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MEMS 汽車傳感器市場(chǎng)的主要玩家？
微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)是一種微型設(shè)備技術(shù)，尤其是那些帶有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的設(shè)備，以及用于各種汽車應(yīng)用的電子元件。按具體產(chǎn)品類型劃分，主要分為輪胎壓力傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油傳感器、燃燒傳感器、燃油噴射和燃油泵傳感器等類型，通過各種供應(yīng)商向全球提供解決方案和產(chǎn)品。特別是MEMS陀螺儀在提高車輛安全性能方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。隨著自動(dòng)駕駛的發(fā)展，對(duì)于基于安全的應(yīng)用，對(duì)這種傳感器的需求預(yù)計(jì)將成倍增長(zhǎng)，并在市場(chǎng)上創(chuàng)造機(jī)會(huì)。
MEMS汽車傳感器市場(chǎng)的主要參與者，來源：Mordor Intelligence
根據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)Mordor Intelligence的數(shù)據(jù)，MEMS汽車傳感器市場(chǎng)在2018年至2028年研究期內(nèi)呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)。未來5年，該市場(chǎng)預(yù)計(jì)將以14.61%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。在各地區(qū)中，亞太地區(qū)在2018年至2028年期間的復(fù)合年增長(zhǎng)率最高，且在2021年占有最大市場(chǎng)份額。該市場(chǎng)的主要參與者包括STMicroelectronics NV、Panasonic Corporation、Robert Bosch GmbH、Analog Devices Inc.和Infineon Technologies AG等公司。這些公司在MEMS汽車傳感器領(lǐng)域具有顯著的市場(chǎng)份額和影響力。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，尤其是低端產(chǎn)品領(lǐng)域，許多國(guó)內(nèi)企業(yè)憑借價(jià)格優(yōu)勢(shì)迅速崛起，逐漸在市場(chǎng)份額上占據(jù)一定地位。然而，高端產(chǎn)品市場(chǎng)仍然被國(guó)外企業(yè)所主導(dǎo)，他們?cè)诩夹g(shù)和品質(zhì)上占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。此外，新興市場(chǎng)對(duì)汽車傳感器的需求不斷擴(kuò)大，給行業(yè)帶來了更多的商機(jī)。不少企業(yè)國(guó)內(nèi)企業(yè)如美泰電子、矽睿以及芯感智等正逐步在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)嶄露頭角。
2019 年3月，歐盟委員會(huì)宣布修訂《通用安全條例》，將自動(dòng)駕駛安全技術(shù)作為歐洲制造車輛的強(qiáng)制性要求，以降低該地區(qū)的事故水平。嚴(yán)格的法規(guī)正在推動(dòng)汽車供應(yīng)商實(shí)施最新的MEMS 陀螺儀系統(tǒng)。這為市場(chǎng)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。
