傳感器行業(yè)是當今科技領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵驅(qū)動力，被譽為現(xiàn)代智能化的神經(jīng)觸角，是萬物互聯(lián)時代的重要組成部分。作為一種能夠感知、測量和監(jiān)測環(huán)境中變量的裝置，其通過將實際世界的信息轉(zhuǎn)換為電信號或數(shù)字數(shù)據(jù)，為我們提供寶貴的數(shù)據(jù)輸入。無論是智能手機、汽車、工業(yè)自動化還是醫(yī)療設(shè)備，傳感器的應(yīng)用無處不在，極大地便利了我們的生活和工作。近年來，隨著機器人行業(yè)的迅速發(fā)展，傳感器也迎來了新的機遇。未來隨著技術(shù)的進步和成熟，傳感器將變得更小巧、功耗更低、精度更高，同時也更加可靠和耐用，使得傳感器能夠更廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。

01

概述

1、什么是傳感器

傳感器是一種器件或者裝置，是數(shù)字經(jīng)濟時代關(guān)鍵的硬件入口之一，通過感知和測量真實世界，將其數(shù)字化后進行處理，再結(jié)合特定算法，實現(xiàn)硬件終端的智能化。傳感器通常運用在手機、可穿戴設(shè)備、工業(yè)設(shè)備和汽車等終端設(shè)備中。

2、常見傳感器分類

傳感器產(chǎn)品種類繁多，可以根據(jù)不同的標準進行分類。

（1）按照檢測原理

可將傳感器分為物理傳感器、化學傳感器和生物傳感器。物理類基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。化學類基于化學反應(yīng)的原理。生物類基于酶、抗體、和激素等分子識別功能。

（2）按輸出信號

可分為模擬傳感器（將被測量的非電學量轉(zhuǎn)換成模擬電信號）、數(shù)字傳感器（將被測量的非電學量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號）、開關(guān)傳感器（當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時，傳感器相應(yīng)地輸出一個設(shè)定的低電平或高電平信號）。

（3）按技術(shù)路徑

可分為單一材料傳感器（壓電）、組合材料傳感器（CIS）、微機系統(tǒng)傳感器（MEMS）。

（4）按用途不同

可將傳感器分為溫度傳感器、壓力傳感器、聲學傳感器、光學傳感器、慣性傳感器、位置傳感器等。按用途劃分傳感器可采集不同類型的數(shù)據(jù)，下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

1）壓力傳感器：壓力傳感器是能感受壓力信號，并能按照一定的規(guī)律將壓力信號轉(zhuǎn)換成可用的輸出的電信號的器件或裝置。根據(jù)工藝和工作原理不同分為MEMS壓力傳感器、陶瓷壓力傳感器、濺射薄膜壓力傳感器等，基于MEMS技術(shù)的傳感器因為具備小型化、可量產(chǎn)、靈敏度高的特點，使用最為廣泛。壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè)。

2）慣性傳感器：慣性傳感器是一種運動傳感器，主要用于測量物體在慣性空間中的運動參數(shù)（加速度、傾斜、沖擊、振動、旋轉(zhuǎn)和多自由度），是解決導航、定向和運動載體控制的重要部件。慣性傳感器依據(jù)敏感量的不同分為加速度計和陀螺兩大類。按照測量精度可分為高端應(yīng)用市場和低端應(yīng)用市場。低端應(yīng)用市場產(chǎn)品特點是價格較低、用量較大、性能要求較低，主要包括消費電子、汽車電子、工業(yè)自動化等；高端應(yīng)用市場產(chǎn)品特點是精度要求較高、價格較貴、用量較小等，主要包括，國防和商業(yè)航天等軍用級和宇航級電子產(chǎn)品。

3）磁傳感器：磁傳感器是通過感測磁場強度、磁場分布、磁場擾動等來精確測量電流、位置、方向、角度等物理參數(shù)，廣泛用于消費電子、現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)、汽車和高端信息化裝備中。磁傳感器分為三類：指南針、磁場感應(yīng)器、位置傳感器。

4）光學傳感器：利用光的特性和與物質(zhì)的相互作用，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號進行處理和分析。常見的光學傳感器類型包括光電傳感器、光纖傳感器、圖像傳感器、激光傳感器和光譜傳感器等。光學傳感器廣泛應(yīng)用于信息技術(shù)，航空航天，能源，醫(yī)療等領(lǐng)域。

5）聲學傳感器：利用聲波的傳播和反射原理來收集有關(guān)聲音的信息，并將其轉(zhuǎn)換為電信號進行處理和分析。常見的聲學傳感器類型包括麥克風陣列、壓電傳感器、超聲波傳感器和聲表面波傳感器。它們可以用于聲音識別、方向定位、距離測量、材料測試、聲納應(yīng)用等。聲學傳感器在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，包括聲音記錄、噪聲控制、通信、醫(yī)療診斷、環(huán)境監(jiān)測和安全系統(tǒng)等。

3、傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理

傳感器是一個完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，含模擬和數(shù)字電路。傳感器的核心是數(shù)據(jù)采集，即將被測對象的各種參量（物理、化學或生物量）通過各種敏感元件做適當轉(zhuǎn)換之后，再經(jīng)過信號調(diào)理、采樣、量化、編碼和傳輸?shù)炔襟E，最后送到計算系統(tǒng)進行處理、分析、存儲和實現(xiàn)。成套的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS），由敏感元件（Sensor）、模擬前端（AFE）和微控制器（MCU）等組成，其工作原理是：從敏感元件接收到模擬電信號，由模擬前端通過放大器放大，再由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器把模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，經(jīng)過MCU處理。其中，模擬前端是信號鏈的組成部分，一個完整信號鏈除了信號感知和處理外，還包括由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器還原為模擬信號的過程。

長期來看，隨著電子材料和微電子技術(shù)的升級，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)兩大發(fā)展趨勢：一是多個傳感器芯片可以集成封裝，或者在模擬前端中整合更多的信號通道和功能模塊，來應(yīng)對同時測量多個目標的場景，簡化電路設(shè)計；二是SoC化（系統(tǒng)級芯片），即在單芯片上集成敏感元件、模擬前端和MCU中的任意兩者或三者。

02

發(fā)展歷程

傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展分為以下三個階段：

（1）結(jié)構(gòu)型傳感器：主要利用結(jié)構(gòu)參量變化來感受和轉(zhuǎn)變信號，例如電阻應(yīng)變式傳感器，它通過金屬材料來發(fā)生彈性形變時電阻的變化來轉(zhuǎn)化電信號的。

（2）固體傳感器：從20世紀70年代后期開始發(fā)展起來的。這種傳感器由半導體、電介質(zhì)、磁性材料等固體元件構(gòu)成，利用某些特性制成，例如熱電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)、光敏效應(yīng)，分別被制成熱電偶傳感器、霍爾傳感器、光敏傳感器等。這類傳感器具有成本低、可靠性高、性能好以及接口靈活等特點。

（3）智能傳感器：進入21世紀，傳統(tǒng)型向智能型方向發(fā)展，這類傳感器是微型計算機技術(shù)與檢測技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，對外界信息具有一定檢測、自診斷、數(shù)據(jù)處理以及自適應(yīng)的能力。當時的智能化測量主要是以微處理器為核心，把傳感器信號調(diào)節(jié)電路微計算機、存貯器及接口集成到一塊芯片上，使傳感器具有一定的人工智能。

03

市場現(xiàn)狀

1、全球傳感器市場規(guī)模龐大，中國占比約20%

全球傳感器市場超萬億，中國占比約20%。根據(jù)Statista，2022年全球市場規(guī)模為2512.9億美元（約1.79萬億人民幣）。受疫情影響，全球傳感器市場經(jīng)歷了大幅波動。2020、2021和2022年同比增速分別為-13%、62%、10%。相比之下，中國市場增速相對穩(wěn)定，3年增速分別為14%、20%、19%，維持在20%上下。除此之外，中國市場占全球傳感器市場的比例維持在20%上下，在全球市場中的份額也相對穩(wěn)定。

