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近年來，隨著汽車“三化”（智能化、電動化、網(wǎng)絡(luò)化）的發(fā)展持續(xù)擴大，汽車電子配置不斷增加，如電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、ABS防抱死系統(tǒng)和電子油門踏板等，磁傳感器在汽車領(lǐng)域的使用數(shù)量顯著增加。磁傳感器在汽車中主要用于測量車速、輪速、曲軸位置、凸輪軸位置等，關(guān)鍵應(yīng)用包括ABS系統(tǒng)和電動汽車的電機控制。
磁傳感器主要分類
車規(guī)級磁傳感器，來源：多維科技官網(wǎng)
磁傳感器芯片是指將磁場、電流、應(yīng)力應(yīng)變、溫度、光等因素作用下引起敏感元件磁性能的變化轉(zhuǎn)換成電信號。磁傳感器與其他傳感器相比，其主要優(yōu)勢包括：
無需接觸測量：減少了設(shè)備的物理磨損，提高了測量精度和設(shè)備的可靠性。
環(huán)境適應(yīng)性強：能夠在灰塵、濕氣、振動等惡劣條件下穩(wěn)定工作。
成本效益：與其他類型傳感器相比，磁傳感器由于其長壽命和高可靠性，具有更高的性價比。
隨著汽車智能化和功能安全需求的提升，這些傳感器不僅提高了汽車的性能和安全性，而且由于其非接觸的測量方式，減少了系統(tǒng)的磨損，延長了使用壽命。
磁傳感器技術(shù)分類，來源：與非網(wǎng)研究院整理
根據(jù)其技術(shù)原理，磁傳感器大致可以分為以下幾種：
霍爾效應(yīng)示意圖，來源：賽卓電子招股書
霍爾效應(yīng)傳感器：利用霍爾效應(yīng)測量磁場強度，廣泛應(yīng)用于位置、速度和電流檢測。
磁阻式傳感器：包括AMR、GMR和TMR技術(shù)，這些傳感器根據(jù)材料的電阻值隨磁場變化來檢測磁場的強度。
電磁感應(yīng)傳感器：基于法拉第電磁感應(yīng)定律，用于測量磁場的動態(tài)變化。
磁集成傳感器：整合多種磁感應(yīng)技術(shù)，提供更復(fù)雜的功能和更高的測量精度。
霍爾傳感器以其低成本、高可靠性和寬溫度范圍的特性，在汽車和工業(yè)應(yīng)用中占據(jù)主導(dǎo)地位。而磁阻傳感器則因其高靈敏度和精確度，在需要高性能的應(yīng)用場景中得到應(yīng)用。
磁傳感器功能分類，來源：與非研究院整理
各類功能的磁傳感器，來源：Yole
根據(jù)不同類型功能的需求，磁傳感器可分為速度傳感器、位置傳感器、電流傳感器、電子羅盤等，其中速度傳感器通過檢測轉(zhuǎn)動的部件產(chǎn)生的磁場強弱變化來測量速度和方向，主要用于汽車領(lǐng)域，包括凸輪軸、曲軸、變速箱和輪速（ABS防抱死制動系統(tǒng)）；位置傳感器主要用于感應(yīng)線性或旋轉(zhuǎn)運動，且傳感器輸出電壓與外部磁場的強弱通常成線性關(guān)系；開關(guān)位置傳感器通過外部磁場的強弱控制輸出端的導(dǎo)通或關(guān)斷，并可以配合速度、方向檢測組合成解決方案；電流傳感器可以通過檢測通電電流線周圍產(chǎn)生的磁場，進而檢測電流量；電子羅盤是利用地磁場來定北極的一種方法，廣泛應(yīng)用于航空、航天、機器人、航海、車輛自主導(dǎo)航等領(lǐng)域。
磁傳感器在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用示例，來源：與非研究院整理
在汽車領(lǐng)域，磁傳感器的應(yīng)用非常廣泛，幾乎覆蓋了從發(fā)動機管理系統(tǒng)到安全系統(tǒng)的各個方面,大致包括：
速度和位置檢測：磁傳感器用于檢測車輪速度（防抱死制動系統(tǒng)）、曲軸和凸輪軸的位置、變速箱的齒輪位置等關(guān)鍵參數(shù)。位置和速度傳感器常用于檢測汽車各部件如曲軸、凸輪軸的位置和速度，這對于精確控制燃油注入和點火時機至關(guān)重要。利用磁傳感器監(jiān)測汽車的動態(tài)行為，如車輪速度和剎車力度，以幫助維持車輛穩(wěn)定。
電流檢測：監(jiān)測汽車電系統(tǒng)中的電流，確保電池管理系統(tǒng)的效率和安全。如電動和混合動力汽車中電機和電池管理系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。