與分立式傳感器等效物相比，MEMS傳感器通常尺寸更小、成本更低、功耗更低。此外，它們可以將信號(hào)調(diào)節(jié)電路集成在同一個(gè)半導(dǎo)體封裝中。從全球MEMS的應(yīng)用領(lǐng)域來看，MEMS市場(chǎng)主要依賴占總市場(chǎng)62%的消費(fèi)應(yīng)用和占總市場(chǎng)16%的汽車產(chǎn)業(yè)。在汽車領(lǐng)域，受到汽車電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化和共享化的影響，原來70萬人民幣等級(jí)的燃油車才會(huì)搭載的電控懸掛，一套系統(tǒng)要搭載3~5顆的加速度傳感器，在5年之內(nèi)可以下沉到20萬級(jí)，這一個(gè)很大的增量。此外，電動(dòng)車對(duì)舒適性的應(yīng)用要求普遍很高，搭載欲望更大，所以某種程度上會(huì)帶來更多的增量。
車規(guī)級(jí)MEMS的國(guó)產(chǎn)替代現(xiàn)狀
隨著自動(dòng)駕駛和智能網(wǎng)聯(lián)汽車的高速發(fā)展，MEMS傳感器逐漸成為汽車傳感器的主要部件。在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，安全和可靠性至關(guān)重要，而MEMS慣性傳感器（IMU）在這方面發(fā)揮著重要作用。IMU主要用于檢測(cè)加速度和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，包括加速度計(jì)和角速度計(jì)（陀螺儀）。提高陀螺儀精度和降低成本是傳感器行業(yè)的目標(biāo)。自動(dòng)駕駛車輛定位精度要求很高，需要精確的IMU性能，尤其是在Z軸或偏航陀螺儀方面。
IMU是自動(dòng)駕駛應(yīng)用中關(guān)鍵的傳感器之一，可測(cè)量運(yùn)動(dòng)、加速度和旋轉(zhuǎn)速度，不受信號(hào)干擾和環(huán)境條件影響。IMU傳感器集成了多種元件來測(cè)量運(yùn)動(dòng)和方向，其技術(shù)進(jìn)步可提高自動(dòng)駕駛車輛的定位精度和安全性。目前，國(guó)產(chǎn)MEMS IMU傳感器和融合算法不斷提升，縮小與國(guó)外產(chǎn)品的差距，大規(guī)模商業(yè)化部署指日可待。
自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中，IMU數(shù)據(jù)與GPS、視覺等系統(tǒng)融合可填補(bǔ)GPS更新間隙，保障車輛安全運(yùn)行。IMU數(shù)據(jù)始終可用，是自主車輛系統(tǒng)的重要組成部分，可應(yīng)對(duì)具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境。
“在去年我們這款六軸的IMU，出貨量已經(jīng)達(dá)到上百萬，去年大概70多萬套，目前國(guó)內(nèi)主流車廠自動(dòng)駕駛高精度定位模塊，基本上90%以上都是我們做的?！?美泰電子市場(chǎng)經(jīng)理張星輝表示，IMU是美泰電子第一款涉足汽車領(lǐng)域的產(chǎn)品，主要應(yīng)用于高精度的定位模塊。在此之前車廠都是用價(jià)格昂貴的高精度光纖陀螺來做，不具備量產(chǎn)條件。用MEMS來做有體積小、價(jià)格低、批量化的優(yōu)勢(shì)，相對(duì)來說缺點(diǎn)就是精度較低。后來這種模塊逐漸融合了車輛的行駛數(shù)據(jù)以及慣性的六軸IMU逐漸變成了組合導(dǎo)航，憑借其優(yōu)勢(shì)在2020年迎來了爆發(fā)。張星輝表示，未來汽車慣性傳感器趨勢(shì)包括數(shù)據(jù)共享、傳感器融合、集成化和小型化。車廠希望做傳感器融合，將多個(gè)功能的慣性傳感器替換為集成式六軸IMU，實(shí)現(xiàn)功能不減少的情況下，降低數(shù)量、提高可靠性。他同時(shí)認(rèn)為，未來整車價(jià)值量不會(huì)改變，而是將多個(gè)傳感器的功能集成到高精度六軸IMU上，降低數(shù)量并實(shí)現(xiàn)信號(hào)共享。
在汽車領(lǐng)域，上海矽?？萍嫉漠a(chǎn)品主要包括磁角度傳感器，電流傳感器和霍爾開關(guān)三個(gè)產(chǎn)品線。其中矽睿在磁角度傳感器領(lǐng)域有5年的主機(jī)廠量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，覆蓋電子換擋器，電子節(jié)氣門，EGR,油門踏板，車身高度，SAS,EPS電機(jī)位置等主流細(xì)分應(yīng)用，是目前國(guó)產(chǎn)汽車角度傳感器種最大的供應(yīng)商。在電流傳感器部分，矽睿在國(guó)內(nèi)新能源汽車頭部主機(jī)廠OBC應(yīng)用上占據(jù)了60%以上的市場(chǎng)份額。在電機(jī)主驅(qū)逆變器應(yīng)用上，矽睿是國(guó)內(nèi)唯一一家能提供C-CORE和IMC兩種類型的電流傳感器供應(yīng)商。
