据悉，MEMS IMU高端传感器领域或将迎来国产化的新契机。目前该细分领域传感器的技术壁垒高、难度大，单颗芯片的价格更是高达1000元甚至5000元。该市场仍由国际传感器巨头所垄断，而国产高性能MEMS IMU产品仍然十分稀缺。随着人形机器人、自动驾驶等市场的爆发，以及下游华为、比亚迪等国内链主企业的崛起，将对国产传感器产生巨大的增量需求。
受人形机器人、自动驾驶、国产替代等事件影响，国产传感器产业赛道日益受到资本关注。
在人形机器人、自动驾驶等领域，MEMS智能传感器、激光雷达、毫米波雷达等许多传感器发挥关键作用，国产传感器厂商拥有较大发展空间，今年以来的多家上市传感器企业，几乎都是这些领域的传感器公司，包括了芯动联科、高华科技、禾赛科技、开特股份、安培龙等。
近期，又一条细分传感器赛道受到资本关注，华安证券、财通证券等多家券商出具相关产业报告，认为这将是人形机器人和自动驾驶的下一个风口，新兴市场正在打开成长空间，相关领域的国内传感器企业或迎来机遇成长期！
MEMS IMU
“1000元以上单价、价值量高、壁垒高，国产替代空间巨大……”，诸多特征可以推断：MEMS IMU将是人形机器人和自动驾驶的下一个风口。
IMU是惯性定位技术的核心设备，通常包括三个轴向的陀螺仪和加速度计。IMU（Inertial Measurement Unit），即惯性测量单元，是测量物体三轴姿态角（或角速率）及加速度的装置。一个IMU通常包含三个轴向的陀螺仪和三个轴向的加速度计，以测量物体在三维空间中的角速率和加速度。
IMU主要用于自主测量和反馈物体运动速度和角度的变化，并与卫星等其他导航模块形成惯性导航系统、组合惯性系统等，经集成在相关设备中发挥惯性导航、惯性测量和惯性稳控的作用。
三轴加速度传感器是一种基于加速度的基本原理实现的惯性传感器，能够测量空间加速度。陀螺仪用于测量当中的角速度及对角速度积分后角度的计算，是惯性导航系统的核心敏感器件，其测量精度直接影响惯导系统的姿态解算的准确性。
图1：IMU传感器相当于加速度计和陀螺仪的结合体
目前高精度MEMS IMU民用市场，主要应用场景包括高精度自动驾驶以及人形机器人。自动驾驶车辆、人形机器人采用千元以上的高性能MEMS IMU。IMU的价格区间很广，包括几十元的消费级MEMS IMU到几十万元的激光IMU，精度越高价格越贵，而针对自动驾驶车辆、人形机器人的IMU价格至少在千元以上。
MEMS IMU价值量高，未来不得不依靠国产化替代降本；技术壁垒高，竞争对手不容易追赶、盈利能力好。
图2：IMU精度与对应价格（来源：网络）
自动驾驶达到L3级以及以上，所需要IMU精度需要达到1°/h以内，目前较高精度的MEMS IMU芯片全部依赖于海外进口；人形机器人达到特斯拉Optimus的精度，需要通过增加高精度MEMS IMU数量来达到身体稳定、姿态控制以及头不稳定补偿的效果，因此高性能MEMS IMU芯片国产自主可控的机遇需要提前布局。
假设人形机器人单机需要4个MEMS IMU、自动驾驶L3及以上精度渗透率达到20%、单颗IMU价格按照1000元，我们基于这样的乐观预设，可以预见高性能MEMS IMU市场规模可高达100亿元。目前国产高性能三轴芯片自主可控技术已有突破，放量在即，百亿市场有望迎来爆发。
IMU市场逐步拓展，海外企业技术领先
根据Yole Intelligence的数据显示，2021年全球IMU市场空间约为18.3亿美元，IMU行业2022-2027年年均复合增长率将达到7.03%，到2027年，全球IMU市场规模将达到27.92亿美元左右。
图3：2018-2027年全球IMU传感器市场规模预测（来源：财通证券）
消费电子、汽车电子、工业控制为MEMS的主要应用领域，预计2018年至2027年期间消这三大领域的市场占MEMS总市场规模的比例一直将在80%以上，其中消费电子占比最高，占比一直保持在50%以上。
