人形機(jī)器人專題3：IMU傳感器專題正式版

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｜人形機(jī)器人專題3：IMU傳感器專題2

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1分析師：曾彪S0740522020001研究助理：農(nóng)譽(yù)nongyu@錄1傳感器概述TS研專

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信傳感器概述?

各類傳感器分類?

人形機(jī)器人的“感知器官”：傳感器。作為一種檢測(cè)裝置，傳感器能夠感知到被測(cè)量信息，并將感知到的信息，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成各種形式的信息（電信號(hào)）進(jìn)行輸出，使所感知的信息得以達(dá)成傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等目的。內(nèi)部傳感器位置外部傳感器氣體&氣、傳感器…嗅覺(jué)觸覺(jué)速度力&觸覺(jué)傳感器…麥克風(fēng)…加速度力/力矩壓力語(yǔ)音/聽(tīng)覺(jué)味覺(jué)/體感視覺(jué)溫度&濕度傳感器…CMOS激光傳感器、紅外線感應(yīng)器….姿態(tài)接近電感、電容、超聲波傳感器…??內(nèi)部傳感器：測(cè)量機(jī)器人自身狀態(tài)，通過(guò)測(cè)量運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)量，使機(jī)器人具備識(shí)別自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并使按照預(yù)設(shè)的位置、軌跡和速度等參數(shù)控制肢體進(jìn)行擺動(dòng)、行走、維持平衡等運(yùn)動(dòng)；外部傳感器：測(cè)量機(jī)器人自身所處的外部環(huán)境，以及進(jìn)行本體與外部環(huán)境之間的信息交互。11月2日，工信部印發(fā)《人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)》，引導(dǎo)行業(yè)聚焦、突破視覺(jué)（集成高精度仿生眼與類腦處理算法）、聽(tīng)（寬頻響、高靈敏的仿生聽(tīng)覺(jué)傳感器）、觸覺(jué)（高分辨率和具有多點(diǎn)接觸檢測(cè)能力的仿人電子皮膚）、嗅覺(jué)（高靈敏、可檢測(cè)多種氣體）等人形機(jī)器人專用高精度傳感技術(shù)。3資料來(lái)源：中泰證券研究所傳感器市場(chǎng)規(guī)模?

市場(chǎng)規(guī)模?

傳感器全球市場(chǎng)規(guī)模?

傳感器市場(chǎng)份額：應(yīng)用類別&市場(chǎng)（2022年）350030002500單位：億美元2946.7生物傳感器,11.43%光學(xué)傳感器,3.91%2698.4中東、非洲,5%2473.4,3%拉丁美洲RFID,3.42%2269.12048圖像傳感器,5.37%2000150010005000溫度傳感器,3.13%亞洲,40%歐洲,24%其他傳感器,65.86%壓力傳感器,4.44%觸覺(jué)傳感器,2.44%北美,28%20222023E2024E2025E2026E??根據(jù)PrecedenceStatistics的預(yù)測(cè)，2026年，全球傳感器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到2946.7億美元（按23年1-11月平均匯率,接近2.07萬(wàn)億人民幣），2022-2026年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)9.52%；??生物傳感器是占據(jù)最大份額的應(yīng)用類別，其組成包含生物敏感元件，能夠識(shí)別抗體、酶、核酸等生物物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于微生物監(jiān)測(cè)、食品分析等領(lǐng)域；行業(yè)增速得益于監(jiān)控?cái)z像頭、消費(fèi)電子產(chǎn)品、視頻游戲等領(lǐng)域日益增長(zhǎng)的需求，以及新能源技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及帶來(lái)的增量。按地域做區(qū)分，亞洲占據(jù)最大的市場(chǎng)，占比接近40%，由于核心的消費(fèi)電子制造商集中在中國(guó)、韓國(guó)、日本和印度等亞太地區(qū)，隨著5G、智慧城市的興起，預(yù)計(jì)該區(qū)域持續(xù)拉動(dòng)傳感器需求的增長(zhǎng)。4資料來(lái)源：PrecedenceStatistics，中泰證券研究所智能傳感器成為產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)?

市場(chǎng)規(guī)模?

智能傳感器：集成了微處理機(jī)，相較由敏感、轉(zhuǎn)換元件和變換電路組成的傳統(tǒng)傳感器，在滿足采集、處理需求的同時(shí)，還具備與外部系統(tǒng)雙向通信、交換信息的能力。?

智能傳感器市場(chǎng)規(guī)模（億元）?

