（1）MEMS陀螺儀的發(fā)展情況
①陀螺儀的發(fā)展歷史
最早的陀螺儀基于牛頓經(jīng)典力學(xué)原理，利用高速旋轉(zhuǎn)的陀螺轉(zhuǎn)子來測量計(jì)算運(yùn)動載體的旋轉(zhuǎn)角速率。
經(jīng)歷一百多年的漫長發(fā)展，人們又研制出了多種基于不同測量原理具有不同測量精度的陀螺儀。按不同測量原理和發(fā)明先后，慣性技術(shù)發(fā)展通常分為四代，MEMS陀螺儀是第三代陀螺儀的代表。
第一代，基于牛頓經(jīng)典力學(xué)原理。
典型代表為靜電陀螺以及動力調(diào)諧陀螺，其特點(diǎn)是種類多、精度高、體積質(zhì)量大、系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能受機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和極限精度制約、產(chǎn)品制造維護(hù)成本昂貴。
第二代，基于薩格奈克效應(yīng)。
典型代表是激光陀螺和光纖陀螺，其特點(diǎn)是反應(yīng)時間短、動態(tài)范圍大、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、易維護(hù)、壽命長。光學(xué)陀螺技術(shù)較為成熟，精度高，隨著產(chǎn)品迭代，光學(xué)陀螺及其系統(tǒng)應(yīng)用從戰(zhàn)術(shù)級應(yīng)用逐步拓展到導(dǎo)航級應(yīng)用，在陸、海、空、天等多個領(lǐng)域中得到批量應(yīng)用，但由于其成本高、體積大，應(yīng)用領(lǐng)域受到一定限制。
第三代，基于哥氏振動效應(yīng)和微納加工技術(shù)。
典型代表是半球諧振陀螺和MEMS陀螺。半球諧振陀螺是哥式振動陀螺儀中的一種高精度陀螺儀，正逐步在空間、航空、航海等領(lǐng)域開展應(yīng)用，但受限于結(jié)構(gòu)及制造技術(shù)，市場上可規(guī)?；a(chǎn)的企業(yè)較少。MEMS陀螺儀具有體積小、重量輕、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、價格低、易于大批量生產(chǎn)等特點(diǎn)，率先在汽車和消費(fèi)電子領(lǐng)域得到了大量應(yīng)用。隨著性能的進(jìn)一步提高，MEMS陀螺儀應(yīng)用也被拓展到了工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域，使得慣性系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域大為擴(kuò)展。
第四代，基于現(xiàn)代量子力學(xué)技術(shù)。
典型代表為核磁共振陀螺、原子干涉陀螺。其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高精度、高可靠、小型化和更廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的導(dǎo)航系統(tǒng)，目前仍處于早期研究階段。MEMS陀螺儀具有小型化、高集成、低成本的優(yōu)勢，解決了第一、二代陀螺儀體積質(zhì)量大、成本高的不足，并隨著精度和穩(wěn)定性的持續(xù)提升，在陀螺儀市場中占據(jù)了重要的位置。
②不同類型陀螺儀的應(yīng)用情況及發(fā)展趨勢
目前，市場上大量使用的陀螺儀主要包括激光陀螺儀、光纖陀螺儀和MEMS陀螺儀，上述陀螺儀技術(shù)發(fā)展處于相對成熟的狀態(tài)，應(yīng)用領(lǐng)域相對廣泛。
激光陀螺儀和光纖陀螺儀分別屬于第一代光學(xué)陀螺儀和第二代光學(xué)陀螺儀，其中激光陀螺儀利用光程差的原理來測量角速度，兩束光波沿著同一個圓周路徑反向而行，當(dāng)光源與圓周均發(fā)生旋轉(zhuǎn)時，兩束光的行進(jìn)路程不同，產(chǎn)生了相位差，通過測量該相位差可以測出激光陀螺的角速度。
光纖陀螺儀使用與激光陀螺儀相同的基本原理，但由于光纖可以進(jìn)行繞制，因此光纖陀螺儀中激光回路的長度比激光陀螺儀增加，使得檢測靈敏度和分辨率也提高，從而有效地克服了激光陀螺儀的閉鎖問題。
隨著微機(jī)械電子系統(tǒng)（MEMS）等學(xué)科的興起，基于哥氏振動效應(yīng)和微納加工技術(shù)的MEMS陀螺儀開始出現(xiàn)，MEMS陀螺儀具備小型化、高集成、低成本的特點(diǎn)，因此，雖然其精度較激光陀螺儀與光纖陀螺儀低，但仍具有廣闊的應(yīng)用場景。MEMS陀螺儀與激光陀螺儀、光纖陀螺儀（下稱兩光陀螺）的具體差異比較情況如下：
