可穿戴传感器产业技术报告

1、可穿戴传感器产业技术报告Wearable Sensor Industry Analysis Report2018中国科学院文献情报中心投中研究院2018/7/4 01 /可穿戴行业市场发展现状02 / 传感器技术成为可穿戴设备发展的关键因素03 /可穿戴传感器技术与产品发展方向04 /资本重点关注传感器相关技术标的Copyright 投中信息CONTENTSCopyright 中国科学院文献情报中心 投中信息可穿戴行业市场发展现状01/人工智能技术正在冲击融入各个行业可穿戴设备行业营收规模近350亿美元/年，且行业规模仍将保持平稳增长。以手机用户作为发展方向，我国可穿戴设备的市场缺口高达7亿台

2、。近三年，虽然行业整体投资热度有所下降，但掌握核心技术的企业融资金额仍保持较高水平，尤其AR/VR眼镜逐渐成为资金追捧对象。可穿戴传感器的核心技术传感器的高度集成与多元化测量，使可穿戴设备能集成更多的监测功能传感器新材料开发与应用，研发柔性可穿戴传感器，提高可穿戴设备的易佩戴性传感器功耗降低，提升可穿戴设备的续航能力新型生物传感器研发，开展深层次的信息获取与挖掘。321从可穿戴设备的功能需求、用户行为、重点企业技术布局、政策导向等维度来看传感器相关技术则是可穿戴行业发展的限制因素，传感器技术的发展将刺激可穿戴设备行业迎来新的增长极。Copyright 中国科学院文献情报中心 投中信息得益于可穿

3、戴设备种类的增加、产品技术的渐趋成熟、用户体验的提升、价格的下降以及各大厂商的积极投入研发，2016年以来，全球可穿戴设备出货量与营收规模约以13%的年增长率保持平稳增长。但增长速率与前五年相比却有所下降，后续的发展动力略有不足。可穿戴设备市场规模平稳增长，后续动力稍显不足全球可穿戴设备出货量（百万台） 2020年，中国可穿戴设备市场规模将达767.4亿元，占全球的市场份额比重不断增加中国市场规模全球营收规模可穿戴设备营收规模（亿美元）以手机用户作为发展方向，我国可穿戴设备的市场缺口高达7亿台Copyright 中国科学院文献情报中心 投中信息全球可穿戴设备品牌出货量TOP5机构占据了50%以

4、上的市场份额，但与2015年相比，除小米和三星外，排名前五的机构市场份额均略有下降。可穿戴设备市场规模平稳增长，后续动力稍显不足2015年2016年以来，虽然全球可穿戴设备市场增长有所放缓，但仍保持平稳增长，且平均每台设备营收额将略有下降。TOP5机构占据50%以上的市场份额。2016年Copyright 中国科学院文献情报中心 投中信息投中研究院数据显示，2015-2017年，投融资笔数有所下降，投资金额则有所波动 ，与2015年相比，2017年投资笔数下降46%，投资金额下降34%，单笔投融资活动的平均金额上升24%行业整体投资热度下降，部分企业融资金额仍保持较高水平14547.37107

5、.531.2320152016201713277201520162017可穿戴行业投融资金额（亿元）可穿戴行业投融资笔数其他产品也占据了较高比重，包括脖圈、智能服装、智能医疗产品、智能玩具、智能手套、体感运动芯片等可穿戴行业融资企业产品类型可穿戴设备这类非刚需科技消费品的市场稳定性还需新产品、新技术的刺激，以提高产品性能和品质促进消费者使用意愿。Copyright 中国科学院文献情报中心 投中信息可穿戴行业的市场前景与消费者的使用意愿密不可分，消费者更倾向于佩戴便捷的手腕、手臂、手指、头部和腰部相关的可穿戴产品产品便捷性和功能性成为决定消费的主要因素用户佩戴偏好2016年，全球可穿戴设备细分市

6、场产品的市场份额分布基本与消费者的佩戴意愿一致智能眼镜和头盔的融资比重比其现有市场份额高约10%全球可穿戴设备细分产品市场份额Copyright 中国科学院文献情报中心 投中信息据Gartner预测，2021智能手表和智能手环仍将占据较大的市场份额，头戴显示器的营收规模和出货量份额都将有所增加，紧随智能手表之后。产品便捷性和功能性成为决定消费的主要因素2021年全球可穿戴设备细分产品市场份额预测可穿戴设备的功能和可靠性是用户最为重视的特性之一，用户需求对可穿戴设备的发展提出了更高的要求用户需求传感器的体积、质量、功耗、可靠性、稳定性等对可穿戴设备的用户体验、穿戴舒适度和功耗等有十分重要的影响.