傳感器市場(chǎng)份額：下游應(yīng)用場(chǎng)景分類（2022年）全球智能傳感器行業(yè)營(yíng)收規(guī)模中國(guó)智能傳感器行業(yè)營(yíng)收規(guī)模50004494醫(yī)療電子,其他,450040004023.29.7%7.0%3605.1汽車電子,24.1%3500300025002000150010005003233.22902.4網(wǎng)絡(luò)通信,17.6%1610.91477.9工業(yè)制造,22.0%1357.11247.31147.5消費(fèi)電子19.6%,02022E2023E2024E2025E2026E??根據(jù)頭豹研究院預(yù)測(cè)，2026年，全球智能傳感器行業(yè)營(yíng)收規(guī)模將達(dá)到4494億元，2022-2026年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)11.55%，其中，中國(guó)智能傳感器行業(yè)營(yíng)收規(guī)模將達(dá)到1610.9億，年復(fù)合增長(zhǎng)率8.85%；從下游應(yīng)用場(chǎng)景看，2022年，汽車電子、工業(yè)制造和消費(fèi)電子占據(jù)超過(guò)65%的市場(chǎng)份額，隨著5G、AI和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能傳感器有望在醫(yī)療、家居、公共服務(wù)等領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。5資料來(lái)源：資產(chǎn)信息網(wǎng)，頭豹研究院，中商產(chǎn)業(yè)研究院，中泰證券研究所錄2人形機(jī)器人慣量傳感器TS研專

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信TeslaOptimus人形機(jī)器人進(jìn)展?

TeslaOptimus人形機(jī)器人?

2023年9月24日，特斯拉在其官方推特更新了人形機(jī)器人產(chǎn)品Optimus的進(jìn)展，根據(jù)最新的展示錄像，可以看到機(jī)器人的感知能力再度實(shí)現(xiàn)升級(jí)：Optimus已經(jīng)具備了對(duì)物件的自主識(shí)別和篩分的能力

，并且可以實(shí)現(xiàn)肢體位置的精準(zhǔn)校準(zhǔn)、平衡運(yùn)動(dòng)姿態(tài)控制。?

IMU、力傳感器、視覺(jué)傳感器等多種傳感器融合，通過(guò)數(shù)據(jù)間的特征提取、關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)和校準(zhǔn)；???肢體狀態(tài)定位、校正：視覺(jué)傳感器&關(guān)節(jié)處的位置傳感/編碼器瑜伽伸展：IMU是保持平衡和姿態(tài)控制的關(guān)鍵復(fù)雜的肢體動(dòng)作：力/力矩傳感器是穩(wěn)定控制力量&擺動(dòng)的核心7資料來(lái)源：特斯拉官方推特，中泰證券研究所慣性傳感器：IMU?

IMU概述?

IMU（InertialMeasurementUnit），又稱為慣性測(cè)量單元，與MEMS加速度計(jì)、陀螺儀同屬于

MEMS慣性傳感器（MEMS代指微機(jī)電系統(tǒng)），它是由兩個(gè)及以上慣性測(cè)量MEMS芯片及ASIC芯片合封而成，通過(guò)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)加速度、旋轉(zhuǎn)角速度等參數(shù)來(lái)來(lái)感知物體的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和位移等信息。加速度計(jì)陀螺儀磁力計(jì)IMU原理：利用牛頓第二定律F=ma測(cè)量加速度大小并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。如圖示電容式的微型化彈簧等效系統(tǒng)，與彈簧相連的橙色重物受到加速度作用時(shí)發(fā)生位移，綠色極板間的電容C1、C2發(fā)生變化，被檢測(cè)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出；原理：角動(dòng)量守恒定律，科里奧利效應(yīng)。如圖示等效微型電容系統(tǒng)，當(dāng)傳感器旋轉(zhuǎn)時(shí)，橙色質(zhì)量塊受慣性產(chǎn)生力矩，因而向某一方向偏轉(zhuǎn)，電容變化產(chǎn)生電信號(hào)，被轉(zhuǎn)化為角速度輸出。

號(hào)被檢測(cè)到并轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向信息輸出。測(cè)量：旋轉(zhuǎn)角速度，用于導(dǎo)航、姿態(tài)原理：霍爾效應(yīng)。電子在導(dǎo)體板流通過(guò)程，外部磁場(chǎng)的存在會(huì)使導(dǎo)體板中的電子分布發(fā)生變化，因此導(dǎo)體板兩端測(cè)量到的電壓也會(huì)發(fā)生變化，該信原理：將一個(gè)三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)集成在同一個(gè)芯片中，構(gòu)成六軸IMU，或者進(jìn)一步與三軸磁力計(jì)集成，構(gòu)成九軸

IMU測(cè)量：加速度、位置和姿態(tài)測(cè)量：加速度，用于測(cè)量振動(dòng)、沖擊、方向和速度等?？刂坪头€(wěn)定系統(tǒng)等。測(cè)量：空間磁感應(yīng)強(qiáng)度8資料來(lái)源：HowToM，中泰證券研究所關(guān)鍵組成部分：加速度計(jì)&陀螺儀?

分類?