綜上來看，由于不同技術(shù)路線的陀螺儀可實(shí)現(xiàn)類似的功能，因此MEMS陀螺儀和兩光陀螺在部分無人系統(tǒng)、高端工業(yè)、高可靠等應(yīng)用領(lǐng)域有所重合。隨著高性能MEMS陀螺儀的精度不斷提升，并依托成本的優(yōu)勢，可逐步應(yīng)用于中低精度兩光陀螺的應(yīng)用領(lǐng)域。同時，由于高性能MEMS陀螺儀具有小體積、高集成、抗高過載的優(yōu)勢，可以解決光纖陀螺和激光陀螺由于體積較大、抗沖擊能力弱的問題，滿足高可靠、無人系統(tǒng)等領(lǐng)域智能化升級的要求，進(jìn)一步拓展高性能MEMS陀螺儀的增量市場。
根據(jù)Yole發(fā)布的High-EndInertialSensing2022，高性能MEMS陀螺儀在工業(yè)級應(yīng)用領(lǐng)域使用較為廣泛，占據(jù)了該應(yīng)用領(lǐng)域86%的市場份額，具體應(yīng)用場景包括資源勘探、測量測繪、光電吊艙等；在戰(zhàn)術(shù)級和導(dǎo)航級應(yīng)用領(lǐng)域，兩光陀螺應(yīng)用比較廣泛，分別占據(jù)了該應(yīng)用領(lǐng)域78%和92%的市場份額，具體應(yīng)用場景包括無人系統(tǒng)、衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)、動中通等；在戰(zhàn)略級應(yīng)用領(lǐng)域，激光陀螺儀的適用性較強(qiáng)，占據(jù)了該應(yīng)用領(lǐng)域72%的市場份額，具體應(yīng)用場景為航天航海等領(lǐng)域。
（2）MEMS加速度計(jì)
MEMS加速度計(jì)是一種能夠測量物體線加速度的器件，通常由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等部分組成。加速度計(jì)的理論基礎(chǔ)是牛頓第二定律，傳感器在加速過程中，可通過對質(zhì)量塊所受慣性力的測量計(jì)算出加速度值。如果初速度已知，就可以通過加速度對時間積分得到線速度，再次通過線速度對時間積分可計(jì)算出直線位移。
按工作原理劃分，MEMS加速度計(jì)可以分為以下類型：電容式、壓電式、熱感式、諧振式等。其中，電容式MEMS加速度計(jì)是目前應(yīng)用最多的類型。電容式MEMS加速度計(jì)具有檢測精度高、受溫度影響小、功耗低、寬動態(tài)范圍、以及可以測量靜態(tài)加速度等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車、工業(yè)、高可靠等各個領(lǐng)域。公司MEMS加速度計(jì)即為電容式。
（3）MEMS慣性系統(tǒng)
從技術(shù)層次來看，慣性技術(shù)領(lǐng)域可以分為慣性器件與慣性系統(tǒng)兩個層級，慣性器件主要包括測量角速率的陀螺儀和測量線加速度的加速度計(jì)；慣性系統(tǒng)是以慣性器件為核心，利用集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)的慣性測量、慣性導(dǎo)航以及慣性穩(wěn)控系統(tǒng)，其中慣性導(dǎo)航應(yīng)用領(lǐng)域最為廣泛。
目前，MEMS慣性系統(tǒng)已由發(fā)展初期的消費(fèi)、汽車領(lǐng)域擴(kuò)展到工業(yè)、航空航天等高端應(yīng)用領(lǐng)域。
①慣性導(dǎo)航
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心器件是陀螺儀和加速度計(jì)。通常情況下，每套慣性系統(tǒng)包含三軸陀螺儀和三軸加速度計(jì)，分別測量三個自由度的角速率和線加速度；通過對角速率和線加速度按時間積分以及疊加運(yùn)算，可以動態(tài)確定自身位置變化，從而確定自身移動軌跡以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能。慣性導(dǎo)航的工作原理如下圖所示：
