【核芯觀察】IMU慣性傳感器上下游產(chǎn)業(yè)梳理（二）
前言：【核芯觀察】是電子發(fā)燒友編輯部出品的深度系列專欄，目的是用最直觀的方式令讀者盡快理解電子產(chǎn)業(yè)架構，理清上、中、下游的各個環(huán)節(jié)，同時迅速了解各大細分環(huán)節(jié)中的行業(yè)現(xiàn)狀。本期【核芯觀察】，將對IMU慣性傳感器產(chǎn)業(yè)鏈上下游進行梳理，從市場現(xiàn)狀、應用場景、產(chǎn)業(yè)鏈構成、產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)分布、發(fā)展趨勢等幾個部分剖析IMU產(chǎn)業(yè)。
MEMS IMU 市場現(xiàn)狀
MEMS IMU的應用領域多樣，核心市場可以分為消費電子、汽車電子、工業(yè)控制等三大領域。消費電子領域中，包括智能手機、可穿戴設備、游戲手柄、無人機等；在汽車電子領域，主要用于慣性導航、自動駕駛、車身控制等應用；在工業(yè)控制領域，可以應用于機器人導航和控制、自動化倉庫和物流系統(tǒng)、產(chǎn)線上的物品位置檢測等。
MEMS IMU是MEMS傳感器的關鍵分支，而近年來MEMS受益于下游市場需求的增長，MEMS傳感器市場規(guī)模也在穩(wěn)步攀升。根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)和預測，2022年MEMS傳感器市場規(guī)模為145億美元，并將以5%的年復合增長率增長，到2028年市場規(guī)模將達到196億美元。
在2022年的數(shù)據(jù)中，消費電子是MEMS傳感器市場占比最大的細分領域，占到整體市場的52%份額，盡管智能手機市場正在面臨衰退，但可穿戴應用將接力智能手機，帶來新的增長點，比如VR/AR、tws、智能手表等應用。其次是工業(yè)和汽車，分別占到MEMS傳感器市場的17%和19%。
按照Yole的推算，到2028年，消費電子在MEMS傳感器市場中占比將略微下降到48%，而汽車占比提升到21%，工業(yè)占比則下降至16%。
在汽車應用中，GNSS定位需要用到六軸IMU，還有其他包括車身和座艙內的各種MEMS壓力傳感器、激光雷達的MEMS微振鏡等，這些應用將會帶動MEMS整體需求持續(xù)增長，預計到2028年汽車MEMS市場規(guī)模達到41億美元，2022年到2028年的年均復合增長率會達到7%。
而工業(yè)和醫(yī)療市場在2022年到2028年預計年均復合增長率為5%左右。其中工業(yè)市場主要由工業(yè)自動化和工業(yè)4.0實施推動，包括工廠中的機器人或AGV等所用的慣性傳感器、壓力傳感器等，近年來人形機器人的興起，同樣也帶動MEMS IMU等產(chǎn)品的需求。在醫(yī)療領域，一些監(jiān)測設備小型化也帶動MEMS傳感器進入到可穿戴的醫(yī)療設備中，這也將帶動需求。
從整體MEMS傳感器種類來看，由于IMU集成了多種MEMS傳感器，包括加速度計、陀螺儀等，在功耗、尺寸和信號處理上更有優(yōu)勢。因此從市場上看，IMU在高端消費電子以及汽車電子市場上占有率逐步提高，而單獨的MEMS陀螺儀產(chǎn)品需求逐年萎縮。
根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，2021年全球IMU市場規(guī)模約為18.3億美元，2022到2027年年均復合增長率將達到7%，到2027年全球IMU市場規(guī)模將達到28億美元。
拆分來看，我們重點關注一下MEMS IMU未來增長的重點，汽車市場。MEMS IMU在汽車上的應用，主要適用于兩大部分，一是慣性導航，二是融合慣性導航數(shù)據(jù)的自動駕駛。
從2020年開始，組合導航市場爆發(fā)，IMU市場得到釋放，當時也給很多國內的MEMS廠商帶來機遇，六軸IMU產(chǎn)品開始大規(guī)模登陸汽車導航系統(tǒng)上。
L2和L2+的智能駕駛應用中，其實就開始大規(guī)模的IMU應用。特別是近年來“重感知，輕地圖”的智駕系統(tǒng)成為主流方向，高精地圖在智能駕駛中的地位被削弱，取而代之的是相對位置的變化要比絕對位置精度更重要。而在失去衛(wèi)星信號的情況下，IMU結合地圖也能夠幫助自動駕駛對方向的識別。
