通用速度傳感芯片產業市場前瞻

集成電路行業發展趨勢集成電路產業是信息產業的核心，是引領新一輪科技革命和產業變革的關鍵力量。中國是全球重要的集成電路市場。2020年，出臺了《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》，為促進要素資源自由流動、加強知識產權保護、營造公平公正的市場環境、推動集成電路產業實現高質量發展、構建全球合作共贏發展的產業體系奠定了堅實的基礎。在國內全方位、多角度的產業支持下，國內半導體國產化水平不斷提升，特別是2018年以來美國縮緊對華半導體產業制裁，持續加速。在制造端和設備端，國產化率均得到快速提升，自主化產業鏈初具雛形，近5年來IC設計、晶圓制造、封裝測試、設備材料等各環節中均有部分細分賽道的國產化率實現快速提升，不過也需要注意到，在關鍵芯片及設備領域，如芯片端的CPU、GPU、AI芯片、DRAM、DFlash，設備端的光刻機、離子注入設備、過程控制設備等國產化率仍處于較低水平，且是外部制裁所針對重點，有必要對產業進行頂層設計、組織協調，期待相關政策加速產業發展。如今大陸集成電路產業鏈逐步成熟，成電路設計、制造和封測三個子行業的格局也在發生改變，包括設備的自給水平也在不斷上升，這為集成電路的發展提供了一定的產能保障以及技術支持，促使國產芯片自給率不斷上升。中國集成電路產業雖起步較晚，但憑借巨大的市場需求、經濟的穩定發展和有利的政策環境等眾多優勢條件，已成為全球集成電路行業增長的主要驅動力。近年來，隨著消費電子、移動互聯網、汽車電子、工業控制、醫療電子等市場需求的不斷提升，以及國家支持政策的不斷提出，中國集成電路行業發展快速。未來，隨著國家產業政策扶持、供給側改革等宏觀政策貫徹落實，國內集成電路產業將逐步發展壯大，此外，車聯網、物聯網、人工智能等市場的發展，國產芯片的市場發展空間也將進一步擴大。中國集成電路制造市場競爭格局目前我國集成電路裝備研制單位和生產企業約有40余家，主要分布于北京、上海、沈陽等地。中國由于在集成電路制造行業起步較晚，技術工藝水平與國外先進企業有一定差距，在2019年十大集成電路制造企業榜單中，有5家企業是中外合資：三星中國（第一）、英特爾大連（第二）、SK海力士中國（第四）、臺積電中國（第七）、和艦芯片（第八）。本土企業中芯國際、上海華虹、華潤微電子、西安微電子、武漢新芯分別位列第三、第五、第六、第九和第十。集成電路行業的競爭情況目前，國內集成電路設計企業規模相比國外企業仍然較小，核心市場和客戶供應體系進入難度較大，技術能力仍與國外企業具有較大差距，我國集成電路產品主要領域集中在消費類、通信類以及中低端芯片領域。在磁傳感器芯片領域，國外磁傳感器芯片企業憑借多年以來在資金、技術、客戶資源、品牌等方面的積累，形成了巨大的領先優勢。根據Yole研究報告，國外先進磁傳感器芯片供應商Allegro（埃戈羅）、Infineon（英飛凌）、Melexis（邁來芯）、NXP（恩智浦）AKM（旭化成）、Honeywell（霍尼韋爾）、TDK（東京電氣化學）等掌握了大部分市場份額，磁傳感器芯片的國產化率整體較低。在汽車電子領域，根據Yole研究報告，汽車電子為磁傳感器的主要應用領域，市場占比超過50%；全球5家供應商Allegro、Infineon、NXP、Melexis、TDK占有90%以上整個磁傳感器及芯片市場份額，幾乎壟斷市場。