2、國內(nèi)市場仍由外資主導，高端傳感器芯片約80%依賴海外

當前，我國傳感器市場仍舊由外資主導，國內(nèi)供給能力略有不足，全球龍頭企業(yè)如愛默生、西門子、博世、意法半導體、霍尼韋爾等跨國公司占據(jù)約60％的國內(nèi)市場份額，尤其在高端市場，約80％的傳感器芯片依賴海外企業(yè)，剩余的份額也只要集中在幾家上市公司手中。從國內(nèi)格局看，當前市場較集中，我國傳感器行業(yè)TOP5企業(yè)占據(jù)了國內(nèi)傳感器市場約40％以上的份額，其余約60％為中小企業(yè)，產(chǎn)品或主要集中在中低端，或未實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

3、家電+汽車+工控是智能傳感器的主要應(yīng)用領(lǐng)域

從具體的下游分別看，傳感器主要聚焦在消費類產(chǎn)品和工業(yè)類產(chǎn)品，家電和汽車分別占比達到23.15%和18.52%，占主要部分。此外，工控、醫(yī)療、飛機和船舶等領(lǐng)域?qū)χ悄軅鞲衅鞯氖褂昧恳草^為普遍。

04

產(chǎn)業(yè)鏈分析

從完整的產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成看，傳感器產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)鏈條長和環(huán)節(jié)多的特征。1）上游，除核心芯片（敏感元件、信號鏈和數(shù)字處理芯片）外，還包括精密零部件、電子元器件（如線路板、連接器和被動元器件等），此外，具備連網(wǎng)功能的傳感器還涉及通信芯片/模塊的供應(yīng)；2）中游，由各類Tier?供應(yīng)商構(gòu)成，主要完成傳感器的產(chǎn)品設(shè)計、組裝和銷售；3）下游，包括各類傳感終端設(shè)備，包括消費、工業(yè)、通訊和汽車等。

從產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的特征看，傳感器市場呈現(xiàn)兩頭專用、中間通用的特點，即敏感元件/芯片和傳感器終端的專用性較強，而配套的模擬前端芯片、處理器芯片、通信芯片/模塊的通用性較強。主要原因在于，不用類型的傳感器基于不用的采樣原理收集信息，敏感元件的設(shè)計、材料和工藝需要針對特定需求定制化開發(fā)，而傳感器設(shè)備由于需要在特定領(lǐng)域形成品牌效應(yīng)，也都產(chǎn)生了專門供應(yīng)商。也基于以上原因，傳感器廠商為保證高毛利、功能定制化，通常自研敏感元件/芯片。

1、傳感芯片：集成化大勢所趨

敏感元件/傳感芯片是傳感器的核心元件，負責將被測量到的非電參量轉(zhuǎn)換成為電信號。狹義的傳感芯片（含執(zhí)行器）主要是指基于壓電效應(yīng)、壓阻效應(yīng)、熱電效應(yīng)和磁電效應(yīng)等的敏感元器件，具體包括慣性（加速度和角速度）、壓力、溫度和磁傳感器；廣義的傳感芯片還包括基于光電效應(yīng)的光電子器件，市場規(guī)模較大且分工專業(yè)化，具體包括圖像傳感器、發(fā)光二極管、光線傳感器、激光器、激光檢測器、光耦、紅外發(fā)光二極管和顯像管等。精度、輸出噪聲、功耗、溫漂、抗浪涌電壓等是核心指標。

由于輸入信號和應(yīng)用場景的差異，傳感芯片具有非標準化的特征，市場相對分散。傳感芯片有眾多分類方式：1）按照被測量性質(zhì)，有溫度、濕度、重量、壓力、壓強、電壓、電流、慣性加速度、位置、聲音、氣體、電磁波等；2）按照工作原理，有磁電效應(yīng)（霍爾效應(yīng)和磁阻效應(yīng)）、壓電效應(yīng)、壓阻效應(yīng)、光電效應(yīng)、熱電效應(yīng)（塞貝克效應(yīng)）等；3）按照制造工藝，有MEMS（微機電系統(tǒng)）、CMOS（互補金屬氧化物半導體）、CMOS-MEMS集成等；4）按照導電材料，有半導體、陶瓷和壓電襯底等。

（1）MEMS：規(guī)模最大的傳感芯片，市場穩(wěn)增長

MEMS傳感器芯片市場規(guī)模最大，占傳感器芯片總市場的一半，未來仍有望穩(wěn)定增長，目前國產(chǎn)化率仍低。MEMS是一種加工工藝，它利用半導體加工技術(shù)在硅晶圓上制造出微型電路和機械系統(tǒng)，經(jīng)封裝和切割組裝形成硅基換能器，具有微型化、功耗低、成本低等優(yōu)勢，可用作加速度、角速度、壓力和執(zhí)行器等多種傳感器芯片的生產(chǎn)制造。根據(jù)Omdia的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2022年全球MEMS行業(yè)市場規(guī)模已達到184.77億美元，目前MEMS傳感器在消費電子、醫(yī)療、汽車電子以及工業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域占比最高，分別占據(jù)41.8%、28.1%、16.7%和9.1%。其中射頻濾波器、壓力傳感器、慣性傳感器和聲學傳感器是MEMS的主要應(yīng)用。

對比其他傳感器制造工藝，MEMS具有可批量生產(chǎn)、但技術(shù)復雜度高以及定制化屬性強的特征，國際龍頭主導市場份額并普遍采用IDM（垂直整合制造）生產(chǎn)模式。（1）相比傳統(tǒng)機械系統(tǒng)，MEMS由于足夠小型化，可通過微納加工工藝批量生產(chǎn)；（2）相比標準CMOS工藝，MEMS由于復雜的微小機械系統(tǒng)的存在，制造過程需要兼顧電路和機械系統(tǒng)，而不同的傳感器又擁有不同的機械特性，使得MEMS在晶圓制造和封裝測試環(huán)節(jié)都有較強的定制化特征，有“一種產(chǎn)品，一種制造工藝”，海外龍頭廠商普遍采用IDM生產(chǎn)模式。

國產(chǎn)MEMS傳感芯片的參與者以Fabless為主，雖然IDM更有助于中長期發(fā)展，但是考慮到技術(shù)發(fā)展階段，中短期立足Fabless模式，同時獲得先進的、充足的代工資源成為國產(chǎn)廠商參與全球競爭關(guān)鍵。根據(jù)Yole，全球領(lǐng)先的MEMS晶圓代工廠包括賽萊克斯Silex、Teledyne DALSA、索尼Sony、臺積電TSMC、X-Fab、APM、IMT、世界先進VIS、高塔半導體Tower Jazz、聯(lián)華電子UMC等。我國有賽微電子、中芯集成、華虹宏力等。通過收購海外龍頭公司，有利于加速國產(chǎn)廠商在MEMS生產(chǎn)技術(shù)上的突破。

（2）磁傳感：受益于新能源汽車，增長彈性顯著

磁傳感器以半導體材料和CMOS制造工藝為主，是僅次于MEMS的第二大類傳感器芯片，市場規(guī)模約25億美元，未來將顯著受益于新能源汽車，并且國產(chǎn)廠商加速突破。

磁傳感器包括霍爾和磁阻（xMR，含AMR、GMR和TMR）兩大類，分別基于霍爾效應(yīng)和磁阻效應(yīng)。霍爾磁傳感器應(yīng)用相對更廣泛，它使用標準化的CMOS生產(chǎn)工藝，將霍爾元件、穩(wěn)壓電路和運算放大器集成，因而規(guī)模量產(chǎn)性和成本較優(yōu)。霍爾磁傳感器功能上可分為線性霍爾、開關(guān)霍爾兩類，前者輸出模擬量，輸出是和輸入量成正比的電壓；后者輸出數(shù)字量，根據(jù)電路電平狀態(tài)變化輸出0和1，進而控制開關(guān)通斷。

