汽車傳感器行業(yè)研究智能化趨勢確定千億車載傳感器市場啟航

汽車傳感器行業(yè)研究：智能化趨勢確定，千億車載傳感器市場啟航1、汽車傳感器是實(shí)現(xiàn)智能駕駛的核心硬件汽車傳感器是把非電信號轉(zhuǎn)換成電信號并向汽車傳遞各種工況信息的裝置。傳感器是一種把被測量轉(zhuǎn)換成可測量的信號轉(zhuǎn)換裝置，通常是由敏感元件、轉(zhuǎn)換原件、信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路等其他輔助元件組成。敏感元件接受被測量并輸出與被測量成確定關(guān)系的其他量，轉(zhuǎn)換元件把來自敏感元件的其他量轉(zhuǎn)換成適合傳輸、測量的電信號，適合輸出、測量的電信號通過信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路被轉(zhuǎn)換為可顯示、記錄、處理和控制的有用電信號，最后有用電信號被傳遞至其他裝置并進(jìn)行通信。傳感器的應(yīng)用場景非常廣泛，其中汽車傳感器的工作原理是通過把非電信號轉(zhuǎn)換成電信號的方式向汽車計(jì)算機(jī)提供包括車速、溫度、發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)等各種工況信息，使汽車實(shí)現(xiàn)自動檢測和電子控制。汽車傳感器可根據(jù)使用目的不同分為車身感知傳感器和環(huán)境感知傳感器。車身感知傳感器提高了單車自身的信息化水平，使車輛具備感知自身的能力；按照輸入的被測量不同主要分為壓力傳感器、位置傳感器、溫度傳感器、(線)加速度傳感器、角(加)速度傳感器、空氣流量傳感器、氣體傳感器，從工作原理上看這些傳感器大都采用MEMS方案。環(huán)境感知傳感器實(shí)現(xiàn)了單車對外界環(huán)境的感知能力，幫助汽車計(jì)算機(jī)獲得環(huán)境信息并做出規(guī)劃決策，為車輛智能化駕駛提供支持；

環(huán)境感知傳感器主要分為車載攝像頭、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)。1.1、實(shí)現(xiàn)單車自身信息化水平的車身感知傳感器是汽車的“神經(jīng)末梢”車身感知傳感器是汽車的“神經(jīng)末梢”。車身感知傳感器遍布汽車全身，被廣泛應(yīng)用于動力系統(tǒng)（新能源車是三電系統(tǒng)）、底盤系統(tǒng)、車身系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對汽車自身信息的感知并作出決策、執(zhí)行，是汽車的“神經(jīng)末梢”，目前發(fā)展較為成熟，以MEMS傳感器為主。將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號的汽車壓力傳感器主要分為電容式和電阻式兩類。壓力傳感器是能夠感受壓力信號，并將壓力信號轉(zhuǎn)換成可用的電信號的裝置。根據(jù)壓敏元件的主流技術(shù)原理的不同，汽車壓力傳感器主要分為電容式壓力傳感器和電阻式壓力傳感器，通常應(yīng)用于發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管處、檢測大氣壓力變化、檢測渦輪增壓機(jī)的增壓壓力、檢測懸架系統(tǒng)的油壓、實(shí)時(shí)檢測輪胎壓力、測量氣缸內(nèi)混合氣燃燒壓力等。位置傳感器是測量元件運(yùn)轉(zhuǎn)或運(yùn)動所處位置的裝置。汽車位置傳感器的工作原理主要有霍爾效應(yīng)、磁電阻效應(yīng)、光電式、電容式、電熱式五種。根據(jù)用途不同可分為曲軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、車高與轉(zhuǎn)角位置傳感器、液位傳感器、方位傳感器、座椅位置傳感器等。汽車上應(yīng)用最廣泛的溫度傳感器是熱敏電阻式溫度傳感器。汽車溫度傳感器將溫度信號轉(zhuǎn)化為可用輸出信號，按照工作原理可分為熱敏電阻式、熱電偶式、熱敏鐵氧體式，其中熱敏電阻式溫度傳感器應(yīng)用最為廣泛。根據(jù)應(yīng)用場景的不同熱敏電阻式溫度傳感器可分為進(jìn)氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、車內(nèi)外溫度傳感器、蒸發(fā)器出口溫度傳感器、排氣溫度傳感器等。慣性傳感器是用于測量物體在慣性空間中運(yùn)動參數(shù)的裝置。