在工業領域，磁傳感器芯片應用于工業自動化、新能源領域等諸多應用場景，產品品類規模及覆蓋能力對于市場競爭力有重要影響。集成電路行業投融資情況近年來，我國集成電路領域投融資交易的上升，與國家對該領域的政策與相關資金大力支持有很大關系。據IT桔子數據顯示，我國國內集成電路領域投融資情況整體呈增長趨勢。于2021年達到頂峰，投融資事件達747起，投融資金額達1361．29億元。2022年我國集成電路領域投融資事件達689起，投融資金額達1105．39億元。集成電路行業面臨的機遇和挑戰（一）集成電路行業發展面臨的機遇1、國家大力扶植集成電路產業發展發展自主可控的芯片產業鏈，是保證我國包括信息技術產業、汽車產業等在內的各重點產業持續健康發展的重要關鍵核心。為此國家出臺了一系列政策支持集成電路產業的發展，并成立國家集成電路產業基金直接參與行業重點領域和優勢企業的發展，集成電路產業的進口替代上升至國家戰略高度，十四五期間的政府工作重點將聚焦于發展集成電路產業。2020年8月《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展若干政策》指出，從財稅、投融資、研究開支、進出口、人才、知識產權、市場應用及國際合作等八個方面支持集成電路產業和軟件產業發展。2021年5月《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》提出，要推動集成電路等九個先進制造業的創新發展。在汽車芯片領域，在國家政策大力支持和下游終端市場技術破局與產品重構的機遇下，國內汽車芯片廠商將獲得更多的驗證和導入機會，有望打破歐美寡頭的壟斷，推動汽車芯片領域的進程。2、集成電路下游產業快速發展智能電動汽車的快速普及和迭代、5G通信技術的商用落地以及人工智能等信息技術的快速發展，帶動了汽車電子產業快速發展，在汽車智能感知、車聯網、自動駕駛領域為集成電路產業引入了新的應用市場增量。根據IDC預測，2025年中國新能源汽車市場銷量將達到542萬輛，2020-2025年復合增速高達36．10%；根據賽迪預測，中國5G通信市場規模將在2025年達到3．80萬億，2020年-2025年復合增速達36．56%；根據艾瑞咨詢預測，中國人工智能產業2026年有望實現核心市場規模和帶動相關產業規模分別達到6，050億元和21，077億元，2021年-2026年復合增速分別達到24．80%和22．33%。隨著現代信息技術、通信技術不斷迭代和升級，智能電動汽車、人工智能、云計算、5G網絡、物聯網等新興技術都會在汽車電子產業持續發展、加速落地，集成電路下游產業空間廣闊，正逐步邁入發展的快車道。（二）集成電路行業發展面臨的挑戰1、集成電路高端技術人才尚缺集成電路是技術密集型行業，對高技能型人才需求較大。我國芯片行業起步較晚，高端技術人才短缺成為制約我國芯片行業發展的重要因素。近年來國內集成電路快速發展，對人才引進和培養的力度逐漸加大，但高端技術人才仍相對匱乏。《中國集成電路產業人才白皮書（2019-2020）》的數據顯示，到2022年，我國芯片專業人才仍將有25萬左右缺口。除人才總量不足外，能夠負責產品規劃和頂層架構制定的人才同樣嚴重缺乏。2、國產汽車芯片獲得市場認可的周期較長國外頭部汽車芯片企業憑借先發優勢壟斷汽車芯片國際市場，并與汽車系統集成商形成深度綁定，而國產汽車芯片企業在品牌知名度和技術先進性方面與國外頭部企業存在較大差距。