《小型、微型和芯片级光谱仪技术及市场-2020版》
2022-07-15 09:27:14   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

Miniature, Micro and Chip-size Spectrometers: Technologies, Market Trends and Customers' Needs (2020)

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报告特点：
- 小型、微型和芯片级光谱仪的定义
- 经典光谱仪和紧凑型光谱仪的市场现状
- 2020-2024年紧凑型光谱仪市场预测
- 主要的OEM光谱仪厂家分析
- 主要的光谱仪市场趋势阐述
- 光谱仪小型化策略描述
- 最有前途的光谱仪应用介绍

光谱学将成为人们日常生活的一部分

光谱分析的新动力即将到来：当小型和微型光谱仪实现稳定增长并在市场上确立稳固的地位时，颠覆性的芯片级光谱技术出现并将光谱学的作用提升到一个全新的水平。如今，每个人都可以在日常生活中使用光谱仪。

过去几年，由于对在线（in-line）、现场（on-field）和即时（Point-of-use）测量的需求不断增长，光谱学变得越来越流行。紧凑型光谱仪系统市场的高速增长证实了这种趋势——该市场在短短三年内（2016年至2019年）从6.55亿美元增长到9.22亿美元。新兴的芯片级光谱仪将进一步推动市场增长。

芯片级光谱仪可以像半导体芯片一样小巧，其超紧凑的尺寸（小于1立方厘米）允许将光谱分析仪与智能手机或可穿戴设备集成。因此，增长最快的应用将是生物医学类和消费类应用。预计到2024年，芯片级光谱传感器的使用量将达到每年3亿个以上，一些热门应用在2020-2024年期间的复合年增长率（CAGR）高达111%。

本报告全面介绍了光谱学的普及过程，详细描述了紧凑型光谱仪市场及按照应用细分的市场，并预测了光谱仪的未来应用发展和市场增长情况。

小型、微型和芯片级光谱仪市场预测

紧凑型光谱仪发展之路

开发紧凑型光谱仪的首要目标是将实验室测量带到现场或生产线上。通过保持所需的性能水平，紧凑型光谱仪在许多工业领域（光学表征、制药、生物及化工技术等）得以应用——当时最早出现了小型光谱仪（尺寸<10,000立方厘米）。

几年后，小型光谱仪也开辟了以前没有使用过光谱学的新应用：精准农业、回收利用、过程控制等，潜在的应用范围变得非常广泛。光谱学开始产生各种各样的利基市场，每种都有自己的要求（性能、成本、设计、操作条件等）。这意味着需要专门针对每个利基市场开发光谱仪产品。

与此同时，微型光谱仪（尺寸在10,000立方厘米和100立方厘米之间）首次亮相，提供与小型光谱仪类似的性能，但采用手持便携式设计。微型光谱仪能够为专业用户赋能新系统。

现在，在紧凑型光谱仪市场中占有最大份额的仍然是研究和工业光学表征。然而，对最终用户需求的更好了解有助于提升中等规模应用（农业、环境），并为专业应用（毛发分析仪、纺织品识别仪、大麻测试仪等）开发进一步的解决方案。

由于出现了芯片级光谱传感器（尺寸<1立方厘米），光谱仪市场的转折点即将到来。全球领先的元器件制造商（ams Osram、VIAVI、Rockley Photonics等）和终端厂商（华为、三星、苹果等）联合发力，正推动光谱仪市场转向消费类和生物医学类应用（图像增强、个人健康监控等）。

本报告对最有前途的光谱仪应用进行了详细分析，并描述了终端厂商对广泛采用紧凑型光谱仪的需求。

紧凑型光谱仪的市场渗透率

光谱仪领域的收购会巩固市场地位吗？

近些年，光谱仪领域的整合趋势更加明显，例如：（1）Nynomic Group：2016年之前收购了Avantes和tec5，2018年收购了Spectral Engines；（2）Metrohm：2018年收购B&W Tek，2016年收购Snowy Range Instrument，更早的时候收购了Innovative Photonic Solutions；（3）Halma：自2004年以来拥有Ocean Insight股权。这三家公司共计占据2019年光谱仪市场营收的三分之一。

在传统光谱仪市场中，成熟大厂商与创业小公司之间的差距越来越大，进入市场也越来越难。老牌厂商值得信赖，可以提供许多参考设计及成熟产品。但是，谁将在当前紧凑型光谱仪市场上获得更多价值？这仍然是一个悬而未决的问题。本报告分析了成功采用紧凑型光谱仪的关键要素。

创新的光谱仪解决方案

为了实现新的应用，技术突破是必要的。这就是为什么光谱仪的小型化采用了新的设计和新的想法。紧凑型光谱仪的最新进展遵循这条道路，并利用了MEMS和MOEMS等技术。这降低了成本并提供了大规模生产能力，同时保持了高性能。

对于新型芯片级光谱仪，主要技术包括超小型光栅、多光谱滤光器、等离子体滤光器、光子晶体和有机半导体等。本报告详细描述了紧凑型光谱仪的所有关键技术，并附有制造商示例。此外还讨论了每种技术的优势和权衡。

紧凑型光谱仪系统的基本要素

现代算法的重要性

数据分析对于开发光谱分析的新应用变得至关重要，尤其是那些基于超小型光谱仪的应用。全球IT环境有助于光谱分析的进步——云解决方案、大数据、机器学习和人工智能的开发在全球范围内非常广泛。

现代算法成为光谱仪系统的关键元素——即使光谱仪中存在很多杂散光，也可以通过适当的数据处理进行校正。算法允许降低从光谱中提取有用信息的成本。这有助于将光谱学带入人们日常生活。

本报告有助于了解现代算法在紧凑型光谱仪中的重要作用。

报告目录：

1. 简介
- 研究目标和目的
- 信息来源和方法
- 报告范围
- 词汇表
- 定义
- 报告提及的公司名单

2. 市场结构说明
- 从光子学到功能
- 不同光谱仪尺寸的区别
- 光谱仪与光谱传感器

3. 不断增长的市场吸引新的参与者
- 价值链
- 市场数据
- 2020年至2024年预测
- 从硬件到解决方案
- 光谱学将成为人们日常生活的一部分

4. 光谱仪的小型化策略
- 技术纵览
- 色散光谱仪
- 傅里叶变换光谱仪
- 基于Fabry-Pérot干涉仪的光谱仪
- 新兴的小型化策略：使用光子集成电路及其他方法

5. 紧凑型光谱仪应用的最新趋势
- 确定最有前途的应用
- 小型市场——工业
- 中型市场——农业、环境及专业用途
- 大型市场——消费类和生物医疗类应用

6. 附录

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