根據(jù)慣性傳感器的核心性能參數(shù)，可區(qū)分為戰(zhàn)略級(jí)、導(dǎo)航級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)、消費(fèi)級(jí)，各層級(jí)加速度計(jì)、陀螺儀適配對(duì)于的應(yīng)用領(lǐng)域。零偏穩(wěn)定性（°/h）標(biāo)度因數(shù)精度角度隨機(jī)游走（°/√h）類別分級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域類別示例（MEMS）（ppm）機(jī)械擺式、石英、加速度計(jì)戰(zhàn)略級(jí)導(dǎo)航級(jí)<5<10--航天，航海，自校準(zhǔn)機(jī)械擺式、石英、MEMS加速度計(jì)5-50<500航空，長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人系統(tǒng)加速度計(jì)高端工業(yè)（如測(cè)繪，資源勘探）、車輛和飛行體戰(zhàn)術(shù)級(jí)消費(fèi)級(jí)戰(zhàn)略級(jí)導(dǎo)航級(jí)戰(zhàn)術(shù)級(jí)消費(fèi)級(jí)50-1000>1000<1000>1000<1--MEMS、石英加速度計(jì)MEMS加速度計(jì)消費(fèi)電子航天，航海<0.01<0.010.01-0.050.05-0.5>0.5機(jī)電、激光、光纖陀螺儀激光、光纖、MEMS激光、光纖、MEMSMEMS陀螺儀0.01-0.150.15-15>151-100航空，長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人系統(tǒng)陀螺儀高端工業(yè)（如測(cè)繪，資源勘探）、車輛和飛行體100-1000>1000消費(fèi)電子衡量一個(gè)工作周期內(nèi)，表征溫度變化、非線

反映角速率信號(hào)中白當(dāng)加速度、角速率為

性、重復(fù)性等影響因

噪聲，數(shù)值越小代表零時(shí)，輸出值圍繞其

素，數(shù)值越小

測(cè)

量

誤差越小，測(cè)量精度備注---均值的偏離程度精度越高越高?

MEMS加速度計(jì)、陀螺儀具備高集成化、小型化的特征，覆蓋消費(fèi)級(jí)-導(dǎo)航級(jí)應(yīng)用范圍，由于戰(zhàn)略級(jí)產(chǎn)品定位于系統(tǒng)復(fù)雜、高價(jià)值的應(yīng)用平臺(tái)，特點(diǎn)是體積大、價(jià)格高、抗機(jī)械沖擊能力差，大規(guī)模量產(chǎn)能力有限，制約平臺(tái)小型化，智能化發(fā)展；9資料來(lái)源：芯動(dòng)聯(lián)科招股說(shuō)明書(shū)，

TDK產(chǎn)品介紹，中泰證券研究所MEMS市場(chǎng)規(guī)模?

MEMS市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)?

MEMS市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)?

MEMS下游應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模&占有率（2028年）2022年（億美元）94762028年（億美元）1009080706050403020100國(guó)防和航空,7%通訊,4%4127工業(yè),16%消費(fèi),48%3125醫(yī)藥,4%14988汽車,21%62??根據(jù)YoleIntelligence預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，MEMS傳感器的市場(chǎng)規(guī)模將從2022年的~145億美元增長(zhǎng)至2028年的~196億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率~5%；?預(yù)計(jì)至2028年，消費(fèi)、汽車、工業(yè)應(yīng)用占據(jù)MEMS市場(chǎng)接近85%的份額，其中汽車領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模迅速增長(zhǎng)，由2022年的27億美元增長(zhǎng)至2028年的41億美元。其中，預(yù)計(jì)陀螺儀的單獨(dú)銷量持續(xù)降低，而集成化的IMU產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大，從2021年的18.3億美元增長(zhǎng)至2027年的27.9億美元。10資料來(lái)源：YoleIntelligence，中泰證券研究所慣性傳感器IMU行業(yè)格局?

MEMS產(chǎn)業(yè)鏈及行業(yè)格局?

MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)?

產(chǎn)業(yè)格局：2021年IMU市占率

&公司總營(yíng)收規(guī)模對(duì)比其他,12%霍尼韋爾（Honeywell）,7%博世（Bosch）,Fabless模式：芯片設(shè)計(jì)晶圓制造封裝測(cè)試亞德諾半導(dǎo)體（ADI）,6%35%敏芯股份芯動(dòng)聯(lián)科應(yīng)美盛臺(tái)積電中芯國(guó)際蘇州固锝華天科技北方電子院安徽公司

日月光半導(dǎo)體北方電子院安徽公司TDK株式會(huì)社,20%意法半導(dǎo)體（ST）,20%2022年總收匯率2022總收入/（2023.11.18）

億人民幣垂直整合制造商公司國(guó)家單位IDM模式：入/億884博世STTDK德國(guó)瑞士日本美國(guó)美國(guó)中國(guó)中國(guó)歐元美元日元美元美元-7.867.240.0487.247.24-6948.21167.8913.0博世（Bosch）161.319021120.14354.66-意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）亞德諾半導(dǎo)體（AnalogDevicesInc.，ADI）霍尼韋爾（Honeywell）ADI869.8Honeywell敏芯科技芯動(dòng)聯(lián)科2567.7292.65226.86---?

