作為China Fabless系列分析報告的重要組成部分，我們于2021年初發(fā)布了《40家國產(chǎn)傳感器芯片廠(chǎng)商調查統計報告》，得到了工程師和業(yè)界朋友的極大肯定和支持。2021年，傳感器芯片行業(yè)和國產(chǎn)傳感器廠(chǎng)商也經(jīng)歷了巨大變化。我們在原報告基礎上，參考行業(yè)權威調研機構的傳感器行業(yè)分析報告，匯總整理出新的《60家國產(chǎn)傳感器廠(chǎng)商調查報告》，希望為業(yè)界朋友展現出智能傳感器技術(shù)和應用發(fā)展趨勢，以及國產(chǎn)傳感器芯片和器件廠(chǎng)商的市場(chǎng)格局。
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本報告內容包括如下部分：
智能傳感器及應用MEMS壓力傳感器及應用汽車(chē)雷達種類(lèi)及應用CMOS圖像傳感器及應用60家國產(chǎn)傳感器廠(chǎng)商信息統計
智能傳感器及應用
智能傳感器集傳感器、通信單元、微處理器和軟件算法于一體，不僅是制造設備、裝備和系統感知外界環(huán)境信息的主要數據來(lái)源，也是智能制造、機器人、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要支撐，以及車(chē)聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人駕駛和智慧城市的核心環(huán)節。在工業(yè)控制、消費電子、物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)電子和醫療電子方面有著(zhù)廣泛的應用。
智能傳感器基本結構如下圖所示，一般包含傳感單元、計算單元和接口單元。信號采集由傳感器單元負責，根據設定對輸入信號進(jìn)行處理是計算單元的主要功能，接口單元負責通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與其他裝置進(jìn)行通信。
智能傳感器技術(shù)發(fā)展的趨勢是小型化、網(wǎng)絡(luò )化、數字化、低功耗、高靈敏度和低成本。傳感材料、MEMS芯片、驅動(dòng)和應用軟件是智能傳感器的核心技術(shù)。其中，MEMS 芯片是智能傳感器的重要載體，具有體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、可與微處理器集成等優(yōu)點(diǎn)。
按可檢測的自然現象，智能傳感器可分為生物、化學(xué)、電、電磁、熱量/溫度、磁性、機械運動(dòng)（位移、速度、加速度等）、放射性元素等類(lèi)型。按常見(jiàn)測量指標，可分為聲學(xué)（波、頻譜等）、生化（流量質(zhì)量）、電學(xué)（電荷、電壓、電流、電場(chǎng)、電導率、介電常數）、磁學(xué)（磁場(chǎng)、通量、磁導率）、光學(xué)（折射率，反射率，吸收）、熱學(xué)（溫度，通量，比熱，導熱系數）、力學(xué)（位置，速度，加速度，力，應變，應力，壓力、扭矩）等類(lèi)型。
常見(jiàn)MEMS傳感器種類(lèi)及其應用
根據賽迪顧問(wèn)對全球30多家工業(yè)智能傳感器企業(yè)的統計分析，排在前十的傳感器類(lèi)型分別是壓力、液位、溫度、光電、編碼器、接近、超聲波、流量、視覺(jué)/圖像、振動(dòng)。從企業(yè)分布來(lái)看，美國企業(yè)的產(chǎn)品類(lèi)型主要集中在編碼器、振動(dòng)、溫度、超聲波傳感器；日韓企業(yè)主要集中在視覺(jué)/圖像、編碼器和接近傳感器；歐洲企業(yè)主要集中在流量、接近、超聲波傳感器；中國企業(yè)則主要集中在壓力、溫度、加速度傳感器。
MEMS壓力傳感器及應用