競爭格局方面，全球磁傳感器市場主要由美國、日本和歐洲公司主導，行業(yè)龍頭包括Allegro、英飛凌Infineon、邁來芯Melexis、AKM和東電化TDK等；國產(chǎn)參與者包括比亞迪半導體、燦瑞科技、納芯微、艾為電子、賽卓電子、麥歌恩等。不同于MEMS傳感器定制化的生產(chǎn)工藝和封裝，磁傳感器（霍爾為主）使用標準的CMOS晶圓生產(chǎn)工藝，具備相對成熟且充足的產(chǎn)能資源，因此行業(yè)參與者均采用晶圓代工，自主封裝的業(yè)務(wù)模式。

2、模擬前端

模擬前端主要由線性產(chǎn)品（含放大器和比較器）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC構(gòu)成，與后端數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC、各類接口產(chǎn)品共同構(gòu)成信號鏈。2021年全球模擬芯片市場規(guī)模為670億美元，通用和專用芯片分別占41%和59%，市場規(guī)模為272億美元和397億美元。其中通用芯片由信號鏈（含線性、轉(zhuǎn)換器和接口等）和電源管理芯片構(gòu)成，分別占37%和63%；專用芯片包括通訊、汽車、消費、計算和工業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域，分別占52%、27%、7%、6%和8%。預(yù)計到2023年，該市場規(guī)模將達到948億美元，因此模擬芯片市場將呈現(xiàn)穩(wěn)步擴張趨勢。

從成長性的角度，技術(shù)升級方面，芯片集成化以減少外圍電路是大勢所趨，專門的信號調(diào)理ASIC芯片、集成化的傳感器芯片有助于智能傳感終端小型化、便攜化；以血氧檢測儀為例，高集成的模擬前端芯片可以節(jié)省分立電子元器件。而在生產(chǎn)工藝端，模擬芯片BCD生產(chǎn)工藝向著高壓、高功率和高密度三個方向演進，目前已升級到65nm，并且向著標準化、模塊化發(fā)展。（BCD是將高精度的BJT器件、高集成度的CMOS器件和作為功率輸出級的DMOS器件同時集成到單芯片上的技術(shù)）。

市場需求方面，數(shù)字核處理器的工藝制程已升級至5nm并向3nm及更高階制程演進，為保證可靠性和漏電流的要求，處理器的供電電壓也要隨之減小，催生數(shù)字核處理器與周邊器件電壓轉(zhuǎn)換的新需求。此外，物聯(lián)網(wǎng)和智能汽車市場的增長有望帶動傳感元件、信號鏈需求的提升。

競爭格局方面，歐美日廠商主導模擬前端芯片市場，根據(jù)IC Insights，2018年全球前十大模擬芯片供應(yīng)商合計60%份額。國內(nèi)模擬集成電路廠商起步較晚，產(chǎn)品以中低端芯片為主。在技術(shù)積累和政策支持下，國產(chǎn)化發(fā)展迅速。模擬前端廠商的競爭優(yōu)勢在于：一，更全的產(chǎn)品品類；二，更高的集成度；三，自建安全產(chǎn)能，保證供應(yīng)鏈穩(wěn)健。

3、微控制器

MCU是微控制單元（又稱單片機），執(zhí)行計算和控制的功能，它將CPU的頻率與規(guī)格做適當縮減，并將內(nèi)存、定時器、I/O端口、串行口和中斷系統(tǒng)等整合在單一芯片上，根據(jù)應(yīng)用場景的不同，部分MCU還集成了A/D、D/A、PWM、PCA、WDT等功能部件、以及SPI、I2C、ISP等數(shù)據(jù)傳輸接口。

MCU具有眾多產(chǎn)品分類：（1）按照處理器的數(shù)據(jù)位數(shù)，可分為4位、8位、16位、32位和64位。位數(shù)越高，運算速度越快，基于ARM內(nèi)核的32位MCU，具有良好的生態(tài)和可拓展性，逐漸成為全球消費電子和工業(yè)電子產(chǎn)品的核心，占據(jù)了主要市場。（2）按照用途可以分為通用型和專用型，通用型是指將可開發(fā)的資源（ROM、RAM、I/O、EPROM）等全部提供給用戶的MCU；專用型MCU是指硬件及指令是按照某種特定用途而設(shè)計，例如汽車和智能卡應(yīng)用。

MCU是汽車的重要組件，用于各種電子控制單元（ECU），廣泛應(yīng)用于車輛的各個領(lǐng)域。根據(jù)數(shù)據(jù)，MCU在車用半導體器件總量中占比30%。傳統(tǒng)汽車平均每輛車使用70顆MCU，而智能汽車預(yù)計將超過100顆。車身控制領(lǐng)域通常使用8位MCU，具有簡單耐用、低價的優(yōu)勢；而動力系統(tǒng)和輔助駕駛傳感器等領(lǐng)域則使用32位MCU，具備更高的處理能力。總體來說，隨著汽車架構(gòu)的演進，32位MCU將成為車載系統(tǒng)的主流，因為它能夠處理大量傳感器數(shù)據(jù)，并整合域控制器功能。邊緣端MCU從8/16位升級到32位也是一個趨勢。

競爭格局方面，全球MCU市場高度集中。瑞薩科技、恩智浦、ST、英飛凌和微芯科技等占據(jù)主要份額，國內(nèi)MCU廠商主要參與消費和家電市場，近年來逐步導入汽車領(lǐng)域，從與安全性能相關(guān)性較低的中低端車規(guī)MCU切入，如雨刷、車窗、環(huán)境光控制等車身控制模塊，并逐步開始研發(fā)未來汽車智能化所需的高端MCU，如智能座艙、ADAS等。根據(jù)Omdia，比亞迪半導體是中國領(lǐng)先的車規(guī)級MCU芯片廠商，其他參與者還包括兆易創(chuàng)新、芯?？萍肌⒅蟹f電子、國芯科技、峰岹科技和杰發(fā)科技（四維圖新子公司）等，未上市公司包括琪埔維半導體、賽騰微電子、芯旺微和華大半導體等。

4、通信芯片

通信芯片用于傳感器終端和網(wǎng)絡(luò)的連接，含有線和無線兩種方式。通信芯片有統(tǒng)一的協(xié)議和規(guī)則，并且由于應(yīng)用場景需求的多元化，協(xié)議種類也豐富多樣。

1）有線通信協(xié)議，以太網(wǎng)（Ethernet，ETH）應(yīng)用最為廣泛，包括運營商、企業(yè)網(wǎng)等，而針對特定應(yīng)用領(lǐng)域行業(yè)內(nèi)聯(lián)盟共同制定相關(guān)協(xié)議，消費電子市場有USB、HDMI、MIPI、LVDS、VGA和DP/eDP等，汽車市場有CAN、LIN、MOST和FlexRay等，工業(yè)市場有串行數(shù)據(jù)接口（RS-485、RS-232等），電力線通信有PLC，智能表抄表有M-BUS等。

2）無線通信協(xié)議，包括遠距離蜂窩通信、遠距離非蜂窩通信、近距離通信、以及衛(wèi)星導航定位通信，其中蜂窩通信按1G到5G持續(xù)迭代升級，遠距離非蜂窩通信包括WiFi、Zigbee、NB-IoT和Lora等，短距離通信包括藍牙、UWB和RFID等，衛(wèi)星導航定位通信包括北斗/GPS/Glonass/Galileo等。

