Der globale Sensormarkt ist gut etabliert, mit Hunderten Millionen produzierter Sensoren pro Jahr. Dennoch bleibt der Markt in Bewegung, da sich die Trends in den Bereichen Mobilität, Edge-Computing, KI und digitales Gesundheitswesen kontinuierlich weiterentwickeln und die Anforderungen an die Sensortechnologie neu gestalten. IDTechEx prognostiziert, dass der globale Sensormarkt bis 2035 einen Wert von 253 Milliarden US-Dollar erreichen wird, wobei aufstrebende Innovationen in der Sensortechnologie in den Bereichen Photonik, Quantensensorik, Edge-Sensorik und IoT die am schnellsten wachsenden Segmente des Sensormarktes darstellen werden.
Gastbeitrag von Jack Howley, Technologieanalyst bei IDTechEx
Sensortechnologie wird in modernen elektronischen Geräten und Vorrichtungen allgegenwärtig eingesetzt. Die Fähigkeit, physikalische Eingaben zu erkennen und in ein elektrisches Signal zur Verarbeitung umzuwandeln, führt dazu, dass Sensoren routinemässig in den Bereichen Kommunikation, Transport, Industrie, Gesundheitswesen, Energie, Verbraucher und Landwirtschaft eingesetzt werden. Obwohl Sensoren nur einen Bruchteil des Jahresumsatzes grosser Elektronikunternehmen ausmachen, stellt die Sensortechnologie dennoch einen globalen Markt mit einem Volumen von mehreren Milliarden Dollar dar. Im Jahr 2025 werden Sensortechnologien wie Halbleiter, optische und konventionelle Wandler (elektromechanisch, elektrochemisch) den Grossteil des Marktanteils nach Umsatz ausmachen.
Innerhalb dieser etablierten Sensormärkte konzentrieren sich die Designtrends auf eine verbesserte Integration und Leistung in Produkten und Anwendungen. Neue Sensortechnologien müssen sich durch geringere Grösse und Leistung auszeichnen, die Möglichkeit bieten, mehr Messwerte über einen längeren Zeitraum mit grösserer Empfindlichkeit und Genauigkeit zu messen, und in neue Formfaktoren integriert werden können.
Über die etablierten Sensormärkte hinaus verändern aufkommende globale Technologie-Megatrends die Anforderungen an die Sensortechnologie und bieten Erstausrüstern neue Wachstumschancen. Die Mobilität der Zukunft (Autonomie, Elektrifizierung und Fahrerüberwachung), die Expansion des Internets der Dinge (IoT), die zunehmende KI-Integration, die Einführung tragbarer Technologien und die Kommerzialisierung von 6G stellen alle einzigartige Anforderungen an die Sensorik.
Glänzende Zukunft für Sensoren in der Mobilität der Zukunft
Trends in den Bereichen Elektrifizierung, Automatisierung, Überwachung im Fahrzeuginnenraum und softwaredefinierte Fahrzeuge verändern die Anforderungen an die Sensorik im Automobilsektor drastisch. So werden beispielsweise Temperatur-, Strom-, Spannungs- und Gassensoren für die Batterieüberwachung in Elektrofahrzeugen benötigt, während LiDAR-, Radar-, Infrarotbildgebungs- und Kameratechnologie für autonome Fahrzeuge unerlässlich sind.
Die zunehmende Autonomie von Fahrzeugen wird die Interaktion zwischen Fahrzeug und Passagier verändern, wobei die Sensortechnologie im Automobilbereich eine Schlüsselrolle bei der Gewährleistung der Sicherheit sowie bei der Erschliessung personalisierter Passagiererfahrungen spielen wird. Infrarot-, Time-of-Flight- (ToF) und Radarsensoren können in fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (ADAS) zur Überwachung des Innenraums eingesetzt werden, um zu überprüfen, ob der Fahrer auf die Strasse konzentriert ist. In Zukunft werden durch das Angebot einer verstärkten Interaktion zwischen Passagier und Fahrzeug und biometrischer Authentifizierung Geschäftsmodelle für Funktionen als Service in vernetzten, softwaredefinierten Fahrzeugen entstehen.
Die zukünftige Mobilität wird auf Sensortechnologie basieren, um die nächste Entwicklungsstufe des Transports und der Erfahrungen von Passagieren zu ermöglichen.
Markt für tragbare Sensoren entwickelt sich weiter
Die Landschaft der tragbaren Sensortechnologie umfasst eine Vielzahl von Sensortypen, die in eine Reihe von tragbaren Formfaktoren integriert werden können. Bewegungssensoren, optische Sensoren und Bildgebung, tragbare Elektroden, Kraft-, Dehnungs-, Temperatur- und chemische Sensoren werden in medizinischen, Verbraucher-, AR/XR- und industriellen Anwendungen eingesetzt.
Das letzte Jahrzehnt war geprägt vom Erfolg von Smartwatches und Fitness-Trackern sowie von der Disruption des Marktes für Glukose-Teststreifen durch kontinuierliche Glukose-Monitore (CGMs). Infolge dieser Disruption sind gross angelegte Möglichkeiten im Bereich Wearables schwieriger zu finden. Mit Blick auf die Zukunft gibt es noch viele spannende Innovationen im Bereich tragbare Sensoren, die nun wohl versuchen werden, in Nischenmärkte einzudringen, da die Nachfrage nach einer Verfeinerung für kleinere, anwendungsspezifische Branchen steigt.