MEMS行業(yè)有

Fabless（無(wú)晶圓廠制造模式）

和

IDM（垂直分工模式）兩種經(jīng)營(yíng)模式；IDM對(duì)企業(yè)資金和業(yè)務(wù)規(guī)模、技術(shù)水平要求較高，需要具備獨(dú)立覆蓋芯片設(shè)計(jì)到產(chǎn)品制造的所有環(huán)節(jié)，博世、ST、ADI、Honeywell等國(guó)際大型半導(dǎo)體企業(yè)采用該模式。?

IMU市場(chǎng)集中度高，博世、ST、TDK、ADI、honeywell等海外廠家占據(jù)接近88%的市場(chǎng)份額，國(guó)產(chǎn)廠家在業(yè)務(wù)規(guī)模和收入體量上相對(duì)較小。11資料來(lái)源：芯動(dòng)聯(lián)科、明皜傳感招股說(shuō)明書(shū)，YoleIntelligence，中泰證券研究所錄3IMU產(chǎn)業(yè)鏈主要公司梳理TS研專

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信IMU行業(yè)新增量：自動(dòng)駕駛?

傳統(tǒng)汽車電子領(lǐng)域?

MEMS傳感器已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于汽車電子領(lǐng)域。?

汽車電子應(yīng)用?

自動(dòng)駕駛&

IMU：慣性導(dǎo)航產(chǎn)品性質(zhì)實(shí)現(xiàn)功能傳感器碰撞感測(cè)發(fā)射安全氣囊側(cè)翻檢測(cè)加速度計(jì)陀螺儀功能安全類產(chǎn)品GPS、加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)車輛導(dǎo)航系統(tǒng)防盜系統(tǒng)智能鑰匙T-BOX加速度計(jì)加速度計(jì)加速度計(jì)加速度計(jì)非功能安全類產(chǎn)品行車記錄儀?慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通常集成多軸陀螺儀和多軸加速度計(jì)，對(duì)各軸自由度的角速率和線加速度進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)算法按時(shí)間積分、疊加運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)自身位置變化的動(dòng)態(tài)確定；?獨(dú)立的MEMS加速度計(jì)、陀螺儀傳感器在汽車中得到廣泛應(yīng)用，例如加速度計(jì)被應(yīng)用在碰撞感應(yīng)發(fā)射安全氣囊，以及防盜系統(tǒng)；陀螺儀則多用于車輛動(dòng)態(tài)控制，例如側(cè)翻檢測(cè)、偏航角測(cè)算等。??1）慣導(dǎo)系統(tǒng)可獨(dú)立使用，無(wú)需借助外源信息、設(shè)備，無(wú)需向外發(fā)送任何信號(hào)，且具備數(shù)據(jù)更新率高、穩(wěn)定性佳的特點(diǎn)；2）因此可以與衛(wèi)星導(dǎo)航結(jié)合使用，輔助GPS

導(dǎo)航，一方面提供數(shù)據(jù)補(bǔ)償，提高位置更新頻率；另一方面，在隧道、地下車庫(kù)等衛(wèi)星信號(hào)受到屏蔽的場(chǎng)景，可依靠慣性導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)提供定位信息，利用航跡推算實(shí)現(xiàn)短時(shí)導(dǎo)航。13資料來(lái)源：芯動(dòng)聯(lián)科招股說(shuō)明書(shū)，中泰證券研究所IMU行業(yè)新增量：自動(dòng)駕駛?

自動(dòng)駕駛?

隨著車輛智能化程度的提升，需要借助多傳感器融合技術(shù)增加數(shù)據(jù)獲取數(shù)量，以提高系統(tǒng)的冗余度和容錯(cuò)性，是確保智能決策快速性和準(zhǔn)確性的關(guān)鍵，因此，IMU有望成為L(zhǎng)3級(jí)以上自動(dòng)駕駛的標(biāo)配。?

IMU與視覺(jué)傳感的互補(bǔ)性?

高精度IMU優(yōu)化BEV算法?深度相機(jī)-IMU互補(bǔ)?IMU校正激光雷達(dá)成像?

1）使BEV算法實(shí)現(xiàn)多幀對(duì)齊：通過(guò)高精度IMU抓取的平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于數(shù)據(jù)頻率高，可以精準(zhǔn)的獲取當(dāng)前幀和前一幀的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，降低BEV算法誤差；??相機(jī)雖能夠獲得豐富的環(huán)境信息，但在高速運(yùn)動(dòng)、光照變化過(guò)程相機(jī)成像容易失效，IMU能夠獲得車輛運(yùn)動(dòng)信息，且不受環(huán)境影響，對(duì)相機(jī)不足進(jìn)行補(bǔ)償；?