物聯(lián)網(wǎng)通信以無線通信為主，不同類型的終端聯(lián)網(wǎng)方式各有差異。手機作為智能化程度高的終端，集成各類無線通信功能；筆記本電腦以WiFi和藍牙為主；TWS耳機使用藍牙傳輸音頻；智能手表使用藍牙、WiFi一體化芯片；智能健康監(jiān)測以藍牙為主；智能家居以WiFi為主；物聯(lián)網(wǎng)通信芯片由基帶（Modem）和射頻前端（RFFE）構(gòu)成，大部分場景下基帶與主處理器集成為SoC芯片，射頻前端仍以分立芯片的形式為主。根據(jù)GSMA預(yù)測，預(yù)計到2025年全球物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)將提升至233億個，其中蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)有望從2021年的21億個提升至2025年的41億個。

智能汽車車內(nèi)通信以有線通信為主，車載網(wǎng)絡(luò)多年發(fā)展至今已形成以CAN總線為主流，多種總線技術(shù)并存的解決方案。但在汽車電子電氣架構(gòu)升級、分域管理和整車輕量化的趨勢下，以太網(wǎng)通信有望作為核心技術(shù)支撐，一方面提升通信帶寬，另一方面降低車內(nèi)走線的復雜性，此外還能減少整車重量。以太網(wǎng)電路接口主要由數(shù)據(jù)鏈路層（MAC）和物理層（PHY）兩大部分構(gòu)成，汽車大部分處理器已包含MAC控制，PHY芯片承擔了將線纜上的模擬信號和設(shè)備上層數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換的職能。PHY芯片是一個復雜的數(shù)?；旌闲酒到y(tǒng)，芯片中包含高性能SerDes、高性能ADC/DAC、高精度PLL等AFE設(shè)計，也包括濾波算法和信號恢復等DSP設(shè)計，需要數(shù)字、模擬、算法全方位技術(shù)經(jīng)驗以及完整產(chǎn)品設(shè)計團隊。

以Aquantia的汽車ADAS以太網(wǎng)架構(gòu)為例，每一個傳感器（包括攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達等）側(cè)都需要部署一個PHY芯片以連接到ADAS域的交換機上，每個交換機節(jié)點也需要配置若干個PHY芯片，以輸入從傳感器端傳輸過來的數(shù)據(jù)。根據(jù)以太網(wǎng)聯(lián)盟的預(yù)測，隨著汽車智能化應(yīng)用需求推動的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，未來智能汽車單車以太網(wǎng)端口將超過100個。根據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心有限公司的預(yù)測，2021~2025年車載以太網(wǎng)PHY芯片出貨量將呈10倍數(shù)量級增長，2025年中國車載以太網(wǎng)物理層芯片搭載量將超過2.9億片。根據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心的數(shù)據(jù)，預(yù)計2022~2025年全球以太網(wǎng)物理層芯片市場規(guī)模保持25%以上的年復合增長率，到2025年突破300億元。

整體而言，通信芯片均呈現(xiàn)寡頭壟斷的競爭格局。1）蜂窩通信芯片市場，Qualcomm、MediaTek占主要份額，此外還有韓國三星、中國大陸的紫光展銳、海思半導體、翱捷科技等；2）非蜂窩通信芯片市場，Broadcom和Marvell為全球Wi-Fi芯片龍頭，Nordic和Dialog在低功耗藍牙芯片領(lǐng)域占據(jù)近50%份額，Decawave和NXP在UWB芯片領(lǐng)域占據(jù)主導地位，國內(nèi)非蜂窩通信芯片的參與者有樂鑫科技、博通集成、恒玄科技、中科藍訊等。3）以太網(wǎng)PHY芯片市場，美國博通美滿電子、德州儀器、高通和中國臺灣瑞昱四家廠商占據(jù)主要市場份額。目前境內(nèi)僅少數(shù)廠商能夠大批量供應(yīng)多速率、多端口的以太網(wǎng)物理層芯片。我國以太網(wǎng)物理層芯片自給率較低，下游廠商使用的以太網(wǎng)物理層芯片高度依賴境外進口。國產(chǎn)廠商裕泰微、景略半導體等。

5、傳感器封裝/整機

消費類電子終端由于高集成度、輕量化、小型化，傳感器通常以封裝完成的芯片的形式應(yīng)用在終端，芯片供應(yīng)商和終端品牌形成直接的供應(yīng)關(guān)系；工業(yè)控制、汽車電子等應(yīng)用由于零部件復雜，實行分域管理（車身域、底盤域、座艙域、動力域電池管理和電機驅(qū)動控制系統(tǒng)、自動駕駛域），傳感器芯片需要以模組/整機產(chǎn)品的形式，配合主控算力芯片、電源管理芯片、通訊接口芯片以及其他電氣部件通過Tier?廠商再供貨給終端品牌客戶。

整體而言，全球傳感器市場格局相對分散，整體以海外龍頭大廠為主。測量對象和應(yīng)用場景的多樣化造成傳感器的技術(shù)原理、產(chǎn)品形態(tài)和材料工藝千差萬別，因此市場呈現(xiàn)碎片化特征。此外，由于傳感器對采樣速度、精度以及一致性等性能要求較高，需要長期的技術(shù)和工藝積累，因此強者恒強，海外龍頭大廠長期占據(jù)主導地位。通用型傳感器市場由博世、博通、Qorvo、ST意法半導體和TI等主導，汽車傳感器市場以國際Tier1廠商為主，包括博世、大陸、BorgWarner、Sensata、DENSO、英飛凌、Elmos、Aptiv、Allegro、TI和ADI等；工業(yè)自動化領(lǐng)域有西門子Simens、東電化TDK等。

總結(jié)全球傳感器龍頭廠商的業(yè)務(wù)特征，主要有兩類：一類是傳感器芯片+通用模擬芯片，以模擬芯片龍頭TI、ADI和ST等為例；另一類是傳感器芯片+模組+軟件一體化解決方案，以汽車Tier1博世Bosch為例。

萬物互聯(lián)時代傳感器的成長空間廣闊，尤其是智能汽車、物聯(lián)網(wǎng)帶來的增量需求，同時機器人行業(yè)的迅速發(fā)展也為傳感器帶來新的機會。下面我們主要介紹傳感器在機器人及汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。

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機器人領(lǐng)域傳感器

1、傳感器：機器人的“眼睛”和“神經(jīng)”

機器人需要多傳感器來保證靈敏度。各種傳感器相當于機器人的手、眼、耳和鼻，有助于識別自身的運動狀態(tài)和環(huán)境狀況。在這些信息的幫助下，控制器可以發(fā)出相應(yīng)的指令，使機器人完成所需的動作。

根據(jù)檢測對象的不同，可以分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。內(nèi)部傳感器主要測量機器人內(nèi)部系統(tǒng)狀態(tài)，如溫度、轉(zhuǎn)速、電壓等；外部傳感器主要測量外界環(huán)境的信息，包括位置傳感器、速度傳感器、力傳感器、視覺傳感器等。

機器人傳感器價格昂貴，其價值量占比或僅次于關(guān)節(jié)模型。相較于用于檢測機器人各個內(nèi)部系統(tǒng)的內(nèi)部傳感器，用于獲取機器人的作業(yè)對象對外界環(huán)境的相關(guān)信息的外部傳感器價值量更高，也是目前眾多機器人應(yīng)用探索的方向。通常來說，關(guān)節(jié)模組是人形機器人價值量占比最高的環(huán)節(jié)，占比一般在40%以上，通過梳理人形機器人傳感器的可能應(yīng)用位置與數(shù)量，推測人形機器人傳感器價值量占比或僅次于關(guān)節(jié)模組，其中視覺、力控屬于通用型機器人必備傳感器，慣導傳感器將成為人形機器人姿態(tài)控制的核心。