7、人机交互体验、智能传感技术、柔性电子技术，都离不开传感技术的发展。Copyright 中国科学院文献情报中心 投中信息准确性与功能性用户体验数据采集点击此处添加标题部分设备记录数据的准确性不足、实时监测功能不够完善，且相关产品的采集数据较为单一刚性传感器与柔软的人体皮肤和内部器官的机械属性不匹配；受传感器尺寸的限制，相关设备体积相对较大，导致用户体验不佳可采集的数据局限在运动、心率和血压等方面，真正的核心数据例如血糖血脂血压，传感器无法在无损的情况下测量出来设备续航能力较差，主要原因在于设备自身电池容量有限、传感器功耗大、数据传输功率消耗大。传感器作为可穿戴设备的核心技术，目前的发展遇到了瓶颈

8、可穿戴设备市场规模进入平稳增长期，部分核心技术、新兴产品仍保持了较高水平的融资，新的增长点需要新技术与新产品的刺激，而传感器能为可穿戴设备带来全新的交互、创新有趣的应用、更好的用户体验，在传感器技术突破之前，可穿戴设备的不可替代性尚无法形成Copyright 中国科学院文献情报中心 投中信息Copyright 投中信息传感器技术成为可穿戴设备发展的关键因素02/可穿戴设备随着它集成的传感器的发展而发展，可穿戴设备市场增长的关键之一就是传感器。传感器作为可穿戴设备的核心器件，根据测量参数不同被使用在不同的产品中，可穿戴设备的功能和性能均离不开传感器核心技术的支持传感器作为可穿戴设备的核心器件被广

9、泛应用在可穿戴设备多个领域传感器类型传感器应用设备主要功能运动型传感器陀螺仪、加速度计、压力传感器和磁力计等手环、腕表等设备运动监测、导航和人机交互生物型传感器血糖传感器、血压传感器、心电传感器、体温传感器、脑电波传感器、肌电传感器等健康医疗相关设备健康和医疗监控环境传感器温湿度传感器、环境光传感器、紫外线传感器、颗粒物传感器、气体传感器、pH传感器、气压传感器、麦克风等手环、医疗等相关设备环境监测、天气预报和健康提醒Copyright 中国科学院文献情报中心 投中信息近两年来，出货量TOP5公司都推出了新的可穿戴产品，各公司的产品由于使用的传感器类型不同而具有不同的用途和特点，产品售价则受功

10、能、续航能力、产品性能、品牌、外观设计等多维度的影响。传感器作为可穿戴设备的核心器件被广泛应用在可穿戴设备多个领域目前，这些企业的研发方向则侧重于电池技术、数据存储技术、可穿戴医疗产品、人工智能、多功能集成等方面。未来可穿戴设备还将集成更多的传感技术和功能、外观设计也将更加美观、续航能力更加持久。Copyright 中国科学院文献情报中心 投中信息随着物联网技术的不断提升，图像传感器、距离传感器、生物传感器等产品的市场份额将会进一步提升，而传统的流量传感器等产品会由于增速减缓而使得市场份额有所下降。消费电子的普及将成为传感器实现爆发式增长的突破口传感器细分市场份额传感器细分市场规模（亿元）Co

11、pyright 中国科学院文献情报中心 投中信息需求便携式、可移动式、可穿戴式及远程化的应用对设备端的传感器的信号采集及芯片融合提出了更高的要求，尤其是在性能、功耗、体积及方案的完整性方面都与传统的稍大型设备有很大不同，其整体要求更为苛刻可穿戴设备对传感器的发展提出了更高的要求挑战机会新的挑战给可穿戴设备和传感器的发展带来了新的市场机会目前市场上以手表/手环为代表的穿戴设备所使用的传感器，如运动监测、环境监测及健康管理等已成为主流，并将不断发展完善。随着人们生活应用的不断丰富，传感器感测多个物理信号的功能需求也变得越来越多，使用多个传感器，系统可以实现更高的进度或获取更多细节应对Copyrig