Nachfrage nach IoT-Sensoren hält an
Das Internet der Dinge (IoT) bleibt ein wichtiger Zielmarkt für Sensoren mit hohem Volumen, wobei Lösungen intelligente Geräte versprechen, die "mehr sind als die Summe ihrer Teile". Während IoT-Sensoren in der Logistik, Landwirtschaft, Industrie und Gebäudeautomation weit verbreitet sind, ist die Einführungsrate durchweg enttäuschend. Dennoch werden industrielle, umweltbezogene und verbraucherorientierte IoT-Anwendungen von Sensorherstellern weiterhin zügig entwickelt.
Das industrielle Internet der Dinge (IIoT) nutzt Sensornetzwerke, um Daten aus industriellen Prozessen zu sammeln, zu überwachen und zu analysieren. Zu den wichtigsten neuen Anwendungen für die IIoT-Sensortechnologie gehören Industrierobotik und -automatisierung, Maschinenzustandsüberwachung und vorausschauende Wartung, Arbeitssicherheit, Bestandsverwaltung und Logistik. Dateneinblicke aus IIoT-Lösungen ermöglichen Effizienzoptimierungen, verbesserte Sicherheit, Produktivität und geringere Betriebskosten.
Gassensoren sind Schlüsselelemente in IoT-Lösungen für die Umwelt, wobei die Überwachung der Luftqualität in Innenräumen und der Luftverschmutzung im Freien im Mittelpunkt des Interesses steht. Strengere Vorschriften und Empfehlungen für die Luftqualität im Freien erhöhen den Bedarf an empfindlichen Gassensoren. Zu den wichtigsten Gassensortechnologien im IoT für Umwelt und Verbraucher gehören optische Partikelzähler, Metalloxidsensoren, elektrochemische Sensoren, Infrarotsensoren, Photoionisationsdetektoren und photoakustische Sensoren.
Die lange Amortisationszeit für IoT-Lösungen bleibt eine zentrale Herausforderung. Hohe Anfangsinvestitionen, Betriebsausfälle und die Integration der bestehenden Infrastruktur stellen Hindernisse für die Einführung der IoT-Technologie dar. Diese Herausforderungen sind weitgehend unabhängig von der zugrunde liegenden IoT-Sensortechnologie, wirken sich aber dennoch auf die Wachstumsrate des Sensormarktes aus.
Edge-Sensoren kombinieren Edge-Computing und KI
In den letzten zehn Jahren haben die Kommerzialisierung und Weiterentwicklung energieeffizienter Hochleistungs-CPUs die Verlagerung der Datenverarbeitung in Richtung Edge vorangetrieben. Die Integration von Edge-Computing in Sensoren ermöglicht intelligente Funktionen mit geringerer Latenz, reduziertem Gesamtenergieverbrauch und geringeren Datenschutzbedenken.
Edge-Sensoren werden zunehmend mit KI-Fähigkeiten entwickelt, um eine höhere Geräteintelligenz zu bieten. Das Aufkommen von neuronalen Prozessoreinheiten (NPU) ermöglicht die Integration von Edge-KI in Endpunktgeräte (z. B. durch die lokale Verwendung kleiner und mittlerer Sprachmodelle). Die Integration von Edge-KI in Sensoren verspricht prädiktive und präskriptive Funktionen für eine stärkere Geräteautomatisierung in den meisten Anwendungsmärkten.
Die Edge-Sensortechnologie ist in zeitkritischen Anwendungen, bei denen grosse Datenmengen generiert werden, überzeugend. Zu den wichtigsten Marktanwendungen für Edge-Sensorik gehören die Belegungserkennung in intelligenten Gebäuden, die vorausschauende Wartung im industriellen Internet der Dinge sowie die Aktivitäts- und Vitalzeichenüberwachung in medizinischen Wearables.
Innovationen bei der Sensorhardware erweitern Möglichkeiten
Während globale Technologietrends viele etablierte Sensormärkte neu gestalten, werden Innovationen bei der Sensorhardware eine Schlüsselrolle bei der Ermöglichung zukünftiger Anwendungen spielen. Neuartige Materialplattformen mit ausgereiften Sensoranwendungen bieten neue Formfaktoren und Kosteneinsparungen gegenüber etablierten Lösungen. Gedruckte und flexible Sensoren, einschliesslich fortschrittlicher Kohlenstoffsensoren, können in grossen Bereichen für kapazitive Berührungs-, Kraft-, Temperatur- und Fotodetektionsanwendungen hergestellt werden.
Nach der erfolgreichen Kommerzialisierung von Quantenpunkten in der Displayindustrie kommen Quantenpunkt-Bildsensoren auf den Markt und sind bereit, die Branche zu revolutionieren. QD-on-CMOS-Kurzwellen-Infrarotsensoren sind mindestens eine Größenordnung billiger als herkömmliche InGaAs-Sensoren, was Anwendungen in großen Stückzahlen wie ADAS-Systeme für Fahrzeuge ermöglicht.
Mit Blick auf die Zukunft begibt sich der Sensormarkt mit der kommerziellen Entwicklung der Quantensensortechnologie auf unbekanntes Terrain. Da erhebliche Investitionen in die Quantentechnologie fliessen, versuchen wichtige Akteure wie Intel, Philips und STMicroelectronics, aus dem Interesse Kapital zu schlagen. Quantensensoren wie Atomuhren und Trägheitsnavigationssensoren zielen zunächst auf Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt und im Verteidigungsbereich ab, bei denen eine hohe Empfindlichkeit und eine hochmoderne Sensorleistung von entscheidender Bedeutung sind.
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