2、視覺傳感器：機器人視覺要點在于移動場景、精細描繪與高集成度

機器人自主導航與汽車自動駕駛技術(shù)系出同源，其中機器人視覺受限于內(nèi)部空間，需具有更高集成度。與汽車視覺類似，機器人視覺需要在移動場景中做到精細描繪，這對感知單元提出了較高要求。同時，機器人（尤其是人形機器人）受限于內(nèi)部空間，其感知單元需具有更高集成度。機器人自主導航與汽車自動駕駛共同的三大關(guān)鍵技術(shù)為環(huán)境感知、規(guī)劃決策與執(zhí)行控制，自動駕駛和機器人主要通過傳感器來獲取周圍環(huán)境信息，同時也會通過高精度地圖和IoT技術(shù)來擴展環(huán)境感知能力。常用的視覺和環(huán)境感知傳感器為攝像頭、雷達（毫米波、激光、超聲波等）、紅外傳感器、GPS、IMU等。

攝像頭：機器人的眼睛，包括普通單目攝像頭與深度攝像頭。1）普通單目攝像頭：通過圖像匹配進行目標識別，再通過目標在圖像中的大小去估算目標距離，缺陷在于對距離的識別依賴于圖像識別的準確度；2）單目結(jié)構(gòu)光深度攝像頭：由一個RGB攝像頭、結(jié)構(gòu)光投射器（紅外）和結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器（CMOS）組成，通過投影一個預(yù)先設(shè)計好的圖案作為參考圖像（編碼光源），將結(jié)構(gòu)光投射至物體表面，再通過深度感應(yīng)器接收該物體表面反射的結(jié)構(gòu)光圖案，由于接收圖案會因物體的立體形狀而發(fā)生變形，因此可以通過該圖案在攝像機上的位置和形變程度來計算物體表面的空間信息；3）雙目深度攝像頭：雙目攝像頭的原理與人眼相似，通過對圖像視差進行計算，直接對前方景物進行距離測量；4）ToF深度攝像頭：即飛行時間攝像頭，由光源、光學部件、傳感器、控制電路以及處理電路等幾部單元組成，通過給目標連續(xù)發(fā)送光脈沖，利用傳感器接收從物體返回的光，通過探測光脈沖的飛行（往返）時間來得到目標物體的距離。

激光雷達：激光器發(fā)射出脈沖激光打到物體引起散射，一部分光波會反射到激光雷達的接收器上，根據(jù)激光測距原理可計算出距離信息。脈沖激光不斷地掃描目標物，就可以得到目標物上全部目標點的數(shù)據(jù)，用此數(shù)據(jù)進行成像處理后，即可得到精確的目標物體圖像。激光雷達分為單線和多線，常見的多線激光雷達有4線，8線，16線，32線和64線。

毫米波雷達：毫米波是指波長在1-10mm之間的電磁波,換算成頻率后,毫米波的頻率位于30-300GHz之間。與紅外、激光等光學導引頭相比，毫米波導引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強，傳輸距離遠，具有全天候全天時的特點。

超聲波雷達：超聲波雷達是利用傳感器內(nèi)的超聲波發(fā)生器產(chǎn)生40KHz的超聲波，再由接收探頭接收經(jīng)障礙物反射回來的超聲波，根據(jù)超聲波反射接收的時間差計算與障礙物之間的距離。

紅外傳感器：紅外傳感器的測距基本原理為發(fā)光管發(fā)出紅外光，光敏接收管接收前方物體反射光，據(jù)此判斷前方是否有障礙物。根據(jù)發(fā)射光的強弱可以判斷物體的距離，它的原理是接收管接收的光強隨反射物體的距離而變化，距離近則反射光強，距離遠則反射光弱。

特斯拉Optimus已與FSD算法打通，機器人在行走時可實現(xiàn)環(huán)境感知與記憶。特斯拉在2023年股東日上展示了Optimus最新成果，包括成隊列地在Cybertruck生產(chǎn)車間行走，并且在行走的同時進行環(huán)境感知與記憶。馬斯克表示，特斯拉已經(jīng)打通了FSD和機器人的底層模塊，實現(xiàn)了一定程度的算法復用。FSD算法利用傳感器數(shù)據(jù)進行環(huán)境感知，這些傳感器也可以幫助機器人感知周圍環(huán)境，識別物體、人和障礙物等。

視覺傳感領(lǐng)域國內(nèi)優(yōu)秀企業(yè)已具備全球競爭力，多為整套視覺傳感方案提供商。梳理全球視覺/圖像傳感器和力學傳感器領(lǐng)域的部分企業(yè)，可以看出海外企業(yè)多是布局全面的綜合供應(yīng)商，而我國的傳感器起步相對較晚，在高端傳感器方面的發(fā)展落后于歐美日韓等發(fā)達國家，但目前已出現(xiàn)?？低?/strong>等龍頭。從業(yè)務(wù)上看，國內(nèi)視覺傳感領(lǐng)域的優(yōu)秀企業(yè)多能提供從硬件到算法的整套視覺傳感解決方案。

3、力控傳感器：多維力矩/力傳感是目前最優(yōu)解

目前機器人力控方案大致分為三類，其中多維力矩/力傳感器力控為當前最優(yōu)方案：

1）電流環(huán)力控：通過電機的電流閉環(huán)做力閉環(huán)反饋控制，適用于直驅(qū)電機或者帶小減速比的應(yīng)用場景。其優(yōu)點在于成本低，不需要增長額外的傳感設(shè)備，而缺點在于精度較低，響應(yīng)較慢，適用場景有限。

2）力矩/力傳感器力控：機器人中的力傳感器主要有關(guān)節(jié)部位的單軸力矩傳感器和機器人執(zhí)行器末端的六軸力傳感器，測量機器人內(nèi)部受力情況，以及末端執(zhí)行器與外界環(huán)境交互的受力情況。這類力控方法是性能最佳，但成本最高的方案，典型應(yīng)用案例為KUKALBR iiwa機械手。特斯拉Optimus在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)執(zhí)行器處配置了力矩傳感器，其在股東日上展示了機械手控制力道不打碎雞蛋的視頻，顯示出優(yōu)秀的電機轉(zhuǎn)矩控制能力。

3）被動力控（彈性體）：在末端執(zhí)行器上添加彈性體，通過彈性體形變測量力矩，或用于向終端施加恒定力。該方案常用于低成本、高集成度的場景。

六維力傳感器是力控的核心。六維力/力矩傳感器用于精確測量X、Y、Z三個方向的力信息和Mx、My、Mz三個維度的力矩信息。目前，六維力/力矩傳感器主要應(yīng)用于汽車行業(yè)的碰撞測試、輪轂、座椅等零部件測試以及航空航天、生物力學、醫(yī)療領(lǐng)域、科研實驗、機器人與自動化等領(lǐng)域。

六維力傳感器可測量隨機變化的力。根據(jù)資料，如果力的方向和作用點是固定的，可以選擇用一維力傳感器進行測量。如果力的方向隨機變化，但力的作用點保持不變，并且與傳感器的標定參考點重合，可以使用三維力傳感器。如果力的方向和作用點都在三維空間內(nèi)隨機變化，需要使用六維力傳感器進行測量。六維力傳感器的內(nèi)部算法會解耦各方向力和力矩間的干擾，使力的測量更為精準。高精準度的軍用六維力器，可以確保在六維度聯(lián)合承載的情況下，測量值偏差在量程的0.3%FS以內(nèi)。機器人末端關(guān)節(jié)上使用的六維力傳感器一般還要連接一個執(zhí)行機構(gòu)，比如是打磨頭、夾爪等，執(zhí)行器工作過程中的力臂在幾十到兩三百mm之間，力臂較大且隨機變化，因此需要使用六維力傳感器。