根據(jù)運(yùn)動是否呈線性的工作原理，慣性傳感器分為線加速度傳感器和角加速度傳感器兩類；按測量軸數(shù)量分為單軸、雙軸、三軸加速度傳感器。將線加速度傳感器、角加速度傳感器與其他測量元件組合搭配可以滿足汽車安全控制及導(dǎo)航系統(tǒng)的需求，具體應(yīng)用包括汽車安全氣囊(Aribag)、ABS防抱死剎車系統(tǒng)、電子穩(wěn)定程序(ESP)、電控懸掛系統(tǒng)等。線加速度傳感器又稱加速度傳感器，是通過測量傳感器內(nèi)部的慣性力并計(jì)算加速度數(shù)據(jù)的裝置。按照工作原理的不同加速度傳感器可分為交流響應(yīng)型和直流響應(yīng)型。交流加速度傳感器的感測機(jī)構(gòu)通常使用壓電元件，分為電壓輸出式壓電傳感器和電荷輸出式壓電傳感器；直流加速度傳感器根據(jù)感測技術(shù)的不同可分為電容式和壓阻式。角加速度傳感器又稱角速度傳感器，實(shí)質(zhì)是陀螺儀。陀螺儀是利用動量矩（自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生）敏感殼體相對慣性空間繞正交于自轉(zhuǎn)軸的一個(gè)或兩個(gè)軸的角運(yùn)動檢測裝置，可與加速度計(jì)共同構(gòu)成慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，是決定慣性導(dǎo)航系統(tǒng)精度的主要因素?？諝饬髁總鞲衅魇怯糜跈z測發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量大小的裝置?？諝饬髁總鞲衅魍ǔ０惭b在進(jìn)氣管上，將進(jìn)氣量信號轉(zhuǎn)化為電信號傳遞給ECU，以供ECU確定噴油量和點(diǎn)火時(shí)間?？諝饬髁總鞲衅鞣譃轶w積式和質(zhì)量式，其中體積式包括葉片式、卡門渦街式、量芯式，質(zhì)量式包括熱線式、熱模式。氣體傳感器是檢測氣體的種類和濃度等信息的裝置。氣體傳感器按照技術(shù)原理的不同可以劃分為半導(dǎo)體氣體傳感器、固體電解質(zhì)氣體傳感器、催化燃燒氣體傳感器、電化學(xué)氣體傳感器、光學(xué)氣體傳感器等；根據(jù)被測氣體的種類不同作用在汽車上的氣體濃度傳感器可以劃分為氧傳感器、NOX傳感器、稀薄混合氣傳感器、煙霧濃度傳感器、柴油機(jī)煙度傳感器。1.2、捕捉外界信息的環(huán)境感知傳感器是汽車之“眼”環(huán)境感知傳感器是汽車之“眼”，是未來無人駕駛智能感知系統(tǒng)的基礎(chǔ)。環(huán)境感知傳感器是在汽車安全技術(shù)從被動安全向主動安全演進(jìn)的過程中產(chǎn)生的。環(huán)境感知傳感器捕捉外界信息并提供給汽車計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用于規(guī)劃決策，主要包括激光雷達(dá)、車載攝像頭、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等，是汽車之“眼”，是未來無人駕駛智能感知系統(tǒng)的基礎(chǔ)。車載攝像頭以感光成像的方式為ADAS功能提供輸入。車載攝像頭是監(jiān)控汽車內(nèi)外環(huán)境、將光學(xué)信號轉(zhuǎn)換成電信號并呈現(xiàn)圖像以輔助駕駛員行駛的設(shè)備，通常分為單目攝像頭、雙目攝像頭、廣角攝像頭，安裝在汽車的前視、環(huán)視、后視、側(cè)視、內(nèi)置等各個(gè)部位。攝像頭的主要功能是感知外界環(huán)境，為碰撞預(yù)警、行人檢測等ADAS(advanceddriverassistancesystem，高級駕駛輔助系統(tǒng))功能實(shí)現(xiàn)提供視頻信號輸入。毫米波雷達(dá)是ADAS系統(tǒng)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)汽車智能駕駛的重要裝置。毫米波雷達(dá)使用頻率30GHz-300GHz的毫米波對目標(biāo)進(jìn)行照射并接收回波，通過信號處理獲得目標(biāo)與發(fā)射點(diǎn)的距離、方位、速度等信息。車載毫米波雷達(dá)多采用FMCW連續(xù)調(diào)頻式，通常有24GHz和77GHz兩種；按照測量距離劃分有短距的SRR、中距的MRR、長距的LRR，77GHz毫米波雷達(dá)通常安裝汽車正前方，用于對中遠(yuǎn)距離物體的探測；24GHz毫米波雷達(dá)通常安裝在車側(cè)、后方，用于盲點(diǎn)檢測、輔助停車等。