2）拼接語(yǔ)義地圖，實(shí)現(xiàn)城區(qū)路線NOA：針對(duì)復(fù)雜的城市路線，彌補(bǔ)因路面環(huán)境缺陷，攝像頭視線、GNSS信號(hào)丟失帶來(lái)的不良影響，實(shí)現(xiàn)分米級(jí)別的定位精度?？焖俚倪\(yùn)動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)的點(diǎn)云扭曲，成像發(fā)生形變，IMU可以消除激光雷達(dá)掃描中的運(yùn)動(dòng)失真，達(dá)到糾偏的效果。14資料來(lái)源：芯動(dòng)聯(lián)科招股說(shuō)明書(shū)，導(dǎo)遠(yuǎn)電子，3D視覺(jué)工坊，《Target-freeExtrinsicCalibrationofa3D-LidarandanIMU》，中泰證券研究所IMU行業(yè)新增量：人形機(jī)器人?

人形機(jī)器人?

多傳感器融合技術(shù)對(duì)于應(yīng)用于復(fù)雜工況的通用型機(jī)器人至關(guān)重要，在其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)增強(qiáng)數(shù)據(jù)識(shí)別和收集效果，提高系統(tǒng)的冗余和容錯(cuò)性，IMU有望成為人形機(jī)器人的標(biāo)配。項(xiàng)目示例小米Cyberone傅利葉

GR-1波斯頓動(dòng)力

Atlas智元機(jī)器人

遠(yuǎn)征

A1iToF模組、RGB模組，可選配

IMU傳感方案深度相機(jī)，IMUIMU相機(jī)，激光雷達(dá)，IMU??姿態(tài)控制：有望用于腿部、上半身，用于測(cè)算身體角度，因此預(yù)計(jì)搭配高精度的多軸陀螺儀；運(yùn)動(dòng)規(guī)劃：為適應(yīng)惡劣復(fù)雜地形，對(duì)視覺(jué)傳感起到輔助，實(shí)現(xiàn)高精度的導(dǎo)航和運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃，預(yù)計(jì)需要搭配集成多軸MEMS加速度計(jì)和MEMS陀螺儀的IMU。15資料來(lái)源：各公司公告，中泰證券研究所1）Fabless經(jīng)營(yíng)模式優(yōu)劣并存?

IDMvsFabless?

采用Fabless模式的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)主要負(fù)責(zé)研發(fā)設(shè)計(jì)（MEMS、ASIC芯片設(shè)計(jì)，封裝設(shè)計(jì)和工藝開(kāi)發(fā)）和銷售，晶圓制造、封裝和測(cè)試環(huán)節(jié)交由第三方代工廠和封裝測(cè)試企業(yè)完成。模式覆蓋環(huán)節(jié)資本投入要求生產(chǎn)成本供應(yīng)鏈安全產(chǎn)品迭代產(chǎn)業(yè)需求上行，產(chǎn)能利用1）轉(zhuǎn)型難度大2）研發(fā)-制造時(shí)間可控性強(qiáng)芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、封

高資本開(kāi)支，承擔(dān)晶圓產(chǎn)

率高，成本低裝、測(cè)試、產(chǎn)品銷售

線建設(shè)、維護(hù)和升級(jí)IDM模式高產(chǎn)業(yè)需求下行，面臨高折舊成本1）生產(chǎn)設(shè)計(jì)靈活，對(duì)市場(chǎng)新興需求反應(yīng)迅速，轉(zhuǎn)型快2）芯片設(shè)計(jì)功能的實(shí)現(xiàn)受晶圓廠工藝能力的限制3）研發(fā)存在無(wú)法快速流片驗(yàn)證的風(fēng)險(xiǎn)低投入，集中資源投入到芯片設(shè)計(jì)低，行業(yè)需求緊張時(shí)面臨供應(yīng)不穩(wěn)定和價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)Fabless模式

芯片設(shè)計(jì)、產(chǎn)品銷售低?持續(xù)的研發(fā)投入，保持領(lǐng)先且快速的研發(fā)和設(shè)計(jì)能力是Fabless模式企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)供應(yīng)鏈的嚴(yán)格把控是實(shí)現(xiàn)核心產(chǎn)品穩(wěn)定量產(chǎn)的關(guān)鍵。16資料來(lái)源：中泰證券研究所2）芯片的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新?

芯片的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新?

MEMS

傳感器生產(chǎn)流程?