根據(jù)GGII，六維力傳感器根據(jù)傳感元件的不同主要分為三種基本類型：應(yīng)變片式、光學式以及壓電/電容式。

應(yīng)變片式可分為金屬電阻應(yīng)變片和硅應(yīng)變片。使用應(yīng)變片器件，應(yīng)變敏感的可變電阻器粘合到結(jié)構(gòu)的一部分上，當基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時，應(yīng)變片也一起產(chǎn)生變形，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生變化。

壓電/電容式分為電容和壓電兩種。電容是通過極距的變化導致電壓變化，壓電則是通過形變改變電荷。光學式則通常使用光柵或其他光纖技術(shù)來檢測光功率并將其轉(zhuǎn)換為電能。

六維力傳感器在機器人領(lǐng)域的應(yīng)用占據(jù)較大的市場份額，在協(xié)作機器人領(lǐng)域的應(yīng)用尤為廣泛。在機器人領(lǐng)域，目前六維力傳感器主要應(yīng)用于工業(yè)機器人、醫(yī)療用機器人等。六維力傳感器已經(jīng)成為協(xié)作機器人實現(xiàn)機柔順化、智能化控制的重要組成部件。在工業(yè)制造領(lǐng)域，通過安裝在協(xié)作機器人的末端，用以實現(xiàn)高精密柔性裝配、焊接、去毛刺作業(yè)、拖動示教等應(yīng)用。在醫(yī)療領(lǐng)域，六維力傳感器可以幫助手術(shù)機器人感知人體各個方面的實時參數(shù)，包括力量、重量等，從而實現(xiàn)更精細、高質(zhì)量的手術(shù)操作，降低手術(shù)風險。

隨著機器人力控技術(shù)的發(fā)展，六維力傳感器有望在人形機器人領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，市場應(yīng)用潛力大。未來，人形機器人力控技術(shù)的發(fā)展將呈現(xiàn)出多信息融合（觸覺、力覺和視覺等），主要通過配備（AI、視覺、力覺傳感器）等傳感器得以實現(xiàn)，尤其在手腕、腳踝環(huán)節(jié)等處更適用六維力矩傳感器。

在人形機器人中，六維力傳感器可以用于以下領(lǐng)域：1）力控：機器人手臂可以用于進行復雜的力控操作，比如對物品的抓取、裝配或拍打等操作，六維力傳感器可以感知機器人手臂施加在物品上的力和扭矩，以便機器人控制系統(tǒng)進行精密控制。2）擺動穩(wěn)定控制：人形機器人的行走過程中需要保持平衡，此時也需要用到六維力傳感器，它可以感測機器人腳下地面反作用力，以便機器人控制系統(tǒng)可以調(diào)整人形機器人手臂和身體的姿態(tài)。3）安全控制：六維力傳感器可以用于安全控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)機器人在進行危險操作之前或者人類接近機器人時的自動停止，避免對人體造成傷害。

全球六維力傳感器廠商主要為日韓、歐美品牌，國產(chǎn)化率提升仍具備較大空間。六維力傳感器龍頭為ATI、OnRobot、Robotiq、Robotous、Sintokogio等，主要為歐美及日韓廠商。根據(jù)GGII，目前國產(chǎn)六維力傳感器與外資主流傳感器在靈敏度、串擾、抗過載能力及維間耦合誤差等方面仍存在差距。近幾年，入局六維力傳感器領(lǐng)域的國產(chǎn)相關(guān)廠商越來越多，除了宇立儀器（SRI）之外，如坤維科技、鑫精誠、海伯森、藍點觸控等，均已有相關(guān)的產(chǎn)品落地并進入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

歐美及日韓的企業(yè)呈現(xiàn)不同的配套特點。日韓地區(qū)六維力傳感器廠商主要配套當?shù)貦C器人本體廠商，其中，韓國企業(yè)主要合作廠商包括Doosan Robotics、Neuromeka和Rainbow Robotics；日本企業(yè)主要合作廠商包括發(fā)那科、電裝、三菱等。歐美地區(qū)六維力傳感器廠商可分為兩類：一類是傳統(tǒng)的傳感器生產(chǎn)商，包括ATI、BotaSystems AG、ME-Me?systeme GmbH、AMTI、Kistler等；另一類是全球知名的機器人末端工具生產(chǎn)商，主要有SCHUNK、OnRobot、Robotiq等，歐美地區(qū)廠商合作企業(yè)以協(xié)作機器人本體廠商為主，主要包括優(yōu)傲機器人、達明機器人和歐姆龍等。

國內(nèi)六維力傳感器市場處于發(fā)展初期，出貨量增速較快。根據(jù)高工機器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）數(shù)據(jù)顯示，2022年中國市場六維力/力矩傳感器銷量4840套，同比增長62.58%。GGII預(yù)計，2023年中國市場六維力/力矩傳感器銷量有望突破6700套，同比增速40%左右。從整體的出貨量來看，目前六維力傳感器市場基數(shù)依然偏小，尚未形成明顯規(guī)模效應(yīng)。隨著入局者的持續(xù)增加，疊加下游細分市場認知的逐年提升，六維力傳感器有望進入高速成長期，期間將伴隨多技術(shù)路線、產(chǎn)品矩陣的完善、產(chǎn)品成本的下降以及國產(chǎn)化率的提升。

4、慣導傳感器：人形機器人的姿態(tài)控制核心

慣導傳感器（IMU）是人形機器人姿態(tài)控制的核心。慣導傳感器是測量物體三軸姿態(tài)角（或角速率）及加速度的裝置，可測量來自三個方向的線性加速度和旋轉(zhuǎn)角速率，通過解算可獲得載體的姿態(tài)、速度和位移等信息。在體育運動中，慣性傳感器由用于測量力和加速度的加速度計，用于指示旋轉(zhuǎn)的陀螺儀和用于測量人體姿勢的磁力計組成，這些傳感器跨三個軸收集數(shù)據(jù)并捕獲運動員的細微動作。IMU傳感器通常較為小型、輕便且具有長時間的電池待機時間。并且可以進行編程和設(shè)計，以解決使用過程中的實際問題，從而對動作進行精細分析。同時，來自IMU的數(shù)據(jù)是連續(xù)、實時的。在人形機器人中，慣導傳感器有望成為其姿態(tài)控制的核心。

慣導傳感器是現(xiàn)代導航系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分之一。慣性傳感器按照精度通常分為消費級、工業(yè)級、戰(zhàn)術(shù)級、導航級和戰(zhàn)略級這五種。其中，消費級慣導傳感器通常應(yīng)用在智能手機和汽車輔助駕駛，人形機器人和自動駕駛所使用的的慣導傳感器通常為戰(zhàn)術(shù)級。

慣導傳感器按技術(shù)原理分為MEMS（微電子機械系統(tǒng)）、FOG（光纖陀螺儀）和ROG（激光陀螺儀）。MEMS慣導傳感器在精度上遜色于另外兩種技術(shù)路線的慣導傳感器，但是由于價格便宜，體型小加上技術(shù)進步帶來的技術(shù)提升，消費類、汽車、高端工業(yè)、無人系統(tǒng)、高可靠等領(lǐng)域中對精度要求較低的應(yīng)用場景主要應(yīng)用MEMS陀螺儀。

全球MEMS慣性導航傳感器市場規(guī)模超230億，中國市場超100億。據(jù)芯動聯(lián)科招股書援引Yole發(fā)布的Status of MEMS Industry 2022中的數(shù)據(jù)，2021年全球MEMS慣導傳感器市場規(guī)模約35.09億元。據(jù)芯動聯(lián)科招股書援引的頭豹研究院數(shù)據(jù)，2021年中國MEMS慣導傳感器市場規(guī)模約136億元，增速約為20.63%。