毫米波雷達(dá)目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車的ADAS系統(tǒng)。性能好、精度高的激光雷達(dá)或?yàn)閷?shí)現(xiàn)汽車智能駕駛的核心裝置。激光雷達(dá)運(yùn)用光頻波段的電磁波對目標(biāo)進(jìn)行照射并接收回波，通過信號處理獲得目標(biāo)位置、高度、速度等信息，生成目標(biāo)點(diǎn)云圖，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的探測、跟蹤和識別。車載激光雷達(dá)按照機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件的有無，可分為機(jī)械激光雷達(dá)、固態(tài)激光雷達(dá)、混合固態(tài)激光雷達(dá)；按照線束數(shù)量多少可分為單線束激光雷達(dá)、多線束激光雷達(dá)；按照測距方式可分為ToF(TimeofFlight，飛行時(shí)間)測距法、FMCW測距法(基于相干探測)。激光雷達(dá)常應(yīng)用于高精度電子地圖和定位、障礙物識別、可通行空間檢測、障礙物軌跡預(yù)測等方面，具備分辨率高、探測范圍廣、信息量豐富等優(yōu)勢，或?yàn)閷?shí)現(xiàn)汽車智能駕駛的核心裝置。1.3、汽車傳感器是實(shí)現(xiàn)智能駕駛的核心硬件汽車傳感器研發(fā)周期長、產(chǎn)品附加值高，是實(shí)現(xiàn)智能駕駛的核心硬件。汽車傳感器的發(fā)展階段分為結(jié)構(gòu)型傳感器階段、固體傳感器階段、智能型傳感器階段。目前MEMS傳感器、智能型傳感器快速發(fā)展，廣泛應(yīng)用于汽車、安防醫(yī)療等行業(yè)。汽車傳感器通常研發(fā)周期較長，如汽車MEMS類傳感器從設(shè)計(jì)研發(fā)到最終全面商業(yè)化平均耗時(shí)28年。在自動駕駛的層級結(jié)構(gòu)中，汽車傳感器處于感知層，產(chǎn)品附加值高，是實(shí)現(xiàn)單車智能駕駛的核心硬件。2、駕駛自動化水平升級開啟中國汽車傳感器行業(yè)千億市場，2021-2025年CAGR有望達(dá)39%自動駕駛的目標(biāo)驅(qū)動與當(dāng)下汽車市場銷量興旺趨勢的延續(xù)使汽車傳感器市場具備放量的先決條件。目前駕駛自動化水平不斷升級的趨勢已經(jīng)顯現(xiàn)，L3級智能汽車的量產(chǎn)標(biāo)志著智能駕駛發(fā)展開始步入自動駕駛階段。在駕駛自動化水平升級進(jìn)程中，單車搭載的環(huán)境感知傳感器的數(shù)量有望增加：①ADAS加速滲透下車載攝像頭有望量價(jià)齊升；②車載超聲波雷達(dá)市場成熟格局基本穩(wěn)定，享受行業(yè)紅利有望持續(xù)放量；③77GHz車載毫米波雷達(dá)因性能與體積優(yōu)勢成為市場主流，需求有望增長；④車載激光雷達(dá)市場剛剛起步，2022有望迎來放量元年，國內(nèi)廠商或?qū)⑴c全球競爭。MEMS傳感器應(yīng)用廣泛，在汽車行業(yè)安全保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)等政策驅(qū)動下增長趨勢有望延續(xù)；電磁類傳感器有望受益于新能源汽車滲透率提升；

汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的趨勢有望為MEMS傳感器催生出更多元的應(yīng)用場景需求。2.1、駕駛自動化水平不斷提升，環(huán)境感知傳感器有望放量自動駕駛的目標(biāo)驅(qū)動與當(dāng)下汽車市場銷量興旺的趨勢使汽車傳感器市場具備放量的先決條件。在科技發(fā)展、政策支持等方面的推動下，汽車產(chǎn)業(yè)電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化、共享化的“四化”趨勢已初步顯現(xiàn)，在自動駕駛的目標(biāo)驅(qū)動下，單個(gè)汽車環(huán)境感知傳感器使用數(shù)量呈上升趨勢。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會，2020年中國汽車市場總銷量為2531萬輛，其中乘用車2018萬輛，新能源車

137萬輛；