此外，汽車電子領域的終端廠商出于對產品質量的穩定性和可靠性、交貨周期的即時性和可控性等方面考慮，會優先選擇有長期合作基礎的供應商。因此，國產汽車芯片面臨著市場認可周期較長的挑戰。3、芯片設計行業競爭激烈一方面，為實現國內集成電路產業鏈的自主可控，我國加大了對國內集成電路產業的支持力度，國內集成電路產業步入發展的快車道。2021年我國芯片設計企業達到2，810家，同比增長26．69%，國內芯片設計企業數量迅速增加。另一方面，芯片設計行業的高毛利也吸引潛在進入者不斷涌入市場。雖然部分國內廠商在高端產品方面取得了一定的突破，逐步打破了國外廠商壟斷，但大部分企業仍以中低端芯片為主。隨著市場參與者的不斷增加，未來中低端領域發展空間有限，競爭將更加激烈。磁傳感器芯片行業概況（一）磁傳感器芯片概況磁傳感器芯片是指將磁場、電流、應力應變、溫度、光等因素作用下引起敏感元件磁性能的變化轉換成電信號，以此來檢測相應物理量的一種器件，應用于磁傳感器以及各類電子控制系統模組中。磁傳感器與其他傳感器相比，其主要優勢為：①磁傳感器可以在不接觸物體的情況下檢測其他參數，減少工作設備之間的摩擦損耗，具有較長的使用壽命；②與光學傳感器相比，磁傳感器承受灰塵、污垢、油脂、振動和濕氣等復雜工況環境的能力更強，具有高可靠性；③磁傳感器憑借著較長的使用壽命和高可靠性，與其他工作原理的傳感器相比具有較高的產品性價比優勢。磁傳感器芯片按照技術可劃分為霍爾效應（HallEffect）、磁阻效應（xMR）（包括各向異性磁阻效應（AMR）、巨磁阻效應（GMR）和隧道磁阻效應（TMR））。其中，霍爾效應是指當電流通過磁場中的霍爾元件時，磁場會對霍爾元件中的電子產生垂直于電子運動方向的作用力，使得在垂直導體與磁感線方向正負電荷聚集，形成霍爾電壓，來探測目標的運動狀態變化；磁阻效應是指通以電流的半導體材料的電阻值隨外加磁場變化而變化的現象。霍爾效應技術產品由于具備無觸點、功耗小、結構牢固、壽命長等優點，已成為目前市場上最主要的產品，市場份額接近70%。磁阻技術產品具備高精度、高靈敏度、低功耗等特點，主要用于消費電子領域包括電腦硬盤磁盤的控制頭、手機的地磁檢測以及高精度小體積的電流檢測應用。而在汽車電子領域，由于霍爾效應技術產品精度基本滿足了汽車電子絕大部分的使用場景，其檢測量程、可靠性和抗干擾能力等遠強于其他技術路線，而在功耗方面作為車載使用不及消費電子敏感，在成本方面是各種磁傳感方案中的最低選擇，因此汽車磁傳感器芯片產品在目前以及可預見的將來仍然以霍爾效應技術類型為主。根據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。速度傳感器主要用于檢測速度和方向，通過檢測轉動的部件產生的磁場強弱變化來測量速度和方向，主要用于汽車領域，包括凸輪軸、曲軸、變速箱和輪速（ABS防抱死制動系統）。位置傳感器主要包括線性位置和開關位置類型，其中線性位置傳感器主要用于感應線性或旋轉運動，且傳感器輸出電壓與外部磁場的強弱通常成線性關系，在汽車電子、工業領域中得到廣泛應用；開關位置傳感器通過外部磁場的強弱控制輸出端的導通或關斷，并可以配合速度、方向檢測組合成解決方案，覆蓋多種應用領域。電流傳感器可以通過檢測通電電流線周圍產生的磁場，進而檢測電流量，廣泛應用于汽車、工業、消費等領域。