5、觸覺傳感器：電子皮膚為最具潛力的觸覺傳感器，有望成為機器人觸覺終極方案

機器人若要模擬人體的觸覺，以及實現(xiàn)人體皮膚對溫度、濕度等外界物理量的感知，則電子皮膚可能是最佳路徑之一。想要復刻天然皮膚的功能，電子皮膚需要集成各類傳感器和集成電路，并使用柔性材料制作，壁壘極高。在實現(xiàn)上述工藝的同時，電子皮膚與機器人本體的包裹結(jié)合、信號傳輸?shù)确矫婢请y點，因此，電子皮膚目前尚未在機器人領(lǐng)域大量使用。但從泛用性與仿生性角度，能夠認為電子皮膚或是機器人觸覺的終極方案。

06

汽車領(lǐng)域傳感器

1、汽車傳感器是提升駕乘體驗規(guī)避安全隱患核心部件

汽車傳感器指汽車計算機系統(tǒng)的輸入裝置。在汽車運行中，汽車傳感器能采集車身狀態(tài)（如溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速等）和環(huán)境信息，并將采集到的信息轉(zhuǎn)換為電信號傳輸至汽車的中央控制單元。

汽車傳感器可根據(jù)使用目的不同分為車身感知傳感器和環(huán)境感知傳感器：車身感知傳感器重點在于提高單車自身信息化水平，使車輛具備感知自身的能力。按照輸入的被測量不同主要分為壓力傳感器、位置傳感器、溫度傳感器、（線）加速度傳感器、角（加）速度傳感器、空氣流量傳感器、氣體傳感器，多采用MEMS方案。環(huán)境感知傳感器實現(xiàn)了單車對外界環(huán)境的感知能力，使汽車通過環(huán)境做出規(guī)劃決策，為智能駕駛提供支持。環(huán)境感知傳感器主要分為車載攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達。

2、汽車電氣化與智能化驅(qū)動傳感器量價齊升

汽車MEMS傳感器行業(yè)穩(wěn)定增長。根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，2020-2026年全球汽車電子領(lǐng)域MEMS產(chǎn)品市場規(guī)模將從20.4億美元增長至28.6億美元，年均復合增長率為5.8%。目前應(yīng)用較多的是壓力傳感器、加速度傳感器、慣性組合傳感器和陀螺儀，四者在2020年全球汽車電子領(lǐng)域MEMS傳感器占比超97%。汽車對傳感器的需求日益提升，促進了傳感器及其信號調(diào)理ASIC芯片市場規(guī)模的增長。

當前單車MEMS傳感器多可則上百顆。汽車電子是目前MEMS產(chǎn)品的一大應(yīng)用領(lǐng)域。MEMS產(chǎn)品在汽車電子領(lǐng)域的應(yīng)用方向和市場需求包括車輛的防抱死系統(tǒng)（ABS）、電子車身穩(wěn)定程序（ESP）、電控懸掛（ECS）、電動手剎（EPB）、斜坡起動輔助（HAS）、胎壓監(jiān)控（EPMS）、引擎防抖、車輛傾角計量和車內(nèi)心跳檢測等。在高檔汽車中甚至會有上百顆MEMS傳感器。

根據(jù)博世，傳統(tǒng)汽油車上MEMS傳感器超50個，功能包括壓力、慣性、溫度、氣體和聲音等，單車價值量預(yù)估1000元左右；磁傳感器超過30個，功能以開關(guān)、電流和角度為主，單車價值量約150元。而在混合動力或者純電汽車中，磁傳感器數(shù)量增加到約50個。雖然磁傳感器的市場規(guī)模、單車用量都遠小于MEMS傳感器，但考慮到磁傳感器下游汽車需求占比超過60%，同時新能源汽車新增了技術(shù)難度大、產(chǎn)品要求高的電流檢測應(yīng)用場景，因此能夠認為新能源時代，磁傳感器的增長彈性更大。

以混合動力汽車為例，其工作狀態(tài)有3種：一是使用外界電源為電池組充電；二是在發(fā)動機關(guān)閉的情況下由電池給電動機供電驅(qū)動電機；三是發(fā)動機工作，驅(qū)動車輪的同時帶動發(fā)電機給電池組充電。HEV使用到電流檢測的裝置包括：1）發(fā)電機、電動機的功率控制器PCU：對三相電流進行采樣；2）電池管理系統(tǒng)BMS：監(jiān)測電池充放電動態(tài)電流，用于保護動力電池組；3）充電系統(tǒng)：用于充電樁對充電電流的控制和電量的測量。因此HEV中至少有八相電流需要檢測。純電動汽車中沒有發(fā)電機，但也有五相電流需要檢測。預(yù)計新能源汽車三電系統(tǒng)增加約5~10顆磁傳感器用作電流檢測，其中電機電控約3~6顆，電池BMS約2~3顆，單車價值量新增約40元，推動磁傳感器單車價值量整體提升至200元左右。

據(jù)ICV統(tǒng)計，2021年全球汽車磁傳感器市場規(guī)模為15.6億美元，預(yù)計到2030年全將達到40.6億美元，2021-2030年的復合年增長率達11%。2021年中國汽車磁傳感器市場規(guī)模為5.3億美元，預(yù)測在2030年達到8.6億美元，CAGR為5%。

電動化與智能化驅(qū)動傳感器量價齊升。環(huán)境信息的感知是實現(xiàn)自動駕駛的基礎(chǔ)，越高級別的自動駕駛對信息感知能力的需求越高，越需要多傳感器的融合，對攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達等感知層硬件的性能和數(shù)量要求更高，價格也相應(yīng)會更高。通過Yole數(shù)據(jù)可知，普通車載攝像頭模組價值量在150-200元，而ADAS車載攝像頭模組價值量則在300-500元。同時根據(jù)沙利文的數(shù)據(jù)，2017-2025年全球激光雷達市場規(guī)模從5.1億美元增長至135.4億美元，年均復合增長率為50.66%。

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相關(guān)公司

國內(nèi)公司積極布局高端傳感器領(lǐng)域，國產(chǎn)替代進行中。

1、芯動聯(lián)科：強研發(fā)投入助力成為高端MEMS慣導傳感器引領(lǐng)者

芯動聯(lián)科是國內(nèi)較早從事高性能MEMS慣性傳感器研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)，是目前為數(shù)不多能夠穩(wěn)定量產(chǎn)高性能MEMS慣性傳感器的企業(yè)之一。公司的高性能MEMS慣性傳感器具有體積小、集成度高、成本低的優(yōu)勢，并且核心性能指標達到國際先進水平。盡管目前少數(shù)國際巨頭占據(jù)了全球MEMS傳感器的主導地位，芯動聯(lián)科仍在國內(nèi)MEMS慣性傳感器市場有一定影響力。

營收高速增長，與海外龍頭相似經(jīng)營模式帶來超高毛利率和超高凈利潤率。2019-2022年，公司營業(yè)收入從0.8億元增至2.27億元，過去三年CAGR高達41.61%。由于公司采用了與基恩士和安森美等海外龍頭相似的Fabless經(jīng)營模式，公司2020/2021/2022年毛利率高達87.95%/85.39%/85.92%，公司歸母凈利潤率高達47.80%/49.73%/51.40%。

研發(fā)投入占比高，具備核心技術(shù)優(yōu)勢。據(jù)公司在招股書中透露，公司擁有20項發(fā)明專利，均為MEMS傳感器設(shè)計和封裝測試領(lǐng)域的核心技術(shù)。同時公司十分注重科技創(chuàng)新，公司2020/2021/2022年研發(fā)投入分別為2,601.97萬元、4,050.65萬元和5,574.96萬元，占同期營業(yè)收入的比重達到23.96%、24.39%和24.57%。