導(dǎo)航定位：利用地磁場進行定位，應(yīng)用于汽車導(dǎo)航系統(tǒng)。
汽車技術(shù)的進步導(dǎo)致磁性速度傳感器在汽車應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。除了霍爾效應(yīng)輪速傳感器外，自動變速器速度傳感器和磁性曲軸速度傳感器還監(jiān)測發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)速。發(fā)動機管理系統(tǒng)使用這些數(shù)據(jù)來控制基本的發(fā)動機部件，例如燃油的點火和流量。同樣，凸輪軸速度傳感器調(diào)節(jié)發(fā)動機活塞和氣門之間的關(guān)系，這對于向發(fā)動機噴射燃油和釋放廢氣至關(guān)重要。
磁傳感器國產(chǎn)化率不足10%
全球磁傳感器市場正處于快速發(fā)展階段，尤其是在汽車電子領(lǐng)域中的應(yīng)用推動市場規(guī)模的持續(xù)增長。中國作為重要的市場參與者，其在全球磁傳感器市場中的角色預(yù)計將更加顯著，國內(nèi)廠商的市場份額和技術(shù)水平有望在未來幾年得到顯著提升。
2016年-2027年磁傳感器市場規(guī)模（億美元），來源：Yole
2021年-2027年磁傳感器應(yīng)用領(lǐng)域市場規(guī)模（億美元），來源：Yole
在全球磁傳感器市場中，持續(xù)的技術(shù)進步與應(yīng)用領(lǐng)域的擴展是主導(dǎo)市場增長的重要因素。根據(jù)市場研究機構(gòu)Yole的數(shù)據(jù)，全球磁傳感器市場規(guī)模在2016年為16.40億美元，2021年增至26億美元，預(yù)計到2027年將進一步增長至45億美元，展現(xiàn)出約9.61%的年復(fù)合增長率（CAGR）。這一增長主要得益于汽車電子、工業(yè)自動化以及消費電子產(chǎn)品的不斷發(fā)展。
全球汽車磁傳感器市場規(guī)模，來源：ICV Tank
傳統(tǒng)燃油車與新能源汽車磁傳感器用量及價值量對比，來源：ICV Tank
在汽車領(lǐng)域，磁傳感器的應(yīng)用尤為重要，特別是在新能源汽車的發(fā)展推動下。據(jù)ICVTank數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)燃油車大約使用30個磁傳感器，而在混合動力或純電動汽車中，這一數(shù)字可增至50個。隨著汽車向電氣化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化的趨勢發(fā)展，磁傳感器的使用不僅數(shù)量增多，其單車價值量也由120元增至約250元，顯著提升。這一變化主要由于新能源汽車對于高精度和高可靠性傳感器的需求增加，尤其是在電機控制、電池管理和駕駛輔助系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用。
2022年我國磁傳感器行業(yè)競爭格局，來源：上海市集成電路行業(yè)協(xié)會
此外，中國市場在全球磁傳感器產(chǎn)業(yè)中占據(jù)了重要位置。據(jù)上海市集成電路行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2022年我國磁傳感器行業(yè)前五大廠商為Allegro、Infineon、AKM、TDK和Melexis，市場份額分別為16%、15%、10%、9%和9%。前五大國內(nèi)廠商為矽?？萍?、燦瑞科技、美新半導(dǎo)體、賽卓電子和多維科技，市占率分別為5%、4%、4%、4%和3%。隨國內(nèi)廠商技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)品導(dǎo)入，國產(chǎn)廠商市占率穩(wěn)步提升，2022年已至27%，未來若國內(nèi)廠商技術(shù)水平提高，我國磁傳感器國產(chǎn)化率有望持續(xù)提升。
國內(nèi)市場的發(fā)展同時也面臨著挑戰(zhàn)，國產(chǎn)廠商在全球市場中的份額相對較小。例如，2022年中國磁傳感器芯片市場中，國內(nèi)廠商市場占有率不足10%。然而，隨著技術(shù)的進步和市場的本土化需求增加，預(yù)計國產(chǎn)磁傳感器的份額將逐步提升。
