速度傳感器芯片行業(yè)市場突圍戰(zhàn)略研究

速度傳感器芯片行業(yè)市場突圍戰(zhàn)略研究

集成電路行業(yè)發(fā)展情況和未來發(fā)展趨勢在汽車電子領(lǐng)域，傳統(tǒng)意義上的機(jī)械式汽車被現(xiàn)代電子化汽車所取代，現(xiàn)代電子技術(shù)在汽車上的大量應(yīng)用，各種電子電器產(chǎn)品占汽車總成本的比重越來越高。電子技術(shù)的應(yīng)用在雖然提高了汽車的經(jīng)濟(jì)性、安全性和舒適性，但同時(shí)也在汽車電磁兼容方面帶來不容忽視的問題。電磁兼容技術(shù)即是由電磁干擾引出的一項(xiàng)新技術(shù)，旨在特定工作環(huán)境中，電子裝置或電子系統(tǒng)不產(chǎn)生干擾或不受環(huán)境干擾。因此，電磁兼容設(shè)計(jì)是圍繞干擾源、敏感源和耦合路徑等設(shè)計(jì)要素，通過模擬設(shè)計(jì)電路以及工程師豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，選擇最優(yōu)電路泄放路徑，隔離及屏蔽干擾源，設(shè)計(jì)去耦電路，消除電磁干擾的技術(shù)方法，提高產(chǎn)品電磁兼容性。隨著汽車智能化時(shí)代的到來，大量新的技術(shù)需要被引進(jìn)或運(yùn)用到全新的場景中，因此需要使用大量的傳感器，從而使電磁兼容問題變得更加復(fù)雜。另外，無論是智能汽車、智能家居、智慧城市、智能制造還是智能終端，都將使用高密度、多互聯(lián)的電子設(shè)備，各類電子設(shè)備的應(yīng)用場景之間相互影響，產(chǎn)生一系列電磁兼容問題，給芯片設(shè)計(jì)帶來全方位、多方面的挑戰(zhàn)。電磁兼容技術(shù)要從原理設(shè)計(jì)、布局、PCB設(shè)計(jì)和制造、整機(jī)組裝、測試驗(yàn)證、檢測認(rèn)證、到量產(chǎn)，做全流程的優(yōu)化，對應(yīng)問題場景進(jìn)行評(píng)估衡量，設(shè)計(jì)和改善電磁兼容性能，才能確保電磁兼容性不成為影響汽車三化進(jìn)程中的問題。目前，在傳統(tǒng)傳感器等電子元器件構(gòu)成方面，芯片需要搭配PCB來實(shí)現(xiàn)功能，一方面用以固定傳感器，另一方面需要外圍元器件提供電磁兼容性的保護(hù)功能。相較于傳統(tǒng)PCBA封裝，無PCB（PCB-Less）封裝解決方案使PCB-Less芯片集成了傳感器芯片與汽車ECU相連接所需的常用外接無源組件。在電機(jī)設(shè)計(jì)空間越來越小的趨勢下，OEM廠商可以集成傳感器和模塊，電源端電阻的集成意味著OEM無需連接常用的外部串聯(lián)電阻，集成的去耦電容可提供傳感器更好的EMC和ESD性能。此外，芯片可以集成內(nèi)部穩(wěn)壓電路和灌電流的輸出，實(shí)現(xiàn)反向電壓保護(hù)、熱保護(hù)功能。未來，高集成化的芯片不僅可以減少所占空間，從而減小終端設(shè)備總體積，還可以通過更加復(fù)雜的電路微結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)芯片更好性能。在汽車電子領(lǐng)域，汽車智能化程度越高，電子、電氣系統(tǒng)越復(fù)雜，對功能安全的要求也到了前所未有的高度。為實(shí)現(xiàn)汽車上電子、電氣系統(tǒng)的功能安全設(shè)計(jì)，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定了一項(xiàng)汽車功能安全管理體系ISO26262，它派生于電子、電氣及可編程器件功能安全基本標(biāo)準(zhǔn)IEC61508，又以IATF16949為前提，對功能安全進(jìn)行了規(guī)范化。ISO26262定義了汽車安全生命周期、汽車安全完整性等級(jí)關(guān)鍵概念，為汽車電子電氣系統(tǒng)的整個(gè)生命周期中與功能安全相關(guān)的工作流程和管理流程提供了指導(dǎo)。在芯片設(shè)計(jì)時(shí)，一方面需要識(shí)別和預(yù)防系統(tǒng)失效，即車載芯片設(shè)計(jì)過程中的人為錯(cuò)誤引起的失效，通常需要強(qiáng)大的開發(fā)流程來避免系統(tǒng)失效的可能性；另一方面需要識(shí)別和預(yù)防隨機(jī)硬件失效，即在車載芯片的生命周期中，非預(yù)期地發(fā)生、并服從概率分布的失效。在汽車芯片的功能實(shí)現(xiàn)中，通過芯片硬件冗余設(shè)計(jì)以及特殊后端設(shè)計(jì)可以預(yù)防或降低失效風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性。