無錫芯感智半導(dǎo)體有限公司憑借技術(shù)實(shí)力和創(chuàng)新能力迅速崛起，逐步擴(kuò)展到紅外、流量、氣體、轉(zhuǎn)速、電流等產(chǎn)品系列，并設(shè)立汽車事業(yè)部專門負(fù)責(zé)汽車相關(guān)傳感器應(yīng)用開發(fā)。芯感智針對(duì)傳統(tǒng)燃油車和新能源車開發(fā)了多款傳感器產(chǎn)品系列，包括燃油蒸汽壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力等傳感器。新能源車方面，產(chǎn)品包括電池包失熱壓力監(jiān)測(cè)、熱管理壓力傳感器、電池電流傳感器等。芯感智在新能源車領(lǐng)域也重點(diǎn)研發(fā)推出CO2氣體模組和電流傳感器，關(guān)注新能源相關(guān)應(yīng)用。已推出GZP6181A液冷壓力變送器、GZC6201電流傳感器等產(chǎn)品，并計(jì)劃未來兩年內(nèi)實(shí)現(xiàn)大幅度增長(zhǎng)。公司汽車研發(fā)團(tuán)隊(duì)規(guī)模已達(dá)30余人。為提高產(chǎn)能和降低成本，創(chuàng)建了三個(gè)子公司分別負(fù)責(zé)研發(fā)、封測(cè)和模組全產(chǎn)業(yè)鏈運(yùn)作，以快速響應(yīng)市場(chǎng)需求并優(yōu)化工藝。
汽車電池安全檢測(cè)，壓力還是煙霧傳感器？
在新能源汽車領(lǐng)域，電池安全監(jiān)測(cè)成為了一個(gè)重要的話題，以往各廠商大多采用壓力傳感器來進(jìn)行電池檢測(cè)。在傳統(tǒng)燃油車中，MEMS壓力傳感器被廣泛應(yīng)用于變速箱和發(fā)動(dòng)機(jī)的變速箱壓力檢測(cè)等方面。這些傳感器可以通過精準(zhǔn)的壓力測(cè)量和監(jiān)控，確保發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱的順暢運(yùn)行，提高整個(gè)車輛的性能和耐用性。
在新能源車領(lǐng)域，MEMS壓力傳感器的應(yīng)用也日益重要。比如，熱泵空調(diào)壓力溫度復(fù)合傳感器，可以精準(zhǔn)地監(jiān)測(cè)熱泵的壓力和溫度，確保熱泵系統(tǒng)的正常運(yùn)行。此外，MEMS壓力傳感器還可以應(yīng)用于電池管理系統(tǒng)中的壓力檢測(cè)。這些傳感器可以用來監(jiān)測(cè)電池中的氣體壓力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決潛在的故障和危險(xiǎn)，確保電池系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
目前美泰電子的壓力傳感器主要針對(duì)兩個(gè)檢測(cè)方向，一個(gè)是燃油車變速箱和發(fā)動(dòng)機(jī)的變速箱壓力；另一個(gè)是新能源車的熱泵空調(diào)壓力溫度復(fù)合傳感器。相對(duì)來說，胎壓檢測(cè)由于目前成本已經(jīng)做到非常低，競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，美泰電子目前并沒有涉足該領(lǐng)域。
與其它友商不同，ADI主要通過采用煙霧傳感技術(shù)等方法來解決電池安全問題。ADI工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)市場(chǎng)經(jīng)理祝臻表示，電池安全是不可回避的話題，遲早是要找出各種方法。傳感技術(shù)可以用來監(jiān)測(cè)電池的壓力、溫度、濕度、煙霧等多種因素，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池異常并采取相應(yīng)措施。對(duì)于電池的安全性檢測(cè)，以前主要采用的是壓力傳感器，因?yàn)樵跓崾Э禺惓５臅r(shí)候，電池會(huì)釋放大量的氣體，壓力傳感器可以監(jiān)測(cè)這種情況。