霍爾傳感器作為市場的主流產(chǎn)品，其市場規(guī)模在2022年已達到45.4億元，預(yù)計在2027年將增至87.9億元，CAGR達到14.1%。根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，霍爾效應(yīng)傳感器在磁傳感器市場中的份額達到了67%。這種傳感器在汽車、消費電子和工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如汽車中的位置和速度檢測、智能手機的翻蓋檢測以及工業(yè)設(shè)備的運動控制等。隨著市場對于更小尺寸、更低功耗和更高精度的傳感器需求增加，霍爾傳感器技術(shù)持續(xù)得到優(yōu)化和創(chuàng)新。
磁傳感器技術(shù)趨勢，來源：與非研究院整理
近年來，磁傳感器技術(shù)正迅速朝向高集成度、低功耗和微型化方向發(fā)展。可編程霍爾傳感器、智能霍爾傳感器和微型霍爾傳感器的開發(fā)應(yīng)對了更為嚴苛的應(yīng)用需求。磁傳感器芯片的主要技術(shù)趨勢包括集成化和智能化，將敏感元件、信號處理電路和微處理器組合封裝，有效節(jié)約體積并降低成本；3D三維化技術(shù)能在各種環(huán)境下準確測量位置；高靈敏度則滿足了對微弱磁場探測的需求。
磁傳感器國產(chǎn)玩家盤點
根據(jù)與非研究整理，目前全球磁傳感器芯片主流玩家包括Allegro、英飛凌、AKM、Melexis、TDK等海外廠商，尤其是在車規(guī)磁傳感器領(lǐng)域，海外頭部玩家占據(jù)了市場的主要份額。納芯微、燦瑞科技、賽卓電子、矽?？萍?、艾為電子、芯進電子、美新半導(dǎo)體、多維科技等國內(nèi)廠商亦在積極布局。
部分國產(chǎn)磁傳感器玩家，來源：與非研究院整理
其中值得重點介紹的包括：
賽卓電子
賽卓電子科技（上海）股份有限公司，成立于2011年，是一家位于上海的業(yè)界領(lǐng)先的傳感器芯片供應(yīng)商。公司專注于磁性位置傳感器芯片的研發(fā)和銷售，為汽車電子、工業(yè)控制和交通工具等市場提供基于位置傳感器芯片的解決方案。產(chǎn)品線包括速度傳感器芯片、位置傳感器芯片和電流傳感器芯片，廣泛應(yīng)用于汽車動力及傳動系統(tǒng)、底盤及安全系統(tǒng)等，具備高度的可靠性和安全性。
在技術(shù)創(chuàng)新方面，賽卓電子不斷開發(fā)和改進其磁性齒輪IC，包括自適應(yīng)和差分式兩大類速度檢測以及速度帶方向檢測功能。這些傳感器芯片可以提供兩線電流型輸出接口或三線電壓型輸出接口，并已通過AEC-Q100車規(guī)認證，確保了其在極端環(huán)境下的穩(wěn)定性和高性能。
賽卓電子的市場競爭力源自于其產(chǎn)品的核心性能指標，在多個參數(shù)上與國際大廠如Infineon、Allegro等基本相當，甚至在部分指標上有所超越。例如，其高速磁編碼器芯片在精度、工作電壓范圍、磁場范圍、ESD等級等方面均顯示出較高的性能。
賽卓電子的磁傳感器產(chǎn)品已被廣泛認證和采用，包括比亞迪、上汽集團、長安汽車等國內(nèi)知名汽車制造商，其產(chǎn)品已實現(xiàn)批量裝車。此外，賽卓電子也在工業(yè)控制領(lǐng)域提供創(chuàng)新的解決方案，如位置開關(guān)、流量、角度和位移等新型傳感器芯片，進一步拓寬了其市場應(yīng)用。
隨著汽車電子業(yè)務(wù)的持續(xù)增長和國內(nèi)汽車半導(dǎo)體市場的快速發(fā)展，賽卓電子正在推動磁傳感器國產(chǎn)替代進程，不斷提升產(chǎn)品的技術(shù)水平和市場競爭力，努力成為車規(guī)級磁傳感器芯片領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)。
燦瑞科技
除了賽卓電子，還有燦瑞科技和納芯微都是在磁傳感器市場表現(xiàn)活躍的企業(yè)，各自擁有獨特的技術(shù)優(yōu)勢和業(yè)務(wù)布局。
