作為China Fabless系列分析報告的重要組成部分，我們于2021年初發(fā)布了《40家國產(chǎn)傳感器芯片廠商調(diào)查統(tǒng)計報告》，得到了工程師和業(yè)界朋友的極大肯定和支持。2021年，傳感器芯片行業(yè)和國產(chǎn)傳感器廠商也經(jīng)歷了巨大變化。我們在原報告基礎上，參考行業(yè)權(quán)威調(diào)研機構(gòu)的傳感器行業(yè)分析報告，匯總整理出新的《60家國產(chǎn)傳感器廠商調(diào)查報告》，希望為業(yè)界朋友展現(xiàn)出智能傳感器技術(shù)和應用發(fā)展趨勢，以及國產(chǎn)傳感器芯片和器件廠商的市場格局。
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十大智能傳感器的IOT應用和技術(shù)趨勢中國工程師最喜歡的10大CMOS圖像傳感器芯片
本報告內(nèi)容包括如下部分：
智能傳感器及應用MEMS壓力傳感器及應用汽車雷達種類及應用CMOS圖像傳感器及應用60家國產(chǎn)傳感器廠商信息統(tǒng)計
智能傳感器及應用
智能傳感器集傳感器、通信單元、微處理器和軟件算法于一體，不僅是制造設備、裝備和系統(tǒng)感知外界環(huán)境信息的主要數(shù)據(jù)來源，也是智能制造、機器人、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要支撐，以及車聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛和智慧城市的核心環(huán)節(jié)。在工業(yè)控制、消費電子、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子和醫(yī)療電子方面有著廣泛的應用。
智能傳感器基本結(jié)構(gòu)如下圖所示，一般包含傳感單元、計算單元和接口單元。信號采集由傳感器單元負責，根據(jù)設定對輸入信號進行處理是計算單元的主要功能，接口單元負責通過網(wǎng)絡與其他裝置進行通信。
智能傳感器技術(shù)發(fā)展的趨勢是小型化、網(wǎng)絡化、數(shù)字化、低功耗、高靈敏度和低成本。傳感材料、MEMS芯片、驅(qū)動和應用軟件是智能傳感器的核心技術(shù)。其中，MEMS 芯片是智能傳感器的重要載體，具有體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、可與微處理器集成等優(yōu)點。
按可檢測的自然現(xiàn)象，智能傳感器可分為生物、化學、電、電磁、熱量/溫度、磁性、機械運動（位移、速度、加速度等）、放射性元素等類型。按常見測量指標，可分為聲學（波、頻譜等）、生化（流量質(zhì)量）、電學（電荷、電壓、電流、電場、電導率、介電常數(shù)）、磁學（磁場、通量、磁導率）、光學（折射率，反射率，吸收）、熱學（溫度，通量，比熱，導熱系數(shù)）、力學（位置，速度，加速度，力，應變，應力，壓力、扭矩）等類型。
常見MEMS傳感器種類及其應用
根據(jù)賽迪顧問對全球30多家工業(yè)智能傳感器企業(yè)的統(tǒng)計分析，排在前十的傳感器類型分別是壓力、液位、溫度、光電、編碼器、接近、超聲波、流量、視覺/圖像、振動。從企業(yè)分布來看，美國企業(yè)的產(chǎn)品類型主要集中在編碼器、振動、溫度、超聲波傳感器；日韓企業(yè)主要集中在視覺/圖像、編碼器和接近傳感器；歐洲企業(yè)主要集中在流量、接近、超聲波傳感器；中國企業(yè)則主要集中在壓力、溫度、加速度傳感器。
MEMS壓力傳感器及應用
相比傳統(tǒng)壓力傳感器，MEMS 壓力傳感器具備體積小、重量輕、功耗低、響應時間短、可批量化生產(chǎn)、成本低、易于集成等眾多優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應用于汽車、消費電子、航空航天、醫(yī)療保健和工業(yè)控制等領域。根據(jù)作用原理的不同，MEMS 壓力傳感器可分為壓阻式、電容式、諧振式和壓電式壓力傳感器等，其中壓阻式傳感器因其成本低、成熟度高等特點成為當前主流的MEMS 傳感器類型。
汽車電子是MEMS 壓力傳感器的主要應用領域，也是應用占比最大的市場，常見于輪胎壓力、燃油壓力、氣囊壓力、空調(diào)壓力、管道壓力等汽車電子系統(tǒng)中。其中，汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）對汽車用MEMS 壓力傳感器需求量龐大。
TPMS 是一種利用無線傳感器采集汽車輪胎壓力、溫度等數(shù)據(jù)，通過射頻信號傳輸至汽車駕駛室，以數(shù)字形式顯示相關(guān)數(shù)據(jù)的汽車主動安全系統(tǒng)，可在輪胎出現(xiàn)壓力、溫度異常等情況時為駕駛者提供預警訊息。TPMS由4個發(fā)射器和1個控制器組成，其中發(fā)射器由MEMS壓力和溫度傳感器、ASIC 芯片或MCU、射頻發(fā)射天線和電池組成；控制器由MCU、射頻接收天線和顯示器組成。因此，一臺汽車對應需要至少4 個用于汽車胎壓監(jiān)測的MEMS 壓力傳感器，是汽車電子系統(tǒng)中使用量最大的領域。