明皜傳感產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程MEMS芯片結(jié)構(gòu)可靠性與質(zhì)量性能確認(rèn)MEMS晶圓流片設(shè)計(jì)?芯片設(shè)計(jì)晶圓中測(cè)MEMS晶圓制造、（CP測(cè)試）晶圓級(jí)封裝ASIC和MEMSASIC晶圓驗(yàn)證測(cè)試合封??芯片設(shè)計(jì)過(guò)程：根據(jù)產(chǎn)品定義，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝制程確認(rèn)，隨后進(jìn)行晶圓流片以確認(rèn)可靠性和質(zhì)量性能，根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修正和調(diào)整工藝制程；由于MEMS傳感器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，品質(zhì)控制難度較大；因此對(duì)于從方案設(shè)計(jì)，到工藝及設(shè)計(jì)驗(yàn)證，兼容制造的全過(guò)程技術(shù)積累尤為重要，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)各工藝流程的優(yōu)化。17資料來(lái)源：明皜傳感招股說(shuō)明書(shū)，中泰證券研究所芯動(dòng)聯(lián)科：國(guó)產(chǎn)高性能MEMS陀螺儀領(lǐng)銜者?

芯動(dòng)聯(lián)科?

相較國(guó)內(nèi)其他企業(yè)，公司高性能MEMS陀螺儀的研發(fā)起步較早，2015年初代產(chǎn)品研制成功后，陸續(xù)在2017、2019年量產(chǎn)二、三代高性能MEMS陀螺儀，是少數(shù)可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)的企業(yè)，此類產(chǎn)品具有小型化、高集成、低成本的優(yōu)勢(shì)，核心性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。MEMS陀螺儀營(yíng)收（百萬(wàn)元）182.91YOY2001801601401201008070%60%50%40%30%20%10%0%58%133.0941%80.4737%84.3624%67.95201960402002020202120222023H1??公司MEMS陀螺儀業(yè)務(wù)收入逐年增長(zhǎng)，2023年H1該業(yè)務(wù)占總營(yíng)收比例接近八成。??公司高性能MEMS陀螺儀產(chǎn)品覆蓋消費(fèi)級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)、導(dǎo)航級(jí)，應(yīng)用領(lǐng)域包括車輛、飛行器的慣性導(dǎo)航和平臺(tái)穩(wěn)定，已經(jīng)微納衛(wèi)星的姿態(tài)感知和機(jī)器人的狀態(tài)監(jiān)測(cè)；根據(jù)YoleIntelligence統(tǒng)計(jì)，2021年MEMS陀螺儀覆蓋工業(yè)級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域，其中在工業(yè)級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)接近86%的市場(chǎng)份額，在戰(zhàn)術(shù)級(jí)和導(dǎo)航級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域，激光、光纖陀螺儀分別占據(jù)了78%和

92%的市場(chǎng)份額。隨著高性能MEMS陀螺儀技術(shù)成熟度提升，應(yīng)用場(chǎng)景逐步拓寬，有望進(jìn)一步滲透至以激光、光纖陀螺儀為主導(dǎo)的戰(zhàn)術(shù)、導(dǎo)航級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域。18資料來(lái)源：芯動(dòng)聯(lián)科招股說(shuō)明書(shū)，中泰證券研究所芯動(dòng)聯(lián)科：國(guó)產(chǎn)高性能MEMS陀螺儀領(lǐng)銜者?

芯動(dòng)聯(lián)科?

高性能MEMS陀螺儀產(chǎn)品達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平?

持續(xù)進(jìn)行研發(fā)投入，維持核心競(jìng)爭(zhēng)力MEMS設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)電路設(shè)計(jì)零偏穩(wěn)定性預(yù)計(jì)投入/萬(wàn)公司型號(hào)特點(diǎn)重點(diǎn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)展元分立電路，開(kāi)環(huán)控制工作模式ASIC電路，開(kāi)環(huán)控制工作模式HG4930設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)：雙質(zhì)量塊音叉結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)正交誤差補(bǔ)償Honeywell0.25°/h1.1°/h國(guó)內(nèi)首款小尺寸（6*8*3mm）、低功耗單片集成

Z軸、三軸

MEMS陀螺儀，用于自動(dòng)駕駛、機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等工業(yè)級(jí)陀螺儀6,630開(kāi)發(fā)階段ADIS16547設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)：雙質(zhì)量塊音叉結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)正交誤差補(bǔ)償ADI可實(shí)現(xiàn)正交誤差補(bǔ)償，模態(tài)匹配，

0.021°/h自校準(zhǔn)高性能Z軸MEMS陀螺儀

4代下一代導(dǎo)航級(jí)Z軸MEMS陀螺儀，比目前在售最高性能陀螺指標(biāo)提升一個(gè)量級(jí)NorthropGrumman設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)：四質(zhì)量塊音叉結(jié)構(gòu)在研在研2,880驗(yàn)證階段全硅MEMS芯片工藝，可實(shí)現(xiàn)正交誤差補(bǔ)償，模態(tài)匹配，標(biāo)度因素自補(bǔ)償，自校準(zhǔn)，耦合消除MEMS慣性導(dǎo)航系統(tǒng)3,9506,450L3+自動(dòng)駕駛的六軸慣性測(cè)量單元自動(dòng)駕駛的高性能