但是隨著磷酸鐵鋰電池的廣泛應(yīng)用，壓力傳感器未必能夠監(jiān)測(cè)得到電池異常情況，因?yàn)榱姿徼F鋰電池在熱失控異常時(shí)，它的釋放壓力過程是非常緩慢的。因此，ADI尋找了另外一種解決方案，即采用煙霧傳感器監(jiān)測(cè)電池的異常情況。在熱失控時(shí)，電池會(huì)產(chǎn)生煙霧，不管是微小的煙霧，還是大量的煙霧，ADI都可以通過信號(hào)調(diào)理等技術(shù)手段，快速地監(jiān)測(cè)出來并及時(shí)匯報(bào)給車主或者做集中控制的過程，從而保障了電池的安全性。
除了電池安全，傳感技術(shù)在汽車領(lǐng)域還有其他應(yīng)用。比如，雷達(dá)技術(shù)可以用于汽車的自動(dòng)駕駛，以便更精準(zhǔn)地感知周圍環(huán)境和障礙物，從而實(shí)現(xiàn)更高效和安全的行駛。在汽車的連接方面，ADI也做了很多工作。汽車中有很大一塊是金屬線和控制線，以前比較多的是一些專用的線，后來ADI通過解決音頻/視頻信號(hào)傳輸方案，包括有線和無線的，使得汽車上的連接更加高效和智能化。
點(diǎn)評(píng)：國(guó)產(chǎn)替代的機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)
通過此次采訪，筆者發(fā)現(xiàn)到國(guó)內(nèi)廠商已經(jīng)逐漸滲透MEMS傳感器的各個(gè)領(lǐng)域，并對(duì)國(guó)外品牌實(shí)現(xiàn)了部分國(guó)產(chǎn)替代。在某些領(lǐng)域如IMU、壓力傳感器國(guó)產(chǎn)品牌已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的替代。究其原因，近年來隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，車廠對(duì)于成本控制的要求越來越高。另一方面，國(guó)產(chǎn)MEMS傳感器的技術(shù)和指標(biāo)上升也很快。
不過相對(duì)來說，車廠最關(guān)心的一個(gè)是價(jià)格，另一個(gè)則是裝車經(jīng)歷，這方面對(duì)國(guó)產(chǎn)廠商是一大挑戰(zhàn)。
“從0到1是最難的，因?yàn)槊恳粋€(gè)車廠都會(huì)問你：在哪里裝過，你有什么裝車經(jīng)歷，你只能說我的裝車經(jīng)歷是0或者在哪里還正在驗(yàn)證，這時(shí)候通常車廠會(huì)拒絕和你繼續(xù)溝通。”對(duì)于國(guó)產(chǎn)傳感器廠商來說，實(shí)現(xiàn)第一次裝車往往是最難的。好在隨著前兩年汽車供應(yīng)鏈的緊缺，無奈之下，車廠給了大量國(guó)產(chǎn)傳感器廠商從0到1的機(jī)會(huì)。
另一方面，國(guó)產(chǎn)傳感器的可靠性和品質(zhì)的提升，也得益于大部分采用自建產(chǎn)線的IDM模式，自建產(chǎn)線可以讓企業(yè)更好地控制生產(chǎn)過程，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，自建產(chǎn)線還有助于保護(hù)企業(yè)的技術(shù)秘密，防止核心技術(shù)外泄。對(duì)于汽車傳感器企業(yè)來說，如何選擇自建產(chǎn)線和代工合作取決于企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略、市場(chǎng)需求和成本控制需求。建議企業(yè)在權(quán)衡各種因素后，選擇適合自身發(fā)展的產(chǎn)線模式。
最后，隨著無人駕駛、電動(dòng)汽車等新興技術(shù)的興起，汽車傳感器行業(yè)將迎來更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。未來的趨勢(shì)將是傳感器的高集成度、小型化、多功能化和低功耗化。汽車傳感器行業(yè)的發(fā)展前景廣闊，但挑戰(zhàn)和機(jī)遇并存。只有抓住市場(chǎng)機(jī)遇，不斷創(chuàng)新，積極應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，才能在汽車傳感器行業(yè)中脫穎而出。