未來，汽車芯片需要滿足更多的功能安全、可靠性和質(zhì)量要求，在工藝的選擇、開發(fā)流程的管理、設(shè)計(jì)流程上都有更高的要求。同時(shí)，在芯片設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮更多的功能安全性技術(shù)應(yīng)用。汽車行業(yè)智能化，電動(dòng)化和網(wǎng)聯(lián)化驅(qū)動(dòng)汽車價(jià)值鏈的升級(jí)，智能駕駛和新能源成為汽車產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展方向；加之我國汽車市場產(chǎn)銷量已連續(xù)多年位居世界第一，依托于未來增量和保有量的優(yōu)勢，未來智能駕駛在我國將會(huì)有廣闊的發(fā)展空間。一方面，基于智能駕駛的高安全冗余度和低容錯(cuò)性特性，越是高階的智能駕駛需要越多的傳感器，以盡可能地保證行駛的安全性。另一方面，隨著汽車中的機(jī)械控制逐步被電子控制所替代，智能駕駛?cè)缱詣?dòng)泊車、行車輔助等應(yīng)用場景，需要更多傳感器共同作用，方能控制方向盤、電子油門和剎車等駕駛動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)車輛控制。其中，汽車芯片在感知層、決策層、執(zhí)行層將直接影響智能駕駛的性能和表現(xiàn)。隨著智能駕駛和汽車三化的發(fā)展，汽車市場對于芯片的需求日益增大，這不僅為我國集成電路行業(yè)提供了廣闊的市場空間，同時(shí)促進(jìn)了汽車芯片的國產(chǎn)化進(jìn)程，為國內(nèi)汽車芯片廠商提供了發(fā)展機(jī)遇。近年來，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智慧工廠等概念的不斷興起，全球各國企業(yè)對于智能工廠的關(guān)注度提高，工廠中自動(dòng)化機(jī)械、生產(chǎn)線、輸送機(jī)和工業(yè)機(jī)器人的滲透率明顯提升。根據(jù)中國工控網(wǎng)《2022中國工業(yè)自動(dòng)化市場白皮書》，2021年度中國工業(yè)自動(dòng)化市場規(guī)模超過2，500億元，同比增長22%，預(yù)測2022-2025年中國工業(yè)自動(dòng)化市場將保持10%左右的年均復(fù)合增長率。2020年以來，隨著中國制造2025戰(zhàn)略的進(jìn)一步實(shí)施，我國自動(dòng)化行業(yè)進(jìn)入新一輪的景氣周期。工業(yè)智造的發(fā)展助推集成電路行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，也將加快高效率、高性能與高穩(wěn)定性的芯片的國產(chǎn)換代進(jìn)程。隨著全球能源結(jié)構(gòu)快速向低碳形式轉(zhuǎn)型，可再生能源裝機(jī)加快發(fā)展，尤其是風(fēng)電、光伏等間歇性可再生能源在最近幾年成為全球新增裝機(jī)的主力。電力系統(tǒng)的波動(dòng)性將隨著可再生能源滲透率的提高而日漸提升，同時(shí)用電側(cè)的電氣化率提升也進(jìn)一步增加了對電力系統(tǒng)調(diào)度的挑戰(zhàn)。2021年3月15日召開的財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議提出，要構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。新型電力系統(tǒng)在集成電路等新一代信息技術(shù)有效支持下，能夠加強(qiáng)電網(wǎng)感知、決策、控制能力，提升清潔能源消納能力，推進(jìn)智能輸電、配電、用電領(lǐng)域升級(jí)，為全方位應(yīng)對新型電力系統(tǒng)建設(shè)帶來的運(yùn)行復(fù)雜性和安全風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)做好準(zhǔn)備。集成電路行業(yè)國際知名芯片廠商大多采用IDM模式，但I(xiàn)DM模式對于中國芯片設(shè)計(jì)企業(yè)來說，所需投入較大，因此現(xiàn)有不少芯片設(shè)計(jì)企業(yè)開始搭建Fabless+封測模式，探索Fabless和IDM這兩種模式并在優(yōu)劣勢之間取得均衡的能力。采用設(shè)計(jì)+封測經(jīng)營模式，首先，有助于推動(dòng)企業(yè)改進(jìn)生產(chǎn)工藝，進(jìn)一步提高企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，保障企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。