MEMSIMU開(kāi)發(fā)階段開(kāi)發(fā)階段陀螺儀33設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)：四質(zhì)

ASIC電路，芯動(dòng)聯(lián)科

系列

量塊全解耦音叉

開(kāi)環(huán)控制工HC-L20.05°/h結(jié)構(gòu)作模式功能安全

6軸

IMU??根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，全球高性能MEMS慣性產(chǎn)品市場(chǎng)份額集中在Honeywell、

ADI、

NorthropGrumman，

三

家

分

別

占

據(jù)34%/13%/8%，公司高性能MEMS陀螺儀在性能指標(biāo)上相較國(guó)際領(lǐng)先品牌具備一定的競(jìng)爭(zhēng)力；持續(xù)加大研發(fā)投入：?

1）現(xiàn)有產(chǎn)品性能提升，開(kāi)發(fā)四代陀螺儀，目標(biāo)實(shí)現(xiàn)高精度、高可靠、小型化的導(dǎo)航系統(tǒng)；六軸IMU產(chǎn)品已對(duì)某知名智能電動(dòng)汽車客戶進(jìn)行A樣交付，規(guī)劃于2024年量產(chǎn)，預(yù)計(jì)主要兩個(gè)品牌年用量在10萬(wàn)套以上；同時(shí)對(duì)某無(wú)人駕駛應(yīng)用領(lǐng)域的客戶，已完成項(xiàng)目定點(diǎn)和小批量交付。?

2）拓寬產(chǎn)品豐富度，重點(diǎn)投入方向?yàn)檐囈?guī)級(jí)MEMS陀螺儀、IMU產(chǎn)品，應(yīng)用于自動(dòng)駕駛、機(jī)器人等領(lǐng)域；在研項(xiàng)目涵蓋壓力傳感器、FM加速度計(jì)、光衰減器微鏡等品類。19資料來(lái)源：芯動(dòng)聯(lián)科招股說(shuō)明書(shū)，YoleIntelligence，中泰證券研究所芯動(dòng)聯(lián)科：國(guó)產(chǎn)高性能MEMS陀螺儀領(lǐng)銜者?

芯動(dòng)聯(lián)科?

縱向拓展封裝領(lǐng)域，完善公司產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，降低產(chǎn)品成本項(xiàng)目投入MEMS器件封裝測(cè)試基地建設(shè)項(xiàng)目總投資

約2.22億元，其中固定資產(chǎn)等長(zhǎng)期資產(chǎn)合計(jì)約1.77億元，占比約

80%預(yù)期規(guī)劃建成到投產(chǎn)共計(jì)

3年1）建設(shè)一條先進(jìn)封裝生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)慣性傳感器和壓力傳感器的封裝生產(chǎn)，并可實(shí)現(xiàn)定制化封裝；2）提升公司現(xiàn)有測(cè)試技術(shù)水平，購(gòu)置新設(shè)備、研發(fā)新技術(shù)，使公司具備圓片級(jí)的測(cè)試能力3）擴(kuò)大測(cè)試產(chǎn)線的產(chǎn)能，建設(shè)測(cè)試產(chǎn)線以及擴(kuò)大現(xiàn)有產(chǎn)品測(cè)試產(chǎn)能，進(jìn)而與封裝產(chǎn)線的產(chǎn)能匹配?

MEMS封裝截面示意圖?引線鍵合封裝?

MEMS產(chǎn)品封裝涉及晶圓切割、芯片貼片、引線鍵合、蓋殼等工序，屬于產(chǎn)業(yè)鏈后端工序，但卻對(duì)產(chǎn)品的尺寸、形態(tài)以及性能影響較大，決定產(chǎn)品能否與應(yīng)用終端實(shí)現(xiàn)更好融合；??公司MEMS器件封裝測(cè)試基地建設(shè)項(xiàng)目已經(jīng)完成備案工作，相較于封裝代工廠商，只面向自身產(chǎn)品需求，能夠保障公司產(chǎn)品出貨的及時(shí)性，同時(shí)，通過(guò)將產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)與封裝工序反復(fù)調(diào)試，相互契合，能夠提高生產(chǎn)效率；?由于MEMS傳感器的封裝設(shè)計(jì)高度定制化，將封裝工序委外的Fabless廠家，在面對(duì)市場(chǎng)的新需求、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)，可能存在封裝代工廠對(duì)新產(chǎn)品的封裝需求響應(yīng)速度較慢，由于產(chǎn)線參數(shù)調(diào)整造成高廢品率和高成本等問(wèn)題。本項(xiàng)目落成后，公司將具備規(guī)?；姆庋b、測(cè)試能力，產(chǎn)業(yè)鏈得到進(jìn)一步完善，在對(duì)產(chǎn)品的交付能力增強(qiáng)的同時(shí)，提高產(chǎn)品質(zhì)量的把控力，通過(guò)規(guī)模化也可以大幅降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，進(jìn)一步提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。20資料來(lái)源：武漢大學(xué)工業(yè)科學(xué)研究院，芯動(dòng)聯(lián)科招股說(shuō)明書(shū)，中泰證券研究所明皜傳感：先進(jìn)的工藝平臺(tái)&穩(wěn)定可靠的供應(yīng)鏈?