慣性導(dǎo)航不借助外源信息，也不向外發(fā)送任何信號，因而不用借助其他設(shè)備，可免受外界干擾影響。除獨(dú)立使用外，慣性導(dǎo)航還可以與衛(wèi)星導(dǎo)航結(jié)合使用，形成組合導(dǎo)航系統(tǒng)，具備以下主要優(yōu)勢：一方面，在開放的外界環(huán)境中使用衛(wèi)星定位導(dǎo)航確定絕對位置，可利用慣性導(dǎo)航提高位置更新速率；另一方面，在高架橋、山間隧道等衛(wèi)星信號較弱甚至消失的場合，設(shè)備可自動切換至慣性導(dǎo)航來提供定位信息以繼續(xù)導(dǎo)航。
②慣性測量
慣性測量系統(tǒng)是利用陀螺儀、加速度計(jì)等慣性敏感元件和電子計(jì)算機(jī)測量載體相對于地面運(yùn)動的角速率和加速度，以確定載體的位置和地球重力場參數(shù)的組合系統(tǒng)。
目前已被應(yīng)用于石油測斜、城市測繪、地質(zhì)監(jiān)測、尋北儀表等領(lǐng)域。例如，陀螺尋北儀通常采用陀螺儀和加速度計(jì)的組合方案，利用陀螺儀測量地球旋轉(zhuǎn)角速率的水平分量以獲得載體的北向信息，利用加速度計(jì)測量陀螺的姿態(tài)角，對陀螺信號進(jìn)行補(bǔ)償。通過多位置法消除陀螺儀和加速度計(jì)的零偏影響，經(jīng)過計(jì)算得到陀螺儀轉(zhuǎn)軸與正北方向的夾角，系統(tǒng)原理如下所示：
③慣性穩(wěn)控
慣性穩(wěn)控是通過連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)姿態(tài)與位置變化，利用伺服機(jī)構(gòu)動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)姿態(tài)，使被穩(wěn)定對象與設(shè)定目標(biāo)保持相對穩(wěn)定的裝置。慣性穩(wěn)控利用陀螺儀敏感框架的角速率信號，利用控制算法進(jìn)行伺服結(jié)構(gòu)的控制，保持在外部干擾情況下平臺的穩(wěn)定，提高平臺設(shè)備工作的性能。
慣性穩(wěn)控因其隔離載體干擾的能力，在各類運(yùn)動平臺得到了廣泛的應(yīng)用。常見的慣性穩(wěn)控包括動中通天線，光電吊艙，攝像平臺等。隨著MEMS陀螺儀性能的不斷提高，MEMS陀螺儀在慣性穩(wěn)控系統(tǒng)中得到了越來越多的應(yīng)用。系統(tǒng)原理如下所示：
（4）MEMS慣性傳感器市場
①全球市場
根據(jù)Yole發(fā)布的StatusofMEMSIndustry2022，2021年世界MEMS慣性傳感器市場規(guī)模約35.09億美元，具體情況如下：
其中，2021年MEMS陀螺儀和MEMS加速度計(jì)市場規(guī)模達(dá)到15.93億美元，占全球MEMS行業(yè)總市場規(guī)模的45.40%。
②國內(nèi)市場
根據(jù)頭豹研究院公司發(fā)布的《2022年中國MEMS傳感器行業(yè)概覽》，2021年中國MEMS慣性傳感器市場規(guī)模約136.00億元，具體情況如下：
（5）高性能MEMS慣性傳感器行業(yè)狀況、技術(shù)水平及市場競爭情況
高性能MEMS慣性傳感器行業(yè)不同于其他MEMS慣性傳感器主要應(yīng)用于消費(fèi)電子領(lǐng)域，高性能MEMS慣性傳感器主要適用于高端工業(yè)、無人系統(tǒng)、高可靠等應(yīng)用領(lǐng)域。
目前高性能慣性傳感器主要通過三種技術(shù)實(shí)現(xiàn)，分別是激光慣性技術(shù)、光纖慣性技術(shù)和MEMS慣性技術(shù)。
激光慣性技術(shù)和光纖慣性技術(shù)主要基于薩格奈克效應(yīng)發(fā)揮作用，分別于20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)初進(jìn)入技術(shù)成熟期，技術(shù)特點(diǎn)是精度較高但體積和重量較大，生產(chǎn)成本高；MEMS慣性技術(shù)基于哥氏振動效應(yīng)發(fā)揮作用，目前技術(shù)正逐漸進(jìn)入成熟期，國際MEMS慣性技術(shù)代表性公司為Honeywell、ADI等，國內(nèi)MEMS慣性技術(shù)代表性公司為芯動聯(lián)科等，上述公司均掌握先進(jìn)的MEMS慣性傳感器技術(shù)體系，產(chǎn)品性能均為國際先進(jìn)。
目前，高性能MEMS陀螺儀的精度水平可以達(dá)到中低精度的激光陀螺儀和光纖陀螺儀，隨著MEMS慣性技術(shù)的愈發(fā)成熟，MEMS慣性傳感器在保持原有低成本、小體積、可批量生產(chǎn)的特點(diǎn)下，精度水平不斷提高，目前可在諸多戰(zhàn)術(shù)級應(yīng)用場景替代激光陀螺和光纖陀螺，并逐漸滲透導(dǎo)航級應(yīng)用場景。高性能MEMS加速度計(jì)接近石英加速計(jì)水平，可達(dá)到導(dǎo)航級水平。MEMS慣性技術(shù)作為慣性傳感器領(lǐng)域的主流技術(shù)之一，將在自動駕駛和高端工業(yè)等領(lǐng)域覆蓋更多新的應(yīng)用場景，市場空間較為廣闊。