尤其在汽車電子行業(yè)，對汽車芯片的一致性和可靠性要求較高，因此需要做到芯片制造工藝與設(shè)計(jì)強(qiáng)綁定。其次，能夠有力推動(dòng)企業(yè)集成電路產(chǎn)品設(shè)計(jì)端到封測端的相互融合的實(shí)現(xiàn)，增強(qiáng)企業(yè)設(shè)計(jì)+封測的協(xié)同效應(yīng)，促使企業(yè)供應(yīng)鏈更加優(yōu)化，進(jìn)一步降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品價(jià)格領(lǐng)先戰(zhàn)略。集成電路市場前景預(yù)測集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的核心，是引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵力量。國家出臺(tái)《十四五數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》《十四五國家信息化規(guī)劃》《十四五信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等政策均提到，完成信息領(lǐng)域核心技術(shù)突破也要加快集成電路關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，著力提升基礎(chǔ)軟硬件、核心電子元器件、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料和生產(chǎn)裝備的供給水平，強(qiáng)化關(guān)鍵產(chǎn)品自給保障能力。我國集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，有力支撐了國家信息化建設(shè)，促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)持續(xù)健康發(fā)展。集成電路行業(yè)勢在必行目前我國高端芯片幾乎完全依賴進(jìn)口，嚴(yán)重威脅我國國防信息安全和通信、能源、工業(yè)、汽車和消費(fèi)電子等支柱行業(yè)的產(chǎn)業(yè)安全。而全球電子產(chǎn)品90%的制造能力在中國，5G、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能行業(yè)的最大市場也是在我國。在國家對集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)大力扶持的政策下，高端芯片技術(shù)勢在必行。工業(yè)領(lǐng)域芯片行業(yè)概況（一）工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域行業(yè)概況在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用中，電機(jī)控制系統(tǒng)必不可少。電機(jī)控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)精確控制和同步操作，降低功耗，并在嚴(yán)苛環(huán)境中延長電機(jī)的使用壽命，主要應(yīng)用于各類工業(yè)電機(jī)設(shè)備、輕型電動(dòng)車以及其他工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備等。1、工業(yè)電機(jī)領(lǐng)域行業(yè)概況電機(jī)指依靠電磁感應(yīng)作用而運(yùn)行的電氣設(shè)備，用來進(jìn)行電能生產(chǎn)、傳輸、使用和電能特性變換的機(jī)電裝置。電機(jī)的分類方式多樣，以工作電源為標(biāo)準(zhǔn)，可分為直流電機(jī)、交流電機(jī)；以結(jié)構(gòu)和工作原理為標(biāo)準(zhǔn)，可分為無刷電機(jī)與有刷電機(jī)；步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)；異步電機(jī)與同步電機(jī)等。目前，電機(jī)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)床、生產(chǎn)線、出行工具、電動(dòng)工具、各類電器等多個(gè)市場，同時(shí)越來越多的高端電機(jī)被裝配到工業(yè)自動(dòng)化控制設(shè)備中。