電子羅盤是利用地磁場來定北極的一種方法，廣泛應用于航空、航天、機器人、航海、車輛自主導航等領域。根據Yole的數據統計，目前，位置傳感器（包括線性位置和開關位置等）應用場景最為廣泛，在2021年應用規模最大，占磁傳感器整體市場規模50%以上，預計未來五年年均復合增長率為9%；速度傳感器和電流傳感器的市場規模也將隨著各類應用場景的增加，在未來五年保持一定增速。（二）磁傳感器發展現狀及趨勢根據Yole的數據及預測，2016年磁傳感器全球市場規模為16．40億美元，2021年為26．00億美元，預計2027年將達到45．00億美元，復合年均增長率為9．61%。從下游應用來看，磁傳感器主要應用在汽車電子、工業及消費等領域。在汽車電子領域，位置傳感器、速度傳感器等主要用于動力、車身、座艙、底盤和安全系統，以提升汽車的整體控制能力；在工業領域，基于工業4．0的快速發展，位置傳感器和電流傳感器等磁傳感器被廣泛用于智能機械設備中電機的控制優化，提高工業效率；在消費領域，伴隨家居家電、可穿戴設備的智能化趨勢及其他消費電子產品的快速迭代升級，磁傳感器在消費家電領域的應用需求也在逐漸增加。從磁傳感器產業來看，磁傳感器芯片主導了磁傳感器的發展趨勢。磁傳感器芯片技術呈現出以下發展趨勢：①集成化、智能化：將敏感元件、信號處理電路和帶總線接口的微處理器組合成一個整體并封裝在一個外殼中，可以有效節約芯片體積、降低產品成本；②3D三維化：目前市場上霍爾傳感器芯片普遍采用的是水平型霍爾器件，其只能檢測垂直于霍爾傳感器芯片表面的磁場，而例如汽車、工業等領域則需要能夠檢測三維磁場的霍爾傳感器芯片。以位置傳感器為例，3D磁性位置傳感器芯片能夠在惡劣嘈雜的環境和更廣的溫度范圍下準確、安全地測量絕對位置；③高靈敏度：隨著對磁場探測精度的要求越來越高，需要霍爾傳感器能夠檢測比較微弱的磁場以及磁場的細微變化，因此就需要進一步提高霍爾傳感器的靈敏度。中國集成電路制造設備競爭格局集成電路生產設備是集成電路大規模制造的基礎，設備制造在集成電路產業中處于舉足輕重的地位。集成電路加工工藝繁雜，需要各種不同的設備。等離子刻蝕設備、離子注入機、薄膜沉積設備、熱處理成膜設備、涂膠機、晶圓測試設備等。由于集成電路生產設備具備較高的技術壁壘、市場壁壘，目前國產半導體設備國產化率較低，不同環節的關鍵設備由美國應用材料公司和日本東京電子等企業壟斷。而核心設備光刻機被譽為半導體產業皇冠上的明珠。目前世界上能生產高端光刻機的廠商只有一家荷蘭的ASML，這是技術路線演化自然選擇的結果。AMSL零件外包、專注核心技術研發的戰略也使得其具備足夠的靈活性，ASML于1995年通過上市獲得了充裕的資金，隨后大量投入研發和技術性并購。光刻機技術含量極高，加上摩爾定律的作用，芯片升級換代很快，對于設備的精度要求也逐步提高。汽車電子領域芯片行業概況（一）汽車電子行業概況1、汽車電子概況汽車電子是車身電子控制系統和車載電子系統的總稱，主要由傳感器、控制器、執行器三大部分構成，應用于車輛感知、計算、執行等層面，以實現相應的系統功能。其中，車身電子控制系統是汽車的核心功能，主要包括動力及傳動系統、底盤及安全系統和車身及舒適系統；車載電子系統是汽車的輔助功能，用于增強用戶在車內的體驗感，主要包括安全舒適系統及信息娛樂與網聯系統等。