于国内外的家电、汽车、医疗、环保、工业、能源计量等领域。
主营业务结构
气体分析仪毛利率较高，气体传感器毛利率稳步提升。2020年，气体传感器和气体分析仪器销售收入分别占公司主营业务收入的78.3%和20.1%，两大业务保持稳健发展。毛利率方面，2020年公司气体传感器毛利率为43.4%，气体分析仪毛利率高达64.5%。随着公司空气品质产品和医疗健康产品品质升级进程推进，产品附加值将继续走高，毛利也有望进一步提升。
报告节选：

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精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站