電機(jī)控制系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)作的核心，由控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)和傳感器芯片組成?？刂破饔芍骺匦酒M成，是電機(jī)控制系統(tǒng)的大腦，用于控制電機(jī)的電路通電和斷電，使之啟動(dòng)和停止；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器主要搭載驅(qū)動(dòng)芯片和驅(qū)動(dòng)器件，可以放大信號(hào)，產(chǎn)生扭矩，并使負(fù)載運(yùn)動(dòng)，通過控制速度、扭矩和方向，從而確定電機(jī)的馬力；電機(jī)主要將電池的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備工作；傳感器芯片主要是基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器芯片，用于檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子的速度、位置和方向。近年來，工業(yè)自動(dòng)化趨勢帶動(dòng)工業(yè)電機(jī)領(lǐng)域市場規(guī)模快速增加。工業(yè)電機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用升級(jí)是核心推動(dòng)因素之一，其需求量隨著電氣化、自動(dòng)化、智能化的演進(jìn)而逐步增長。特別是以步進(jìn)伺服電機(jī)為代表的工業(yè)自動(dòng)化電機(jī)，是自動(dòng)化生產(chǎn)線、智能化設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人等不可或缺的一部分。2021年我國工業(yè)電機(jī)產(chǎn)量為330GW，存量為4，130GW，預(yù)計(jì)2025年存量將達(dá)到4，651GW；工業(yè)電機(jī)作為電能和機(jī)械能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵設(shè)備，在未來幾年，隨著中國制造2025的提出，工業(yè)電機(jī)需求將在我國工業(yè)快速發(fā)展的帶動(dòng)下進(jìn)一步擴(kuò)大，進(jìn)而促進(jìn)工業(yè)傳感器和工業(yè)傳感器芯片市場的增長。根據(jù)MarketsAndMarkets，全球工業(yè)傳感器市場規(guī)模預(yù)計(jì)將從2020年的182億美元增長到2025年的290億美元，年均復(fù)合增長率為9．77％，其中，磁傳感器具有高可靠性，低系統(tǒng)成本以及解決方案簡單等特點(diǎn)，成為工業(yè)傳感器應(yīng)用中最重要的類別之一。2、輕型電動(dòng)車領(lǐng)域行業(yè)概況輕型電動(dòng)車包括電動(dòng)兩輪車，電動(dòng)平衡，滑板車，電動(dòng)助力車等，其中主要為電動(dòng)兩輪車。以電動(dòng)兩輪車為例，通常一個(gè)電動(dòng)兩輪車的電機(jī)需要借助三個(gè)磁傳感器實(shí)現(xiàn)換相控制以及電機(jī)自動(dòng)化控制。另外，磁傳感器在電動(dòng)兩輪車的調(diào)速轉(zhuǎn)把和剎把中也得到應(yīng)用：轉(zhuǎn)把信號(hào)是電動(dòng)車電機(jī)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，騎行者通過轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)把來調(diào)節(jié)電動(dòng)兩輪車的行駛速度；剎把信號(hào)是電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)信號(hào)，在有捏剎把動(dòng)作時(shí)，開關(guān)磁傳感器將剎車信號(hào)傳給控制器，控制器接受到剎車信號(hào)后，立即停止對電機(jī)的供電。中國電動(dòng)兩輪車已經(jīng)走向高質(zhì)量發(fā)展的道路，并以其低碳環(huán)保、輕便經(jīng)濟(jì)、不易擁堵的特點(diǎn)發(fā)展成國內(nèi)重要的短途交通工具，不斷滲透到個(gè)人出行、外賣配送、共享出行等諸多領(lǐng)域。根據(jù)艾瑞咨詢，2021年雖然部分地區(qū)受到《電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱新國標(biāo)）過渡期推行節(jié)奏減緩等因素影響，電動(dòng)兩輪電動(dòng)車銷量增幅不及預(yù)期，但全年中國的兩輪電動(dòng)車銷量仍然達(dá)到4，100萬輛。