12、ht 中国科学院文献情报中心 投中信息Copyright 投中信息可穿戴传感器技术、产品发展方向及资本重点关注传感器相关技术标的示例03&04/2012年以来，日本、韩国和中国在该领域的专利申请量增速较快，专利的申请量开始进入迅猛增长阶段，从2012年的485项/年，增长到2014年的2071项/年。全球可穿戴传感器相关专利数量进入快速增长期全球可穿戴传感器专利申请趋势感知与测量，包括皮肤、血液、体液、形状与大小、声音、区域、光线、距离、药品、电流等方面，以及测量功能的集成；新材料开发与应用，包括纤维材料、弹性材料、涂层、聚合物等可穿戴传感器功耗与电池，包括锂电池、无线充电、电池管理等；生物技

13、术，包括细胞、皮肤附着、血液检测等；其他相关技术，包括显示设备、移动端设备、控制系统、数据传输与存储、及其学习等可穿戴传感器专利技术热点Copyright 中国科学院文献情报中心 投中信息重点机构关注人机交互、医疗诊断与测量等技术专利申请量前20机构15机构名称近三年申请比例主要技术领域Samsung75% of 353人机交互装置; 电数字处理装置; 医疗诊断与测量LG84% of 215人机交互装置; 电视图像通信; 电路传输Apple58% of 126人机交互数字转换; 电数字处理装置; 人机交互电容装置Google35% of 126显示器; 人机交互装置; 显示器电路Intel64

14、% of 107人机交互装置; 电数字处理装置; 医疗诊断与测量Microsoft62% of 94人机交互装置; 医疗诊断与测量; 脉率心率测量Sony68% of 78人机交互装置; 电数字处理装置; 数据处理设备或方法Philips57% of 77医疗诊断与测量; 数据处理设备或方法; 脉率心率测量Jawbone19% of 68医疗诊断与测量;身体指标; 人体运动测量Qualcomm68% of 57人机交互装置; 无线通信终端; 图形或指纹识别Nokia42% of 52人机交互装置; 医疗诊断与测量; 显示器电路Motorola26% of 39电数字处理装置; 人机交互装置;

15、电视图像通信Fitbit34% of 35医疗诊断与测量; 人体运动测量; 脉率心率测量; 同时测量多个身体指标Lenovo80% of 35人机交互装置; 人机交互数字转换; 电数字处理装置ETRI21% of 33电路零部件; 接口装置;Zhejiang Univ52% of 33同时测量多个身体指标; 多参数诊断与测量; 多个变量测量Valencell24% of 33医疗诊断与测量; 同时测量多个身体指标; 光学传感器医疗诊断Hyundai45% of 31机械装置; 人机交互装置; 读出装置Epson52% of 31医疗诊断与测量; 多参数诊断与测量; 脉率心率测量Toshiba5

16、9% of 29医疗诊断与测量; 人机交互装置Copyright 中国科学院文献情报中心 投中信息未来，可穿戴传感器的发展在多材料功能融合、柔性器件机械耐用性、生物安全性、多功能传感器集成整合、与现有电子技术工艺的匹配等方面将会面临一些问题。而可穿戴设备的发展方向可能在于多功能集成、传感器与显示的集成、可穿戴设备与织物的整合、人体工学、人体征深度分析、柔性功能材料等方面。消费者对可穿戴传感器的六大痛点对外观和产品佩戴的方便性要求很高，希望产品易于佩戴且时尚希望功能越多越好，并体现智能化在产品功耗方面，需要设备续航至少3天产品能对不同的细分市场进行深挖，垂直深耕某一领域，真正为生活提供指导可穿戴

17、设备能与其它产品有连接，共同实现生活的便捷、智能如果有品牌推出有自己独特新型功能的产品，用户购买意愿会增加Copyright 中国科学院文献情报中心 投中信息多项政策刺激智能传感、生物传感、数据安全技术发展发展高性能智能感知技术，“发展高精度高可靠生物体征、环境监测等智能传感、识别技术与算法”2016年9月智能硬件产业创新发展专项行动（2016-2018年）加快NB-IoT技术在可穿戴设备等产品中的应用，加强商业模式创新，增强消费类NB-IoT产品供给能力2017年6月全面推进移动物联网（NB-IoT）建设发展的通知开发智能手表、智能耳机、智能眼镜等可穿戴终端产品，拓展产品形态和应用服务201