①高性能MEMS慣性傳感器行業(yè)狀況、市場競爭情況
根據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，2021年，全世界高性能MEMS慣性傳感器市場規(guī)模約71,000萬美元（含MEMS慣性傳感器系統(tǒng)），約452,270萬元人民幣，世界MEMS慣性產(chǎn)品銷售額集中在Honeywell、ADI、NorthropGrumman/Litef等行業(yè)巨頭手中，市場份額前三的公司合計(jì)占有50%以上的份額。
②高性能MEMS慣性傳感器行業(yè)技術(shù)水平情況
A.高性能MEMS陀螺儀
MEMS陀螺儀的性能及技術(shù)水平是高性能MEMS慣性傳感器行業(yè)技術(shù)水平的集中體現(xiàn)，技術(shù)水平先進(jìn)的國內(nèi)外企業(yè)在MEMS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、MEMS工藝、ASIC設(shè)計(jì)方面均具備較強(qiáng)實(shí)力。
目前，行業(yè)內(nèi)企業(yè)為實(shí)現(xiàn)MEMS陀螺儀的高靈敏度、強(qiáng)抗干擾和高精度，MEMS芯片設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)從傳統(tǒng)雙質(zhì)量塊方案向四質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)、多環(huán)結(jié)構(gòu)等新型對稱結(jié)構(gòu)發(fā)展。MEMS工藝方面，加工工藝由傳統(tǒng)的硅-玻璃工藝過渡到全硅工藝，此外，為降低材料不匹配引起的測量偏差，行業(yè)內(nèi)公司采用晶圓級高真空技術(shù)、薄膜吸氣技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)高Q值，實(shí)現(xiàn)機(jī)械增益的大幅提升。電路設(shè)計(jì)方面多采用數(shù)?；旌?/span>ASIC電路以滿足體積小、功耗低的要求。綜合上述技術(shù)，行業(yè)內(nèi)企業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)正交誤差補(bǔ)償，模態(tài)匹配，標(biāo)度因數(shù)自補(bǔ)償，標(biāo)度因數(shù)自校準(zhǔn)，耦合消除等目標(biāo)。發(fā)行人選取行業(yè)內(nèi)代表性公司在研或高精度的MEMS陀螺儀產(chǎn)品，說明行業(yè)技術(shù)水平情況。
B.高性能MEMS加速度計(jì)
行業(yè)內(nèi)技術(shù)水平先進(jìn)的國際巨頭傳感器公司在加速度計(jì)MEMS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、MEMS工藝、電路設(shè)計(jì)方面均具備較強(qiáng)實(shí)力。目前為實(shí)現(xiàn)加速度計(jì)高靈敏度、環(huán)境適應(yīng)性好，高精度的特點(diǎn)，加速度計(jì)從傳統(tǒng)單質(zhì)量塊技術(shù)方案向多質(zhì)量塊陣列式結(jié)構(gòu)技術(shù)方案演進(jìn)，檢測機(jī)理從AM向FM演進(jìn)，同時由于諧振式加速度計(jì)具有高精度潛能、準(zhǔn)數(shù)字輸出等特點(diǎn)，諧振式技術(shù)方案愈發(fā)為客戶采納。MEMS工藝方面，加速度計(jì)工藝方案由傳統(tǒng)的硅-玻璃工藝過渡到全硅工藝，降低材料不匹配和走線引起的寄生和熱失配，并采用高深寬比的體硅深槽刻蝕等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械增益的大幅提升。電路與算法方面，加速度計(jì)實(shí)現(xiàn)上由分立器件向數(shù)?；旌?/span>ASIC過渡，滿足SWaP-C要求，并在算法上著力發(fā)展誤差在線補(bǔ)償和抑制等技術(shù)。
（6）MEMS慣性傳感器應(yīng)用領(lǐng)域