2021年中國汽車市場總銷量為2627.5萬輛、同比增長3.81%，其中乘用車2148.2萬輛、同比增長6.45%，新能源車352.1萬輛、同比增長157.01%。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會預(yù)計(jì)，2025年中國汽車總銷量有望達(dá)到3000萬輛，其中新能源車銷量有望達(dá)到900萬輛。自動駕駛的目標(biāo)驅(qū)動與汽車市場銷量興旺的趨勢使汽車傳感器市場具備放量的先決條件。駕駛自動化水平不斷升級的趨勢已經(jīng)顯現(xiàn)，L3級智能汽車的量產(chǎn)標(biāo)志著汽車行業(yè)開始步入自動駕駛階段。新能源汽車的發(fā)展不僅是在汽車的能源供給上進(jìn)行更替，與此同時(shí)也伴隨著智能化對非智能化的逐步迭代。自動駕駛方案可分為感知層、決策層、執(zhí)行層，其中搭載的各類傳感器屬于感知層。據(jù)SAE（國際自動機(jī)械工程學(xué)會）和中國《汽車駕駛自動化分級》，自動駕駛的自動化程度分為L0-L5六個(gè)級別。L0級是傳統(tǒng)駕駛、非自動化；L1、L2級是輔助駕駛，具備部分自動駕駛功能；L3-L5級屬于先決條件不同的自動駕駛。L3級是自動駕駛級別的分界線，2022年5月奔馳汽車L3級別的量產(chǎn)標(biāo)志著汽車行業(yè)開始步入自動駕駛階段。隨著駕駛自動化水平升級，單車搭載的環(huán)境感知傳感器的數(shù)量持續(xù)增加。L0向L2級發(fā)展主要是使汽車具備更多的ADAS功能以實(shí)現(xiàn)更多駕駛輔助場景，需安裝車載攝像頭、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)。L2步入L3級的方式目前有兩種：①

“弱硬件強(qiáng)算法”的視覺方案，硬件上車載攝像頭+毫米波雷達(dá)的搭配、不配備激光雷達(dá)；②“強(qiáng)硬件弱算法”的激光雷達(dá)方案，硬件上配備車載攝像頭+毫米波雷達(dá)+激光雷達(dá)。L3向L5級別的發(fā)展或需配置更多的車身感知傳感器以實(shí)現(xiàn)完全自動駕駛。當(dāng)下部分車企的自動駕駛技術(shù)已從L2升級至L3級，實(shí)現(xiàn)了在自動駕駛場景中從“人主導(dǎo)、車輔助”發(fā)展到“車主導(dǎo)、人輔助”的過渡，而目前市場中的多數(shù)汽車依然處在L2級以下。隨著駕駛自動化水平升級，單車搭載的環(huán)境感知傳感器，如車載攝像頭、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)的數(shù)量持續(xù)增加。ADAS加速滲透下車載攝像頭有望量價(jià)齊升。L2及以下等級的汽車普遍搭載不超過8顆攝像頭，L3搭載8-12顆，L4、L5搭載12顆甚至更多數(shù)量的攝像頭。受益于汽車智能化發(fā)展自2017年以來車載攝像頭市場在數(shù)量和規(guī)模上呈現(xiàn)上升趨勢，據(jù)OFweek數(shù)據(jù)，2017年至2020年中國車載攝像頭市場出貨量從1690萬顆增長至4263萬顆，CAGR為36.13%，市場規(guī)模從25億元增長至57億元，CAGR為31.62%，市場規(guī)模化效應(yīng)已顯現(xiàn)。目前市場中智能汽車的滲透度不高并且普遍處于L0-L2級，攝像頭的單車搭載數(shù)量普遍較低。2021年至2022年ADAS功能加速普及，隨著多種L3級車型的乘用車上市并交付，智能駕駛逐漸從L2向L3邁進(jìn)，單車搭載攝像頭數(shù)量有望增加。未來L4、L5成為主流車型后，單車攝像頭的平均數(shù)量有望進(jìn)一步提升。伴隨自動駕駛化不斷升級，車載攝像頭在像素、探測距離等方面的技術(shù)需求提高，技術(shù)工藝有望迭代升級。根據(jù)前瞻經(jīng)濟(jì)學(xué)人，2020年中國車載攝像頭市場規(guī)模較去年增長21.28%，高于同期出貨量14.87%的增速，我們預(yù)計(jì)車載攝像頭的單顆價(jià)值有望持續(xù)上升。車載超聲波雷達(dá)市場成熟格局基本穩(wěn)定，主要受益于L2及以上智能汽車滲透率的提升。據(jù)leadleo數(shù)據(jù)，2014年至2020年中國車載超聲波雷達(dá)行業(yè)規(guī)模從35.3億元增長至51.7億元，CAGR達(dá)6.57%。相較于毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)，車載超聲波雷達(dá)技術(shù)門檻低且發(fā)展較為成熟，具備成本低、普及度高的優(yōu)勢，市場較為成熟。據(jù)奧迪威招股說明書，自動駕駛L2級及以上汽車搭載的超聲波雷達(dá)數(shù)量均為8-12顆，在全球超聲波雷達(dá)市場中海外Tier1廠商居主導(dǎo)地位，國內(nèi)企業(yè)如奧迪威全