18、7年7月新一代人工智能发展规划规范可穿戴设备的检测与产品标准，促进可穿戴产品间的互操作、数据互联与数据安全等可能成为未来政策规范的方向未来发展趋势Copyright 中国科学院文献情报中心 投中信息可穿戴传感器具备潜在投资价值的技术及技术标的示例一、高度集成与多元化测量集成更多传感器可以增加设备的功能，使其能够测量更多参数。此外，使用多个传感器，系统可以实现更高的精度获取更多细节Fitbit、Jawbone、浙江大学和Valencell都在该领域进行了大量专利布局。例如Fitbit在华布局的专利CN103919536采用生物监测装置，同时监测用户心率、生理状况，并生成用户数据与指标可穿戴设备集

19、成更多传感器的这一趋势未来几年将会加快。相关技术还将在无线通信、汽车电子、医疗电子、计算机、军用电子等领域得到广泛应用。Copyright 中国科学院文献情报中心 投中信息二、新材料应用与柔性可穿戴传感器由于人类身体构造的原因，可穿戴设备如何更好的贴合人类的肢体也是需要探索的方面目前，柔性可穿戴传感器的常用材料包括柔性基底、金属材料、无机半导体材料和碳材料等实现柔性可穿戴电子传感器的高分辨率、高灵敏、快速响应、低成本制造和复杂信号检测仍然是一个很大的挑战。未来可穿戴设备的发展方向可能在于多材料功能融合、柔性功能材料、柔性器件机械耐用性、可穿戴设备与织物的整合、人体工学、人体征深度分析等方面。除

20、可穿戴设备外，还将在电子皮肤、生物医药和航空航天中有重要作用可穿戴传感器具备潜在投资价值的技术及技术标的示例三、降低传感器功耗，增加续航能力提高产品续航能力和低能耗产品研发，关键技术主要在于提高电池能量密度和环境能量获取。辅助能源和充电方式包括采用光伏、热电、振动等技术来提供小而适用的电能，或者通过接收环境中以电磁场或电磁波形式存在的能量并将其转换为直流电作为直接能量来源或者充电电源。目前看来最可能的解决方案仍然是具有高能量密度的可充电的电化学电池，它将使传感器在体积最小化的前提下，具有较长的待机和使用时间。无线充电则有希望成为下一个可靠的能量来源。在电池技术没有新的突破之前，可穿戴设备厂商还

21、是只能选择备用电池、快速充电、智能软件等效率相对低下的解决方案。Copyright 中国科学院文献情报中心 投中信息四、生物传感器01020304未来可穿戴设备产业的发展需要新应用点的刺激，用户对产品的深层次信息挖掘功能提出了新的要求。目前，可穿戴式生物传感器技术主要应用于测量如心率、动脉血压、血氧饱和度、呼吸速率、体温、心排出量等这一类重要的心肺信号。穿戴式生物传感器虽然已经在医学上有重要的应用，但严格地说它们都还未达到理想自动检测的应用水平。接下来的几年内，消费设备将集成更广泛的生物传感器，如测量血氧量、血压和血糖水平的光谱传感器，以及确定出汗水平和pH值的皮肤电阻感应传感器。电 话：+8

22、6-10-82625972 传 真：+86-10-62539197邮 编：100190 Email：xxcykb 网 站：地 址：北京中关村北四环西路33号 中国科学院文献情报中心立足中国科学院、面向全国，主要为自然科学、边缘交叉科学和高技术领域的科技自主创新提供文献信息保障、战略情报研究服务、公共信息服务平台支撑和科学交流与传播服务，同时通过国家科技文献平台和开展共建共享为国家创新体系其他领域的科研机构提供信息服务。该中心现有职工400余人，馆藏图书1，145余万册（件）。近年来，围绕国家科技发展需求及中科院“率先行动”计划，积极建设大数据科技知识资源体系，开展普惠的文献信息服务和覆盖研究所创新价值链的情报服务。在分布式大数据知识资源体系建设以及覆盖创新价值链的科技情报研究与服务体系方面获得了重大突破，成为了支持我国科技发展的权威的国家科技知识服务中心。该中心是图书馆学和情报学两个学科的硕士学位和博士学位授予单位，现有在读研究生近178人；常年接收高级访问学者和组织