目前MEMS慣性傳感器已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)與通信、高可靠、汽車電子、醫(yī)療健康、消費(fèi)電子等多個領(lǐng)域。MEMS慣性傳感器應(yīng)用領(lǐng)域如下圖所示：
隨著MEMS慣性技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，高性能MEMS慣性傳感器應(yīng)用逐漸拓展到無人系統(tǒng)、自動駕駛、高端工業(yè)、高可靠等領(lǐng)域，而中低性能MEMS慣性傳感器主要應(yīng)用于消費(fèi)電子和汽車等領(lǐng)域。
高性能MEMS慣性傳感器的典型應(yīng)用領(lǐng)域如下：
①無人系統(tǒng)
無人系統(tǒng)是指具有一定自治能力和自主性的無人控制系統(tǒng)，它是人工智能、機(jī)器人技術(shù)以及實(shí)時控制決策系統(tǒng)的結(jié)合產(chǎn)物。通過利用慣性器件及捷聯(lián)慣性導(dǎo)航技術(shù)，可以為無人系統(tǒng)提供精確的速度、位置和姿態(tài)等信息，從而實(shí)現(xiàn)其精確的導(dǎo)航定位和姿態(tài)控制。無人系統(tǒng)能廣泛替代人類于各種環(huán)境下獨(dú)立完成布置的任務(wù)，而不需要或者只需要極少操控人員的控制，大大擴(kuò)充了人類的行為能力。無人系統(tǒng)包含無人機(jī)、無人車、無人船、無人潛航器以及機(jī)器人等多種無人平臺，其中尤以無人機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。根據(jù)DroneIndustryInsight數(shù)據(jù)，2020年全球無人機(jī)市場規(guī)模為209億美元，預(yù)計(jì)到2026年全球無人機(jī)市場規(guī)模將達(dá)413億美元，2020-2026年復(fù)合增長率為12.02%。
2020年新冠疫情爆發(fā)，無人機(jī)作為智能無人化工作的代表，具有高效無休、零接觸的工作特點(diǎn)，成為阻斷疫情傳播的防控利器，在安防巡檢、消殺作業(yè)、物流配送、宣傳喊話、照明測溫、農(nóng)業(yè)植保等方面發(fā)揮了重要的作用。Frost&Sullivan估計(jì)，2020年中國民用無人機(jī)行業(yè)整體市場規(guī)模達(dá)599億元，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/span>
②自動駕駛
現(xiàn)代汽車系統(tǒng)已經(jīng)搭載了多種MEMS慣性傳感器，如陀螺儀、加速度計(jì)、磁力計(jì)和慣性測量單元，以增強(qiáng)汽車的可靠性，提高駕駛的安全性。最早應(yīng)用于汽車的是MEMS加速度計(jì)，用于監(jiān)測汽車運(yùn)行狀態(tài)，判斷突然減速過程中是否啟用安全氣囊，MEMS加速度計(jì)還被用于胎壓監(jiān)測（TPMS）中監(jiān)測車輛運(yùn)動狀態(tài)以優(yōu)化TPMS傳感器的電池壽命，MEMS陀螺儀也被大量用于車身穩(wěn)定系統(tǒng)以增強(qiáng)行車安全性。如今，MEMS慣性測量單元正逐步被用于自動駕駛并輔助GPS導(dǎo)航，在衛(wèi)星信號較弱甚至丟失的情況下，根據(jù)慣性測量單元實(shí)時測量的加速度和角速率信息，繼續(xù)利用慣性導(dǎo)航以推算出最新的位置，在短時間內(nèi)仍可得到較高精度的位置信息，利用航跡推算實(shí)現(xiàn)短時導(dǎo)航，大大提高了用戶體驗(yàn)。根據(jù)iimedia估計(jì)，2025年全球無人駕駛汽車市場規(guī)模將突破1,200億美元，2021-2025年復(fù)合增長率為46.78%，增長潛力巨大。
根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2017-2021年我國無人駕駛市場規(guī)模由681億元增至2,358億元，年均復(fù)合增長率為36.4%。中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測，2022年我國無人駕駛市場規(guī)?？蛇_(dá)2,894億元。發(fā)行人在研項(xiàng)目MEMS慣性導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用于自動駕駛，預(yù)計(jì)2023年項(xiàng)目結(jié)項(xiàng)后，發(fā)行人在自動駕駛領(lǐng)域的占有率有望逐步提高。