2、漢威科技：氣體傳感器龍頭，把握市場新興賽道

國內(nèi)氣體傳感器龍頭，傳感器產(chǎn)品矩陣豐富。漢威科技成立于1998年，是以傳感器技術(shù)為核心的物聯(lián)網(wǎng)綜合解決方案的提供者。據(jù)公司在2022年年報中透露，公司集傳感器的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體，掌握厚膜、薄膜、MEMS、陶瓷等核心工藝，產(chǎn)品覆蓋氣體、壓力、流量、溫度、濕度、光電、加速度等門類。公司其它業(yè)務(wù)包括儀器儀表業(yè)務(wù)和物聯(lián)網(wǎng)綜合解決方案業(yè)務(wù)。根據(jù)河南省人民政府門戶網(wǎng)站，漢威科技是國內(nèi)最大的氣體傳感器廠家，全球主流氣體傳感器有200多種，公司能生產(chǎn)100多種。隨著電動汽車對傳感器需求的增多，漢威科技開始發(fā)力車載傳感器，提供包含汽車空氣質(zhì)量檢測、酒駕監(jiān)測、疲勞駕駛預(yù)警、生命遺留檢測、電池安全監(jiān)測等多種定制化解決方案。

漢威科技營收增速穩(wěn)定，傳感器業(yè)務(wù)毛利率較高。漢威科技2022年營業(yè)收入為23.95億元，較上年同比增長3.40%。由于漢威科技是國內(nèi)氣體傳感器龍頭，議價能力較強，其傳感器業(yè)務(wù)毛利率水平較高，2022年傳感器業(yè)務(wù)毛利率為39.14%，高于公司28.37%的總毛利率。

積極布局柔性傳感器，緊跟行業(yè)機遇開拓新賽道。據(jù)公司2023年6月2日投資者關(guān)系活動記錄表，其成立了蘇州能斯達布局柔性微納傳感器，應(yīng)用場景為消費電子、IOT和醫(yī)療健康領(lǐng)域等。公司研發(fā)團隊背景強大，技術(shù)實力深厚，目前已經(jīng)有較深技術(shù)積累，在行業(yè)處于領(lǐng)先水平。公司目前正在進行人形機器人觸覺交互方面的研究。

3、柯力傳感：應(yīng)變式傳感器龍頭，打造物聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)

公司是國內(nèi)承重傳感器龍頭，秉承“建設(shè)國際一流的物聯(lián)網(wǎng)公司”的中長期發(fā)展戰(zhàn)略，向兩大方向邁進：一方面，研制和生產(chǎn)多物理量傳感器、稱重儀表、電子稱重系統(tǒng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)成套設(shè)備；另一方面，提供不停車檢測系統(tǒng)、建筑機械物聯(lián)網(wǎng)、港機及海洋工程裝備物聯(lián)網(wǎng)、起重機械物聯(lián)網(wǎng)、畜牧業(yè)、智能物流、環(huán)保設(shè)備等工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)解決方案。

公司積極推動傳感器和物聯(lián)網(wǎng)投資戰(zhàn)略，加快集團化賦能。公司堅持“力敏+其他物理量傳感器+智能物流設(shè)備+工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)自動化設(shè)備+物聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)”的五大投資方向，投資了深圳市久通物聯(lián)科技股份有限公司、廣東柯衡集力物聯(lián)裝備有限公司、寧波天驕智能科技有限公司、浙江柯力美科技有限公司等。公司同時在珠三角儲備了一批技術(shù)領(lǐng)先，成長性好的種子項目，為公司多物理量傳感器融合的目標打下堅實的基礎(chǔ)。

兼容并包，搶占新興制高點，從集團內(nèi)循環(huán)走向“產(chǎn)業(yè)大腦”。自2022年6月揭榜掛帥省級智能傳感器行業(yè)產(chǎn)業(yè)大腦以來，公司牽頭建設(shè)的智能傳感器行業(yè)產(chǎn)業(yè)大腦平臺快速推進。智能傳感器行業(yè)產(chǎn)業(yè)大腦以產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)+能力中心+場景應(yīng)用為核心，構(gòu)建8大業(yè)務(wù)場景，分別是物聯(lián)網(wǎng)解決方案、線上商城、選材之家、工程師社區(qū)、人才之家、云端產(chǎn)業(yè)園、產(chǎn)業(yè)服務(wù)、企業(yè)云臺。

4、保隆科技：堅實技術(shù)聲譽基礎(chǔ)助力布局ADAS智能感知傳感器

保隆科技是一家集研發(fā)、制造、銷售于一體的汽車零部件公司，是我國汽車零部件公司中的龍頭。公司主要產(chǎn)品有汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）、車用傳感器（壓力、光雨量、速度、位置、加速度和電流類為主）、ADAS（高級輔助駕駛系統(tǒng)）、主動空氣懸架、汽車金屬管件（輕量化底盤與車身結(jié)構(gòu)件、排氣系統(tǒng)管件和EGR管件）、氣門嘴以及平衡塊等。公司主要客戶包括福特、通用、大眾等世界知名汽車制造商。公司積極布局高級輔助駕駛系統(tǒng)智能感知傳感器領(lǐng)域，根據(jù)2023年7月4號發(fā)布的關(guān)于變更募集資金投資項目的公告，公司擬投資3.3億元用于年產(chǎn)480萬只ADAS智能感知傳感器項目。

5、康斯特：積極布局高精度MEMS壓力傳感器

康斯特是一家集機電一體化、軟件算法開發(fā)、精密制造于一體的高端儀器儀表企業(yè)，主營業(yè)務(wù)為數(shù)字校準測試儀器儀表產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)與銷售，輔助數(shù)字化平臺。公司主要產(chǎn)品包括數(shù)字壓力表、智能壓力校驗儀、全自動壓力校驗儀、智能壓力發(fā)生器、智能壓力控制器等智能檢測儀表設(shè)備。公司于2019年3月將2017年立項的“儀器儀表及傳感器研發(fā)生產(chǎn)項目”調(diào)整為“MEMS傳感器垂直產(chǎn)業(yè)智能制造項目”，用于自主研發(fā)制造采用硅壓阻技術(shù)的高精度MEMS壓力傳感器。

積極布局高精度MEMS壓力傳感器，技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。據(jù)康斯特2022年12月28日投資者關(guān)系活動記錄表披露，公司已經(jīng)實現(xiàn)0.01%F.S高精度級別的壓力傳感器的技術(shù)目標；據(jù)公司2023年4月25日投資者關(guān)系活動記錄表披露，公司已開發(fā)出兩個量程段的壓力傳感器，掌握了核心技術(shù)，在國內(nèi)傳感器企業(yè)中處于領(lǐng)先水平。

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發(fā)展趨勢展望

從發(fā)展趨勢來看，未來傳感器將繼續(xù)沿著集成化、安全化、智能化和自適應(yīng)、微型化和低功耗的技術(shù)路徑進行更新升級。

1、智能化和自適應(yīng)

智能化是指通過在傳感器中內(nèi)置微處理器，或與人工智能技術(shù)相結(jié)合，令其能夠根據(jù)實際應(yīng)用場景自動調(diào)整參數(shù)，具備邏輯判斷、數(shù)據(jù)存儲等功能，提高檢測精度和穩(wěn)定性。

2、多功能集成

集成化則是在傳感器中集成不同功能敏感元件，來達到同時檢測不同類別信號的目的，從而對場景產(chǎn)生更加全面、準確的感知；

3、微型化和低功耗

微型化則是適應(yīng)不同場景的需求，滿足可穿戴設(shè)備等新型物聯(lián)設(shè)備對于零件體積的要求，對傳感器各個部件的尺寸進行微縮，同時降低能源消耗，提高系統(tǒng)的可持續(xù)性。

4、安全性和隱私保護

發(fā)展更高效的加密算法和安全措施，確保數(shù)據(jù)和設(shè)備安全可靠。