前者需要與車上的機械系統進行配合使用，即所謂機電結合的汽車電子裝置，包括發動機控制系統、底盤控制系統和車身電子控制系統等；后者是在汽車環境下能夠獨立使用的電子裝置，與汽車本身的性能并無直接關系，包括汽車信息系統（行車電腦）、導航系統、汽車音響及電視娛樂系統、車載通信系統、上網設備等。從汽車電子產業鏈來看，上游為電子元器件，包括汽車電子的相關核心芯片及其他分立器件；中游是汽車系統集成商，主要對汽車電子模塊化功能進行設計、生產及銷售；下游則是整車制造商和維修廠。2、汽車電子發展現狀在資源與環境雙重壓力下，汽車產業逐漸向電動化方向變革，加之碳達峰、碳中和政策的驅動，新能源汽車逐漸成為未來汽車工業發展的方向。與傳統燃油車依靠燃料能源提供動力不同，新能源汽車的動力系統主要是驅動電機、動力電池與控制器，整體對電子化水平要求較高。燃油車的汽車電子成本占整車成本的比例約為15%-28%，而純電動車這一比例達到65%。在新能源汽車銷量增長疊加高成本占比的汽車電子背景下，汽車電子行業由此迎來成長機遇期。根據中國汽車工業協會數據，2022年全球/國內汽車電子市場規模有望達到21，399/9，783億元，國內汽車電子市場約占全球四成；2017-2022年全球/國內汽車電子市場規模的年均復合增長率分別為7．99%/12．62%，國內市場增速顯著高于全球增速。3、汽車電子發展趨勢汽車電動化，智能化和網聯化的發展，提升了汽車對信息感知、接收、處理的要求，也為汽車電子行業帶來全方位機會。首先，在汽車電動化趨勢下，新能源車三電系統（動力電池、電機和電控系統）成為核心部件。新能源汽車以電能作為動力來源，需要更精確地對電機、電機控制器和電源管理系統等設備進行電流控制和監測，同時新能源車普遍采用高壓電路，需要頻繁進行電壓變化，增加了對高壓線束、連接器等的需求，為IGBT、MOSFET、電流傳感器芯片等帶來增量空間。其次，汽車智能化和網聯化的發展趨勢，增強了汽車對于信息的感知、處理與交互需求，汽車需要更多的傳感器進行外部環境感知和內部人機交互，使汽車傳感器的需求增加。尤其在自動駕駛進入到相對高階的L4/L5級別后，超聲波傳感器、雷達模組以及車身感知傳感器的需求大為增長，促進了汽車電子行業的發展。在汽車電動化，智能化，網聯化的產業變革趨勢下，汽車主機廠的核心能力將從機械硬件轉向電子硬件和軟件，汽車電子的設計架構隨之發生改變，逐漸從傳統分布式ECU架構向分布式網絡+高度集中的域控制器架構演進。集中式的汽車電子架構，一方面能夠簡化布線，減輕裝配難度，降低車重；另一方面，集中式系統減少了計算冗余，有利于算力的提升，為未來多種傳感器檢測數據相互聯動融合提供支撐，為自動駕駛提供了更高的可靠性、冗余性以及最終的安全性。汽車電子架構的演變進程將帶動各組件市場快速發展，其中對多功能、高性能的汽車傳感器的需求日益增加，傳感器及其他電子器件市場將進一步發展為更加成熟和獨立的市場。（二）汽車電子控制系統及構成汽車電子控制系統作為汽車電子的核心，是決定汽車電子發揮功能作用的關鍵。從構成來看，汽車電子控制系統主要由傳感器、電子控制單元（ECU）和執行器三部分組成。汽車在運行時，各傳感器不斷檢測汽車運行的工況信息，并將這些信息實時地通過接口傳送給ECU。ECU對接收到的信息進行相應的決策和處理后，通過接口將控制信號輸出給相應的執行器，由執行器負責執行相應的動作。其中，傳感器在汽車電子控制系統中發揮著重要作用，決定了系統控制的穩定性。傳感器工作時，能夠將采集的汽車外界環境信息輸入并轉換為電信號，傳輸給電控單元，進而實現電子控制。