③測量測繪
隨著衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)平臺、現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系基礎(chǔ)設(shè)施、航空航天遙感影像快速獲取平臺、先進(jìn)野外測繪技術(shù)裝備、地理信息數(shù)據(jù)處理技術(shù)裝備以及地理信息數(shù)據(jù)交換傳輸服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等測繪裝備體系完成構(gòu)建，測繪行業(yè)進(jìn)入信息化測繪階段。高精度MEMS慣性測量單元是信息化測繪體系的重要支撐。信息化測繪的數(shù)據(jù)采集方式包括傳統(tǒng)測量、航空攝影測量、衛(wèi)星遙感以及激光雷達(dá)測量等。除傳統(tǒng)方式外，其他現(xiàn)代化測繪方式需要基于高精度慣性測量單元的飛行控制系統(tǒng)或光學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)支撐，以便于載具在動態(tài)過程中采集到清晰的圖像。根據(jù)中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2021年我國地理信息產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到7,524億元，總產(chǎn)值較上年增長9.20%。預(yù)計(jì)未來高精度MEMS慣性測量單元將在信息化測繪體系中占據(jù)重要地位。
④通信–動中通
動中通是指通過天線基座對天線進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，使平臺保持和通訊衛(wèi)星相對穩(wěn)定的狀態(tài)，從而保證通訊質(zhì)量。動中通共分四類：車載、船載、機(jī)載和全自動便攜站等產(chǎn)品，主要應(yīng)用于應(yīng)急通信、移動辦公、電視臺現(xiàn)場直播、航空寬帶、商船通信、游艇、漁船等領(lǐng)域。慣性傳感器是動中通的核心部件，在運(yùn)動過程中根據(jù)慣性測量信息自動控制天線的方位、仰角和極化角，確保天線的波束中心始終精確指向衛(wèi)星，使系統(tǒng)在靜態(tài)、高速、高動態(tài)下均可穩(wěn)定運(yùn)行，具有高機(jī)動性和高靈活性，具有一定的市場規(guī)模。
⑤工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
各類傳感器是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的感知器官，高精度的傳感器才能保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定工作并提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。MEMS慣性傳感器已在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中被廣泛應(yīng)用，例如風(fēng)力發(fā)電塔姿態(tài)監(jiān)測、光伏發(fā)電太陽跟蹤系統(tǒng)、電網(wǎng)塔架安全監(jiān)測、水電大壩監(jiān)測、機(jī)器振動監(jiān)測、礦井礦山監(jiān)測、工程機(jī)械監(jiān)測等。隨著工業(yè)領(lǐng)域?qū)?shù)字化需求的增長，物聯(lián)網(wǎng)一方面設(shè)備數(shù)量增速較快，另一方面物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對可靠性的要求也進(jìn)一步提升。根據(jù)statista的數(shù)據(jù)，在2021年，全球工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）市場規(guī)模超過了2,630億美元。預(yù)計(jì)未來幾年市場規(guī)模將大幅增長，到2028年將達(dá)到約1.11萬億美元，2021-2028年復(fù)合增長率將達(dá)到22.83%，市場前景廣闊。
⑥資源勘探慣性技術(shù)