相比傳統壓力傳感器，MEMS 壓力傳感器具備體積小、重量輕、功耗低、響應時(shí)間短、可批量化生產(chǎn)、成本低、易于集成等眾多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應用于汽車(chē)、消費電子、航空航天、醫療保健和工業(yè)控制等領(lǐng)域。根據作用原理的不同，MEMS 壓力傳感器可分為壓阻式、電容式、諧振式和壓電式壓力傳感器等，其中壓阻式傳感器因其成本低、成熟度高等特點(diǎn)成為當前主流的MEMS 傳感器類(lèi)型。
汽車(chē)電子是MEMS 壓力傳感器的主要應用領(lǐng)域，也是應用占比最大的市場(chǎng)，常見(jiàn)于輪胎壓力、燃油壓力、氣囊壓力、空調壓力、管道壓力等汽車(chē)電子系統中。其中，汽車(chē)胎壓監測系統（TPMS）對汽車(chē)用MEMS 壓力傳感器需求量龐大。
TPMS 是一種利用無(wú)線(xiàn)傳感器采集汽車(chē)輪胎壓力、溫度等數據，通過(guò)射頻信號傳輸至汽車(chē)駕駛室，以數字形式顯示相關(guān)數據的汽車(chē)主動(dòng)安全系統，可在輪胎出現壓力、溫度異常等情況時(shí)為駕駛者提供預警訊息。TPMS由4個(gè)發(fā)射器和1個(gè)控制器組成，其中發(fā)射器由MEMS壓力和溫度傳感器、ASIC 芯片或MCU、射頻發(fā)射天線(xiàn)和電池組成；控制器由MCU、射頻接收天線(xiàn)和顯示器組成。因此，一臺汽車(chē)對應需要至少4 個(gè)用于汽車(chē)胎壓監測的MEMS 壓力傳感器，是汽車(chē)電子系統中使用量最大的領(lǐng)域。
汽車(chē)雷達種類(lèi)及應用
雷達傳感器是為汽車(chē)提供環(huán)境感知、規劃決策的智能傳感器，其核心原理是通過(guò)發(fā)射微波、聲波或激光并接受回波來(lái)進(jìn)行物體探測，是自動(dòng)駕駛的核心傳感器，起到無(wú)人駕駛汽車(chē)眼睛的作用，為無(wú)人駕駛提供安全保障。其中，用于環(huán)境感知的主流雷達傳感器包括超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達三種。
超聲波雷達在近距離探測、成本和尺寸方面具備優(yōu)勢，但遠距離探測、分辨范圍、探測精度、成像能力及檢測速度等性能方面表現較差，適用于泊車(chē)場(chǎng)景。毫米波雷達在各指標的表現均衡，具備全天時(shí)全天候工作能力，且價(jià)格適中，性比價(jià)最高，被廣泛應用于盲區檢測、自適應巡航等ADAS場(chǎng)景。激光雷達采用激光測距技術(shù)，可實(shí)現三維環(huán)境建模，在成像能力方面遠超出其他兩種雷達傳感器，但其近距離探測能力和全天候工作能力較差，且存在尺寸巨大、成本高昂的缺陷，多應用于高等級自動(dòng)駕駛如L4級汽車(chē)上。
不同雷達傳感器的性能對比。（來(lái)源：頭豹研究院）
汽車(chē)是雷達傳感器應用占比最大的下游應用領(lǐng)域，各雷達傳感器在汽車(chē)應用占比均超過(guò)80.0%。中國雷達傳感器在汽車(chē)領(lǐng)域的應用市場(chǎng)參與者主要包括雷達模塊廠(chǎng)、無(wú)人駕駛模塊廠(chǎng)、整車(chē)廠(chǎng)和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。其中，整車(chē)廠(chǎng)的自動(dòng)駕駛路線(xiàn)更為穩健，逐步由L2向L3、L4級邁進(jìn)，更專(zhuān)注于L1-L3級的輔助駕駛，對雷達傳感器的技術(shù)演化預期平穩，因而整車(chē)廠(chǎng)更多使用以毫米波雷達為主的傳感器設計方案?；ヂ?lián)網(wǎng)公司如華為、阿里、百度對自動(dòng)駕駛的技術(shù)路線(xiàn)較激進(jìn)，專(zhuān)注于L4-L5自動(dòng)駕駛，即走跳躍式發(fā)展路線(xiàn)，因而將價(jià)格昂貴的激光雷達列入其傳感器方案。