因此從這個角度看，IMU在智能駕駛上，能夠結合其他智能駕駛傳感器，實現(xiàn)車輛在物理世界相對坐標和姿態(tài)轉換的精準監(jiān)測。也就意味著未來在L2或以上的高階智能駕駛中，IMU的裝配比例會逐漸提高。
根據(jù)Canalys的數(shù)據(jù)，2023年第三季度中國市場搭載L2+ADAS的輕型車新車銷量35萬輛，滲透率已經(jīng)達到5.7%，已經(jīng)連續(xù)三個季度全球第一，而L2及以上的ADAS車型滲透率更是超過45%。預計2024年全球配備L2+ ADAS的輕型車銷量將增長至450萬輛，滲透率增長至5.5%。
不過IMU在ADAS系統(tǒng)上的應用還較少，車企認為對于ADAS系統(tǒng)單獨再配一個IMU的價格較高。因此未來汽車應用中，IMU作為傳感器，可能會只用少數(shù)IMU，通過數(shù)據(jù)共享實現(xiàn)在不同應用中對IMU數(shù)據(jù)的利用。
MEMS IMU在機器人上的應用未來也有很大前景，近年人形機器人伴隨著AI驅動發(fā)展迅速，已經(jīng)從早期的技術驗證階段過渡到了商業(yè)試水期。比如，特斯拉在2022年首秀的Optimus人形機器人，奠定了新一代AI驅動的機器人基礎；隨后跟隨人形機器人的市場熱潮，多家國內外機器人公司也亮出了儲備已久的人形機器人產(chǎn)品以及相關技術，比如宇樹的Unitree H1、傅里葉GR1、Apptronik的Apollo機器人、小米鐵大機器人、小鵬雙足機器人PX5、優(yōu)必選WalkerX等等。
在這個過程中，人形機器人的步態(tài)算法、運動靈活性、續(xù)航能力和負載能力都有了顯著提升，重要的是，商業(yè)落地不再是遙不可及的空中樓閣。而IMU作為機器人的核心運動傳感器，是確保機器人實現(xiàn)精準姿態(tài)控制的關鍵，人形機器人中IMU的用量將會達到2—4個，配置在頭部、雙足、胯部等位置上。
市場競爭格局
中國是全球最大的MEMS傳感器市場，根據(jù)尚普咨詢的數(shù)據(jù)，中國市場占全球MEMS傳感器市場23.82%的份額，其次是美國 (15.61%)、韓國 (9.03%)和日本 (8.01%)。此外德國 (6.57%)、英國 (3.29%)等少數(shù)經(jīng)濟發(fā)達國家也占據(jù)了重要份額。
從MEMS慣性傳感器的角度來看，目前全球市場是呈現(xiàn)壟斷的格局的，主要市場份額集中在博世、ST等頭部企業(yè)上，合計占到中國的MEMS加速度計市場70%以上份額，占MEMS陀螺儀市場80%以上份額，占IMU 80%份額。而TOP3企業(yè)在中國MEMS傳感器整體市場上占比要超過80%。
可以看到目前全球MEMS慣性傳感器實際上都是國際巨頭所壟斷，市場集中度極高。其中在IMU領域，博世的市占率最高，其次是ST和TDK（InvenSense）。按芯謀的數(shù)據(jù)，博世是中國MEMS IMU市場上份額最大的廠商，占比約33%，其次ST占比25%，TDK占比21%，TOP3合計占有國內近80%的市場份額。
本土供應商方面，士蘭微、美新半導體、矽睿科技、美泰電子等多家企業(yè)都有不錯的發(fā)展勢頭。但目前在市場份額上，矽睿科技是市場份額最大的本土廠商，市場份額占比為2%，其余本土廠商的市場份額較小，占比均小于1%。
MEMS IMU技術在中國經(jīng)歷了從起步到快速發(fā)展的過程。早期，MEMS IMU主要應用于軍工領域，隨后逐步推廣至民用市場，現(xiàn)已廣泛應用于消費電子、汽車、工業(yè)自動化等領域。國內企業(yè)在MEMS加速度計和陀螺儀領域已具備一定的設計能力，但在MEMS IMU領域與國際先進水平仍有一定差距。不過，隨著技術的不斷成熟和市場的擴大，國內企業(yè)正集中力量攻堅，未來有望在高端產(chǎn)品市場實現(xiàn)突破。
在價格方面，從產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀來看，車載IMU單價為1300元左右，當然消費電子應用的IMU由于精度需求較低，價格從兩位數(shù)到三位數(shù)不等。目前一些國產(chǎn)車載IMU供應商，在滿足車規(guī)以及相關指標需求的前提下，已經(jīng)做到三位數(shù)的價格，并已經(jīng)向車企大規(guī)模供貨。
預告：下一期將帶來目前市場上各應用領域的主流產(chǎn)品對比，以及各大廠商的產(chǎn)品線分析，關注我們不錯過下次更新！
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