明皜傳感（蘇州固锝持股21.63%）?

公司晶圓級(jí)3DMEMS-CMOS微加工工藝?

構(gòu)建加工工藝平臺(tái)??公司的MEMS加速度計(jì)由CMOS襯底、MEMS機(jī)械結(jié)構(gòu)和晶圓級(jí)封裝硅帽三片硅晶一體成型制成，中間MEMS機(jī)械結(jié)構(gòu)層將運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙葑兓?，電容信?hào)通過(guò)硅通孔傳遞到

CMOS襯底中；??平臺(tái)賦予車規(guī)級(jí)加速計(jì)產(chǎn)品高一致性、高良率和低失效率，已順利導(dǎo)入東軟集團(tuán)、比亞迪等汽車級(jí)客戶；產(chǎn)品逐步豐富：基于三維MEMS-CMOS微加工工藝的平臺(tái)，可滿足包括加速度計(jì)、陀螺儀、IMU等多種

MEMS慣性傳感器的研發(fā)與生產(chǎn)需求，平臺(tái)與設(shè)計(jì)協(xié)同優(yōu)化，有望在加快產(chǎn)品迭代開(kāi)發(fā)的同時(shí)降低研發(fā)成本；實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)

8寸

CMOS晶圓生產(chǎn)工藝與

MEMS晶圓生產(chǎn)工藝的兼容，屬于區(qū)別于模組式封裝的3D封裝工藝，可以把寄生電容電阻做到最小化，在減少封裝金線，降低成本的同時(shí)，還可以給芯片更多設(shè)計(jì)空間。?目前已成功開(kāi)發(fā)MEMS陀螺儀及IMU六軸傳感器整合技術(shù)，完成初次流片。21資料來(lái)源：明皜傳感招股說(shuō)明書(shū)，中泰證券研究所明皜傳感：先進(jìn)的工藝平臺(tái)&穩(wěn)定可靠的供應(yīng)鏈?

明皜傳感?

供應(yīng)鏈穩(wěn)定可靠模式研發(fā)設(shè)計(jì)晶圓加工封裝測(cè)試MEMS\ASIC芯片設(shè)計(jì)、封裝設(shè)計(jì)、工藝方案開(kāi)發(fā)MEMS晶圓加工ASIC晶圓加工設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的技術(shù)積累涉及平臺(tái)與

擁有工藝團(tuán)隊(duì)，自研的制造工藝平臺(tái)技術(shù)已成熟應(yīng)用于國(guó)際知結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)、工藝及設(shè)計(jì)驗(yàn)證、

名晶圓代工廠；兼容制造三大環(huán)節(jié)，公司基于此持續(xù)進(jìn)行產(chǎn)品的迭代和改善，構(gòu)

可基于晶圓代工廠既有的產(chǎn)線資源對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化開(kāi)發(fā)，亦可建完善的產(chǎn)品研發(fā)體系，提升產(chǎn)

基于自有的工藝平臺(tái)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)品良率深度參與封裝測(cè)試與封裝生產(chǎn)環(huán)節(jié)的技術(shù)開(kāi)發(fā)；公司模式通過(guò)自建定制化測(cè)試產(chǎn)線完成芯片測(cè)試，優(yōu)化測(cè)試效率VIS、臺(tái)積電（MEMS晶圓、光罩

）納芯微（中測(cè)后的

ASIC晶圓）蘇州固锝（封裝、測(cè)試服務(wù)等）日月新（封裝服務(wù)）合作方——與納芯微簽訂定制化開(kāi)發(fā)合同，

蘇州固锝為公司股東，持股涉及芯片設(shè)計(jì)版圖保護(hù)及排他性

21.63%相關(guān)合同—?區(qū)別于傳統(tǒng)

Fabless模式，公司深度參與晶圓制造過(guò)程中制造工藝平臺(tái)的搭建與優(yōu)化，專注芯片開(kāi)發(fā)的同時(shí)也在制造工藝領(lǐng)域持續(xù)研發(fā)與突破，實(shí)現(xiàn)芯片設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)的協(xié)同。22資料來(lái)源：明皜傳感招股說(shuō)明書(shū)，中泰證券研究所華依科技：IMU慣導(dǎo)產(chǎn)品有望放量?

華依科技?

公司2018