此外，雷達傳感器模塊廠(chǎng)的主要市場(chǎng)參與者包括國際Tier1企業(yè)、中國Tier1企業(yè)和其他小型及初創(chuàng )企業(yè)，其中，國際Tier1企業(yè)在行業(yè)占據絕對優(yōu)勢。以毫米波雷達為例，維寧爾、大陸、海拉和安波福占據中國24GHz毫米波雷達出貨總量的89.8%以上，博世、大陸和電裝占據中國77GHz毫米波雷達總出貨量的89.7%。
現階段，中國量產(chǎn)的自動(dòng)駕駛車(chē)型多位于L2階段，L2階段通過(guò)傳感器確定周?chē){駛環(huán)境，進(jìn)行車(chē)路、行人及道路感知，在感知信息的基礎上進(jìn)行警示或制動(dòng)等動(dòng)作，輔助駕駛員安全駕駛。因而，雷達傳感器為該自動(dòng)駕駛階段最核心的組成部分。雷達傳感器通過(guò)TOF或FMCW技術(shù)探測物體的相對位置、相對速度、相對角度，并在算法和決策平臺的輔助下實(shí)現如AEB緊急自動(dòng)制動(dòng)、FCW前向碰撞預警、BSW盲區監視等十多項功能。
CMOS圖像傳感器及應用
CMOS 傳感器是利用CMOS 工藝進(jìn)行加工制造的固態(tài)圖像傳感器，可實(shí)現視覺(jué)信息的讀取轉換及視覺(jué)功能的擴展，并提供直觀(guān)、真實(shí)、多層次、多內容的可視圖像信息，廣泛應用于手機、汽車(chē)、安防及醫療等領(lǐng)域。
CMOS 傳感器按像素陣列單元結構不同可分為無(wú)源像素型CMOS 傳感器（PPS）、有源像素型CMOS 傳感器（APS），以及數字像素CMOS 傳感器（DPS）。CMOS 傳感器根據感光元件安裝位置不同可分為：前照式（FSI）、背照式（BSI）及堆棧式（Stack）。
除智能手機外，CMOS圖像傳感器下游行業(yè)的應用在安防監控、汽車(chē)車(chē)載等領(lǐng)域尚存較大的提升空間。CMOS 傳感器在安防監控及汽車(chē)車(chē)載領(lǐng)域的應用主要如下：
安防監控依賴(lài)圖像傳感器獲取視覺(jué)信息，伴隨安防智能化的發(fā)展，行業(yè)產(chǎn)品需求已由看清開(kāi)始往看懂方向轉變，對體積小、讀取速度快的CMOS 傳感器產(chǎn)品需求不斷增長(cháng)。汽車(chē)車(chē)載領(lǐng)域是CMOS 傳感器未來(lái)應用的重要方向之一，CMOS 傳感器廣泛應用于汽車(chē)倒車(chē)影像、防碰撞系統等方面，而伴隨自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)廠(chǎng)商為實(shí)現更高級別的自動(dòng)化水平，滿(mǎn)足車(chē)輛對感知、決策和執行環(huán)節更高的技術(shù)要求，將會(huì )為自動(dòng)駕駛車(chē)輛配備更多的攝像頭。
當前中國CMOS 傳感器行業(yè)集中度極高，索尼、三星及豪威三家企業(yè)占有中國CMOS 傳感器市場(chǎng)份額的70%以上，覆蓋智能終端、安防監控及車(chē)載攝像頭等多個(gè)領(lǐng)域，處于中高端市場(chǎng)的領(lǐng)導地位。而以格科微和思特威為代表的國產(chǎn)廠(chǎng)商在經(jīng)過(guò)連續多年的技術(shù)追趕后，憑借較低的產(chǎn)品成本、豐富的營(yíng)銷(xiāo)渠道及全面的售后網(wǎng)絡(luò )，具備潛力取代國際競爭廠(chǎng)商，成為行業(yè)的頭部企業(yè)。
60家國產(chǎn)傳感器廠(chǎng)商信息統計
Aspencore分析師團隊對中國本土的傳感器廠(chǎng)商進(jìn)行了第一手調查和網(wǎng)絡(luò )匯編整理，從眾多公司中挑選60家，分別從核心技術(shù)、代表產(chǎn)品、應用方案和目標市場(chǎng)等多個(gè)維度進(jìn)行了統計分析。