其中燦瑞科技自成立以來，專注于磁傳感器技術(shù)的深耕和產(chǎn)品線的不斷擴展。該公司采用“Fabless+封裝測試”的經(jīng)營模式，成功拓寬了產(chǎn)品類別和應(yīng)用領(lǐng)域。燦瑞科技目前已經(jīng)發(fā)展出磁傳感器、電源管理芯片、電機驅(qū)動和光傳感器芯片等四大產(chǎn)品線，并具備全流程的集成電路封裝測試能力。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于智能家居、智能手機、計算機、可穿戴設(shè)備、工業(yè)控制和汽車電子等多個領(lǐng)域。燦瑞科技的客戶群涵蓋格力、美的、JBL、漫步者、?？低?、小米、傳音、華為和三星等眾多知名品牌。
燦瑞科技的磁場傳感器業(yè)務(wù)在國內(nèi)領(lǐng)先，公司憑借其技術(shù)優(yōu)勢，如OCH19605車規(guī)電流磁傳感器，在全溫度范圍內(nèi)可實現(xiàn)1%至2.5%的精度，響應(yīng)時間僅1.6μs，頻帶寬度可達250kHz，表現(xiàn)出高精度、高抗干擾性、快速響應(yīng)和低成本的特點。這使得燦瑞科技在國內(nèi)磁傳感器國產(chǎn)化進程中具有較強的競爭力。
納芯微
納芯微是專注于高性能、高可靠性的模擬和混合信號芯片的公司，其中包括磁傳感器。公司推出了多款適用于汽車電子的磁性傳感器，如用于汽車主驅(qū)電機電流檢測的磁線性電流傳感器，以及車規(guī)級磁開關(guān)和磁輪速傳感器。納芯微的磁電流傳感器主要用于汽車三電系統(tǒng)，特別是OBC和DCDC，其產(chǎn)品如NSM2020和NSM203x系列霍爾電流傳感器提供高精度、快速響應(yīng)和優(yōu)越的溫度補償性能。
納芯微的產(chǎn)品設(shè)計注重創(chuàng)新和市場需求的緊密結(jié)合，公司磁電流傳感器自2022年開始量產(chǎn)。這些產(chǎn)品已被廣泛應(yīng)用于光伏市場，并計劃在2024年進一步擴展至汽車三電系統(tǒng)。此外，公司還在持續(xù)開發(fā)新一代的超低功耗磁開關(guān)產(chǎn)品，旨在提供更高精度的數(shù)字位置解決方案。
納芯微在磁傳感器的研發(fā)和生產(chǎn)方面取得顯著進展，成功推動了新產(chǎn)品的市場化，如基于TMR（隧道磁阻）技術(shù)的超低功耗磁開關(guān)產(chǎn)品。這些產(chǎn)品不僅滿足了工業(yè)電控和光伏逆變器的需求，也逐漸進入了電動汽車市場，對上游的高性能磁傳感器需求日益增長。
總結(jié)
根據(jù)上海市集成電路行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2022年我國磁傳感器國產(chǎn)化率約為27%，而汽車磁傳感器的國產(chǎn)化率不足10%。中國磁傳感器市場的現(xiàn)狀顯示，盡管國產(chǎn)化率有所提高，但高端磁傳感器市場仍然被國外品牌主導(dǎo)。在與國外成熟廠商的競爭中，本土品牌與英飛凌、NXP和Allegro等比仍存在不少差距。國外廠商通常采用IDM模式，與歐洲的大型晶圓廠商進行深度工藝開發(fā)和定制。相比之下，國內(nèi)廠商大多采用Fabless模式，與國內(nèi)晶圓廠合作，在封裝和設(shè)計方面還有較大差距。
盡管技術(shù)上與國際巨頭存在差距，但國產(chǎn)廠商正在奮起直追，加快改善設(shè)計與封裝技術(shù)。在近日舉行的深圳國際傳感器展與應(yīng)用技術(shù)展上，賽卓電子產(chǎn)品事業(yè)部負責人李振超參加了由四方維和傳感器與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟共同發(fā)起的官方直播間。據(jù)李總介紹，目前賽卓電子與國內(nèi)頂尖的封裝企業(yè)合作，共同開發(fā)了新型封裝框架和塑封體，以提高芯片的可靠性。這種深度合作從2016年開始，一直持續(xù)到現(xiàn)在，尤其在2019年至2020年全球芯片短缺的大背景下，賽卓電子憑借先前的技術(shù)積累和生產(chǎn)準備，確保了產(chǎn)品的供貨穩(wěn)定。同時在高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動駕駛技術(shù)領(lǐng)域，賽卓電子的磁傳感器與國外競品的技術(shù)差距已經(jīng)縮短到了2到3年內(nèi)，隨著中國汽車市場的快速發(fā)展，賽卓電子有望進一步縮短差距。
總的來看，對于國產(chǎn)磁傳感器廠商挑戰(zhàn)和機遇并存，未來只要逐漸補齊制造和封測的短板，汽車級磁傳感器市場大有可為。
下載ECAD模型