汽車雷達種類及應用
雷達傳感器是為汽車提供環(huán)境感知、規(guī)劃決策的智能傳感器，其核心原理是通過發(fā)射微波、聲波或激光并接受回波來進行物體探測，是自動駕駛的核心傳感器，起到無人駕駛汽車眼睛的作用，為無人駕駛提供安全保障。其中，用于環(huán)境感知的主流雷達傳感器包括超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達三種。
超聲波雷達在近距離探測、成本和尺寸方面具備優(yōu)勢，但遠距離探測、分辨范圍、探測精度、成像能力及檢測速度等性能方面表現(xiàn)較差，適用于泊車場景。毫米波雷達在各指標的表現(xiàn)均衡，具備全天時全天候工作能力，且價格適中，性比價最高，被廣泛應用于盲區(qū)檢測、自適應巡航等ADAS場景。激光雷達采用激光測距技術(shù)，可實現(xiàn)三維環(huán)境建模，在成像能力方面遠超出其他兩種雷達傳感器，但其近距離探測能力和全天候工作能力較差，且存在尺寸巨大、成本高昂的缺陷，多應用于高等級自動駕駛?cè)鏛4級汽車上。
不同雷達傳感器的性能對比。（來源：頭豹研究院）
汽車是雷達傳感器應用占比最大的下游應用領域，各雷達傳感器在汽車應用占比均超過80.0%。中國雷達傳感器在汽車領域的應用市場參與者主要包括雷達模塊廠、無人駕駛模塊廠、整車廠和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。其中，整車廠的自動駕駛路線更為穩(wěn)健，逐步由L2向L3、L4級邁進，更專注于L1-L3級的輔助駕駛，對雷達傳感器的技術(shù)演化預期平穩(wěn)，因而整車廠更多使用以毫米波雷達為主的傳感器設計方案?；ヂ?lián)網(wǎng)公司如華為、阿里、百度對自動駕駛的技術(shù)路線較激進，專注于L4-L5自動駕駛，即走跳躍式發(fā)展路線，因而將價格昂貴的激光雷達列入其傳感器方案。
此外，雷達傳感器模塊廠的主要市場參與者包括國際Tier1企業(yè)、中國Tier1企業(yè)和其他小型及初創(chuàng)企業(yè)，其中，國際Tier1企業(yè)在行業(yè)占據(jù)絕對優(yōu)勢。以毫米波雷達為例，維寧爾、大陸、海拉和安波福占據(jù)中國24GHz毫米波雷達出貨總量的89.8%以上，博世、大陸和電裝占據(jù)中國77GHz毫米波雷達總出貨量的89.7%。
現(xiàn)階段，中國量產(chǎn)的自動駕駛車型多位于L2階段，L2階段通過傳感器確定周圍駕駛環(huán)境，進行車路、行人及道路感知，在感知信息的基礎上進行警示或制動等動作，輔助駕駛員安全駕駛。因而，雷達傳感器為該自動駕駛階段最核心的組成部分。雷達傳感器通過TOF或FMCW技術(shù)探測物體的相對位置、相對速度、相對角度，并在算法和決策平臺的輔助下實現(xiàn)如AEB緊急自動制動、FCW前向碰撞預警、BSW盲區(qū)監(jiān)視等十多項功能。
CMOS圖像傳感器及應用
CMOS 傳感器是利用CMOS 工藝進行加工制造的固態(tài)圖像傳感器，可實現(xiàn)視覺信息的讀取轉(zhuǎn)換及視覺功能的擴展，并提供直觀、真實、多層次、多內(nèi)容的可視圖像信息，廣泛應用于手機、汽車、安防及醫(yī)療等領域。
CMOS 傳感器按像素陣列單元結(jié)構(gòu)不同可分為無源像素型CMOS 傳感器（PPS）、有源像素型CMOS 傳感器（APS），以及數(shù)字像素CMOS 傳感器（DPS）。CMOS 傳感器根據(jù)感光元件安裝位置不同可分為：前照式（FSI）、背照式（BSI）及堆棧式（Stack）。
除智能手機外，CMOS圖像傳感器下游行業(yè)的應用在安防監(jiān)控、汽車車載等領域尚存較大的提升空間。CMOS 傳感器在安防監(jiān)控及汽車車載領域的應用主要如下：
安防監(jiān)控依賴圖像傳感器獲取視覺信息，伴隨安防智能化的發(fā)展，行業(yè)產(chǎn)品需求已由看清開始往看懂方向轉(zhuǎn)變，對體積小、讀取速度快的CMOS 傳感器產(chǎn)品需求不斷增長。汽車車載領域是CMOS 傳感器未來應用的重要方向之一，CMOS 傳感器廣泛應用于汽車倒車影像、防碰撞系統(tǒng)等方面，而伴隨自動駕駛技術(shù)的發(fā)展，汽車廠商為實現(xiàn)更高級別的自動化水平，滿足車輛對感知、決策和執(zhí)行環(huán)節(jié)更高的技術(shù)要求，將會為自動駕駛車輛配備更多的攝像頭。
當前中國CMOS 傳感器行業(yè)集中度極高，索尼、三星及豪威三家企業(yè)占有中國CMOS 傳感器市場份額的70%以上，覆蓋智能終端、安防監(jiān)控及車載攝像頭等多個領域，處于中高端市場的領導地位。而以格科微和思特威為代表的國產(chǎn)廠商在經(jīng)過連續(xù)多年的技術(shù)追趕后，憑借較低的產(chǎn)品成本、豐富的營銷渠道及全面的售后網(wǎng)絡，具備潛力取代國際競爭廠商，成為行業(yè)的頭部企業(yè)。
60家國產(chǎn)傳感器廠商信息統(tǒng)計
Aspencore分析師團隊對中國本土的傳感器廠商進行了第一手調(diào)查和網(wǎng)絡匯編整理，從眾多公司中挑選60家，分別從核心技術(shù)、代表產(chǎn)品、應用方案和目標市場等多個維度進行了統(tǒng)計分析。