在資源勘探中，主要用于測量井身軌跡和鉆頭的實(shí)際位置，從而保證井深達(dá)到預(yù)定位置。隨著石油資源日益枯竭，勘探和開發(fā)情況愈加復(fù)雜，因此就需要精度更高、性能更加可靠的石油測斜儀器。而慣性技術(shù)的應(yīng)用，使得這種需求得以滿足，通過采用高精度、高分辨率的慣性及磁傳感器來精確測量鉆井過程中井斜角、方位角及工具面角等工程參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)井身軌跡與鉆頭位置的實(shí)時監(jiān)測。根據(jù)中華人民共和國自然資源部發(fā)布的《全國石油天然氣資源勘查開采情況通報（2020年度）》，2020年油氣勘查投資達(dá)到710.24億元，開采投資為2,249.48億元。國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2021年原油產(chǎn)量同比增長約2.11%；天然氣產(chǎn)量同比增幅約7.84%。因此，在國內(nèi)油氣消費(fèi)持續(xù)穩(wěn)定增長以及油氣勘查開采投資持續(xù)增加的背景下，石油鉆采專用設(shè)備作為石油勘探開發(fā)的重要設(shè)備，其市場需求將有望保持穩(wěn)定增長。
⑦高速鐵路
MEMS慣性傳感器可以檢測和測量各種形式的機(jī)械運(yùn)動，包括加速、傾斜、振動、沖擊和旋轉(zhuǎn)等，其在高速鐵路中的典型應(yīng)用實(shí)例包括：轉(zhuǎn)向架安全性和舒適度的監(jiān)測和診斷系統(tǒng)、改善乘客舒適性的高速列車傾斜控制系統(tǒng)、列車的位置監(jiān)控、運(yùn)輸過程中的振動監(jiān)測、鐵路軌道安全和維護(hù)的監(jiān)測系統(tǒng)、列車定位導(dǎo)航等。國家鐵路局發(fā)布的《2021年鐵道統(tǒng)計(jì)公報》顯示，2021年全國鐵路營業(yè)里程達(dá)到15萬公里，其中高速鐵路達(dá)到4萬公里，增長5.26%。全國鐵路客車擁有量為7.8萬輛，其中，動車組3.32萬輛，增長6.00%。隨著中國新基建的持續(xù)實(shí)施以及中國高鐵走向世界，高速鐵路還會保持快速發(fā)展態(tài)勢。
⑧高可靠MEMS慣導(dǎo)系統(tǒng)以其小型化、高集成、低成本的優(yōu)勢，逐步適用于體積和重量受限的微小衛(wèi)星等系統(tǒng)。
微小衛(wèi)星具有成本較低、發(fā)射靈活、適宜冗余組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的興起大大促進(jìn)了微小衛(wèi)星的快速發(fā)展。目前，低軌道衛(wèi)星空間軌位和頻譜資源日益緊張，各國紛紛部署星座計(jì)劃。在國家政策支持下，我國近年來多個近地軌道衛(wèi)星星座計(jì)劃相繼啟動，各星座計(jì)劃部署情況合計(jì)超過1,200顆。
根據(jù)賽迪顧問的統(tǒng)計(jì)，2019年全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)規(guī)模為2,860億美元，我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模約700億元，中國在軌衛(wèi)星的數(shù)量位于世界前列。我國商業(yè)航天市場的逐步開放，將帶動通信小衛(wèi)星研制、衛(wèi)星通信系統(tǒng)終端設(shè)備與軟件應(yīng)用市場發(fā)展，在全球高度關(guān)注衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)布局的背景下我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模預(yù)計(jì)將保持較高速度的增長。MEMS慣性傳感器具有小型化、高集成、低成本的優(yōu)勢，隨著其精度的提升，MEMS慣性傳感器逐步適用于對精度要求較高的高可靠領(lǐng)域。我國高可靠領(lǐng)域市場應(yīng)用場景廣泛，市場需求蓬勃增長，具備廣闊的市場空間。
（7）MEMS產(chǎn)品在不同下游應(yīng)用領(lǐng)域的市場空間、競爭格局及核心技術(shù)壁壘
國外市場方面，根據(jù)Yole報告的統(tǒng)計(jì)，預(yù)計(jì)未來全球高可靠領(lǐng)域MEMS產(chǎn)品的市場空間較大。