傳感器的精度、響應性、可靠性、耐久性及輸出的電壓信號等性能指標，是影響汽車動力性、操控性、安全性等的關鍵因素。（三）汽車電子控制系統中的芯片汽車向電動化、智能化、網聯化快速發展，拓寬了芯片在汽車電子控制系統的應用場景，帶動了汽車芯片的應用需求。按照通用分類標準，汽車芯片可分為主控芯片、存儲芯片、功率芯片、信號與接口芯片、傳感器芯片等五大類。近十年來整車所用芯片平均數量不斷攀升，從2012年傳統燃油車單車平均使用438個、新能源車單車平均使用567個，迅速上升到2022年預計傳統燃油車單車平均使用934個、新能源車單車平均使用1，459個。新能源汽車作為汽車芯片需求量的主要驅動力，在碳達峰、碳中和的政策背景下，新能源汽車銷量和滲透率不斷提高，進而對汽車芯片的需求量將大幅提升。在單車芯片使用量不斷上升和新能源汽車市場規模不斷擴大的雙因素驅動下，汽車芯片市場規模在乘數效應下快速爆發。2021年全球汽車芯片市場規模約498．49億美元，預計2026年將達到669．63億美元；中國汽車芯片市場規模約150．10億美元，占全球市場比重約30．11%，預計2026年將達到184．89億美元。從全球競爭格局來看，國外廠商在汽車芯片市場占據主要份額。根據Gartner統計，2020年全球前十大車規級半導體廠商均為國外廠商。由于車規級芯片技術壁壘較高，我國國產汽車芯片難以進入汽車產業鏈中，根據中國汽車芯片產業創新戰略聯盟數據統計，2020年我國汽車芯片主要依賴于境外供應商，自主汽車電子芯片產業規模僅占4．50%。目前，我國汽車芯片國產化率較低，其主要原因：1）我國芯片產業起步較晚，而芯片行業具有整體研發周期長、投資規模大等特點，企業需要較長時間的技術積累和經驗沉淀實現技術突破，形成了較高的行業壁壘；2）汽車電子行業對產品的安全性和穩定性要求較高，企業進入汽車電子供應鏈體系的準入門檻相對較高且驗證周期較長，從而導致市場參與者較少；3）通常整車廠在認證新供應商時，會要求其產品擁有一定規模的上車數據，因此車企與芯片廠商在形成穩定的合作關系后，在原有車型上替換供應商的動力不足。國產廠商缺乏測試及應用數據，其車規級芯片在正常供給的狀態下較難尋得突破。在國際貿易爭端以及新冠疫情的影響下，缺芯潮席卷汽車芯片市場，加之當前全球汽車芯片主要產能相對集中，我國汽車芯片對外依賴度高，芯片短缺已經成為阻礙我國汽車產業保供和轉型升級的關鍵問題，汽車芯片的自主可控受到了國家、汽車廠商及汽車芯片企業的高度重視。1、汽車傳感器芯片概況傳感器是汽車電子控制系統必不可少的一部分，用以測量位置、壓力、電流、力矩、溫度、角度、距離、加速度、流量等信息，并將這些信息轉換成電信號輸入給汽車電子控制器，進而實現汽車電子控制。汽車傳感器按被測物理量可分為：位置傳感器、壓力傳感器、電流傳感器、扭矩角度傳感器、溫度傳感器、速度傳感器、流量傳感器等。傳感器的精確性、可靠性將直接影響汽車電子控制系統的控制效果。平均每個傳感器中的芯片價值量占比為60%以上。隨著新能源車逐步替代燃油車，汽車電動化對執行層中動力、制動、轉向、變速系統以及電機、電機控制器、電池管理系統等方面的影響更為直接，對傳感器需求隨之顯著增長。根據GlobalMarketInsights，預計到2030年，全球汽車傳感器市場規模將超過550億美元。中國汽車傳感器市場規模從2017年的157．3億元增長至2021年的263．9億元，年