在節(jié)能減排、碳達(dá)峰等政策要求，龐大的人口與多樣化綠色出行需求，及時(shí)配送與共享電單車增長促進(jìn)以及新國標(biāo)的進(jìn)一步落實(shí)等因素影響下，兩輪電動(dòng)車市場依舊擁有較大的增長潛力和存量置換需求，預(yù)計(jì)2022年兩輪電動(dòng)車的銷量可達(dá)4，500萬輛，因此給磁傳感器芯片帶來了新的機(jī)遇和發(fā)展空間。（二）新能源領(lǐng)域行業(yè)概況在碳達(dá)峰、碳中和的戰(zhàn)略目標(biāo)下，全球各國大力推動(dòng)綠色能源發(fā)展，其中，光伏發(fā)電屬于綠色環(huán)保的發(fā)電方式之一，國內(nèi)外光伏行業(yè)前景廣闊。根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，預(yù)測2021-2025年期間，全球每年平均新增光伏裝機(jī)量約210-260GW；預(yù)計(jì)至2030年全球年度新裝機(jī)量將超過300GW。逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的核心部件之一，隨著光伏組件高度集成化，新器件的工藝提升，逆變器廠家研發(fā)技術(shù)的進(jìn)步離不開集成電路技術(shù)的發(fā)展，特別是在功率器件和集成電路（IC）芯片上。典型的分布式光伏逆變器的拓?fù)浒酥绷鬏斎氕h(huán)節(jié)（組串輸入?yún)R流），直流升壓環(huán)節(jié)（BoostMPPT線路），直流逆變交流環(huán)節(jié)（DC/AC線路），以及交流輸出環(huán)節(jié)（漏電流檢測）。電流檢測在每一個(gè)環(huán)節(jié)必不可少。電流傳感器是光伏并網(wǎng)逆變器中的核心檢測元件，在要求穩(wěn)定性的同時(shí)，還需兼顧高精確的電量計(jì)量工作。根據(jù)測量原理不同，電流傳感器可分為霍爾電流傳感器、隧道磁阻效應(yīng)（TMR）電流傳感器、分流器、磁通門電流傳感器、電子式電流互感器等。其中，霍爾電流傳感器的結(jié)構(gòu)小巧、檢測精度高、相關(guān)的電氣回路簡單，對于推動(dòng)檢測系統(tǒng)的微型化、集成化有著積極的作用?；魻栯娏鱾鞲衅魇谴艂鞲衅鞯姆种?，根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為開環(huán)式和閉環(huán)式兩種，可對各種類型的電流進(jìn)行測量，從直流到幾十千赫茲的交流。根據(jù)MarketsAndMarkets數(shù)據(jù)，2023年全球霍爾電流傳感器市場規(guī)模將達(dá)到14．74億美元，2017-2023年復(fù)合增長率達(dá)到8．4%。未來，受益于光伏裝機(jī)量持續(xù)提升，電流傳感器及其芯片的市場空間持續(xù)擴(kuò)大。集成電路行業(yè)產(chǎn)量概況目前，我國已經(jīng)成為全球最大的集成電路市場之一，集成電路產(chǎn)量穩(wěn)步提升。據(jù)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)大數(shù)據(jù)庫顯示，2021年我國集成電路產(chǎn)量達(dá)3594．3億塊，同比增長33．3%；2022年1-11月，我國集成電路產(chǎn)量達(dá)2958億塊，同比下降12%，預(yù)計(jì)2023年我國集成電路產(chǎn)量將達(dá)3676．2億塊。集成電路行業(yè)的競爭情況目前，國內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)規(guī)模相比國外企業(yè)仍然較小，核心市場和客戶供應(yīng)體系進(jìn)入難度較大，技術(shù)能力仍與國外企業(yè)具有較大差距，我國集成電路產(chǎn)品主要領(lǐng)域集中在消費(fèi)類、通信類以及中低端芯片領(lǐng)域。在磁傳感器芯片領(lǐng)域，國外磁傳感器芯片企業(yè)憑借多年以來在資金、技術(shù)、客戶資源、品牌等方面的積累，形成了巨大的領(lǐng)先優(yōu)勢。根據(jù)Yole研究報(bào)告，國外先進(jìn)磁傳感器芯片供應(yīng)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(xué)）等掌握了大部分市場份額，磁傳感器芯片的國產(chǎn)化率整體較低。在汽車電子領(lǐng)域，根據(jù)Yole研究報(bào)告，汽車電子為磁傳感器的主要應(yīng)用領(lǐng)域，市場占比超過50%；全球5家