國內(nèi)市場方面，基于MEMS的慣性測量單元可大幅降低設(shè)備成本，并能在各種惡劣環(huán)境中穩(wěn)定工作滿足可靠性要求，取代原本成本高昂、體積較大的其他慣性器件。根據(jù)公開資料，預(yù)計(jì)慣性傳感器在此領(lǐng)域的市場空間較大。MEMS產(chǎn)品用于高可靠領(lǐng)域的核心壁壘為需要根據(jù)產(chǎn)品最終應(yīng)用領(lǐng)域設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出對應(yīng)性能的產(chǎn)品；例如平臺穩(wěn)定需要超低噪聲和高帶寬處理技術(shù)做支撐；復(fù)雜環(huán)境導(dǎo)航需要抗高過載和溫度補(bǔ)償技術(shù)做支撐等。因此，行業(yè)內(nèi)公司能否全面掌握上述技術(shù)以滿足客戶不同的要求成為其MEMS產(chǎn)品進(jìn)入此領(lǐng)域的核心壁壘；此外，MEMS產(chǎn)品用于此領(lǐng)域的另一個核心壁壘主要為是否可在保證MEMS慣性傳感器高性能的同時，從系統(tǒng)級角度保證產(chǎn)品工程化、可測性及環(huán)境適應(yīng)性。此外，MEMS產(chǎn)品在高端工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較廣，市場較大。
根據(jù)Yole發(fā)布的StatusofMEMSIndustry2022，2021年全球高端工業(yè)領(lǐng)域中MEMS產(chǎn)品的市場規(guī)模為22.34億美元，預(yù)計(jì)到2027年全球高端工業(yè)領(lǐng)域中MEMS產(chǎn)品的市場規(guī)模將達(dá)33.40億美元，2021-2027年復(fù)合增長率為7.00%。
國際競爭格局方面，MEMS產(chǎn)品主要用于高端工業(yè)領(lǐng)域的資源勘探、壓力傳感等多個領(lǐng)域，應(yīng)用場景相對分散，世界知名機(jī)構(gòu)的產(chǎn)品在高端工業(yè)領(lǐng)域具有相對優(yōu)勢。國內(nèi)方面，發(fā)行人是少數(shù)可以滿足高端工業(yè)客戶對于MEMS慣性傳感器精度要求的廠商，競爭力較強(qiáng)。
MEMS產(chǎn)品用于高端工業(yè)領(lǐng)域的核心壁壘在于產(chǎn)品在復(fù)雜、多變的環(huán)境中持續(xù)保持高精度感知和傳遞外部環(huán)境變化，其中，MEMS產(chǎn)品長時間在高溫及高振動的外部環(huán)節(jié)中保持有效工作成為衡量行業(yè)內(nèi)公司技術(shù)先進(jìn)性的重要依據(jù)，已成為MEMS產(chǎn)品進(jìn)入高端工業(yè)領(lǐng)域的核心壁壘。同時，MEMS產(chǎn)品在無人系統(tǒng)領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用場景及廣闊的市場空間。根據(jù)Yole發(fā)布的StatusofMEMSIndustry2022和High-EndInertialSensing2022，2021年全球無人系統(tǒng)領(lǐng)域中MEMS產(chǎn)品的市場規(guī)模為40.26億美元，預(yù)計(jì)到2027年全球無人系統(tǒng)領(lǐng)域中MEMS產(chǎn)品的市場規(guī)模將達(dá)64.21億美元，2021-2027年復(fù)合增長率為8.09%。
MEMS產(chǎn)品主要用于無人系統(tǒng)領(lǐng)域的無人機(jī)、無人駕駛車輛等領(lǐng)域，其中，無人駕駛市場份額在上述市場規(guī)模正逐漸占據(jù)愈發(fā)重要的地位，行業(yè)內(nèi)的廠商正積極布局此類市場以獲取更強(qiáng)的市場競爭地位。行業(yè)格局方面，從全球來看，得益于相關(guān)研究起步較早，以及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展成熟，無人系統(tǒng)市場中的MEMS產(chǎn)品市場份額基本被國際知名企業(yè)瓜分。我國以深迪半導(dǎo)體、矽?？萍?、芯動聯(lián)科為代表的國內(nèi)廠商相繼推出無人系統(tǒng)領(lǐng)域產(chǎn)品，但在中高端產(chǎn)品線上差距明顯。
MEMS產(chǎn)品用于無人系統(tǒng)領(lǐng)域的核心壁壘主要為MEMS傳感器與其他無人系統(tǒng)技術(shù)的有機(jī)融合，即在保證無人系統(tǒng)高性能、低成本的前提下，減少對通信損耗、提高響應(yīng)速度，最終達(dá)到降低成本、提升整體效率的目的。