图4：2018-2027年全球MEMS惯性传感器市场结构（来源：财通证券）
MEMS加速度计、磁力计和IMU的市场持续增长，MEMS陀螺仪的市场呈现逐年萎缩态势，主要原因是独立的MEMS陀螺仪在高端消费电子和汽车电子市场中逐渐被IMU所替代。从全球竞争格局的角度看，目前全球MEMS行业呈现垄断竞争格局，市场份额集中在Honeywell、ADI、Northrop Grumman/Litef等海外行业巨头手中。
国外企业占据我国MEMS惯性传感器主要市场。2022年，中国加速度计市场主要被博世、ST、Murata、NXP占据，其中博世占据28%的市场，国内企业为士兰微、美新半导体、明皜传感、矽睿科技、敏芯股份等。2022年中国陀螺仪市场主要供应商为博世、ST、TDK等，国内企业为深迪半导体、美新半导体、矽睿科技等。而中国MEMS IMU市场集中度更高，博世、ST和TDK、Analog、霍尼韦尔占据93%左右的市场，国产MEMS IMU厂商市场份额几乎可忽略。
图5：中国MEMS IMU市场前五大企业（来源：财通证券）
人形机器人与无人驾驶打开成长空间，国内企业或迎来发展良机。我们假设单台人形机器人所需IMU成本为5000元，如果人形机器人销量为100万台，对应市场规模可达到50亿元。无人驾驶车辆一般会使用组合导航，会使用GPS(全球定位系统)和IMU（惯性传感器）两个核心装置。
随着高端汽车制造商在未来10年内向L5级自动驾驶迈进，IMU有望在汽车行业快速放量。国内IMU制造商包括明皜传感（苏州固锝）、芯动联科、华依科技、矽睿科技、深迪半导体、士兰微、美泰科技、星网宇达、理工导航等。随着人形机器人和无人驾驶等新兴市场在中国的快速发展，国内IMU企业有望享受行业发展红利。
8家国产MEMS IMU/惯性传感器主要头部厂商
目前，国内MEMS IMU/惯性传感器主要有三类玩家：
- 高性能MEMS芯片自主可控的半导体公司，如芯动联科、美泰科技、明镐传感（苏州固锝子公司）等，较为稀缺；
- 本土消费级MEMS龙头，如士兰微、赛微电子等，主要面向消费电子领域，其中赛微电子为MEMS代工企业；
- Tier 1系统集成商，如华依科技、星网宇达等，主要布局的是模块/系统集成的IMU-惯导系统环节，传感器芯片为外采。
明镐传感：正在IPO中的国产MEMS惯性传感器头部厂商
苏州明皜传感科技股份有限公司成立于2011年，主要从事MEMS传感器的研发、设计和生产，多年入选中国半导体行业协会评选的“中国半导体MEMS十强企业”名单，其主要控股企业为国产二极管龙头苏州固锝。
明皜传感主要产品为加速度计传感器、陀螺仪、压力传感器和磁传感器等，MEMS IMU产品已研发，据明皜传感招股书显示，根据Yole Intelligence的统计数据测算，2021年度公司MEMS加速度计全球市占率2.11%，位列MEMS加速度计厂商的全球第七位；在消费电子领域，公司2021年度MEMS加速度计的销量为0.91亿颗，全球市占率8.96%。目前明皜传感正在上交所科创板IPO中，相关信息参看《这家MEMS传感器企业IPO，小米、比亚迪押注！》
明皜传感计划募资6.2亿元，将投入高性能高可靠性MEMS惯性传感器开发与系统应用等项目，可见未来明皜传感将继续向高性能MEMS惯性传感器进发，实现国产替代。
目前明皜传感已向荣耀、小米、联想、歌尔、三星、谷歌、Comcast等行业知名终端客户批量供货。此外，公司车规级MEMS加速度计已向东软集团批量供货，并已导入比亚迪等汽车级客户。
图6：名皓传感计划募资6.2亿元投入高性能高可靠性MEMS惯性传感器开发与系统应用（来源：明皜传感招股书）
芯动联科：国内少数上市的MEMS陀螺仪企业
安徽芯动联科微系统股份有限公司成立于2012年，主营高性能MEMS惯性传感器，具备MEMS芯片研发设计能力，其掌握了中高精度MEMS惯性传感器（包括IMU）的核心技术，精度指标可达国际一流水平。
2023年6月，芯动联科在上海证券交易所科创板成功上市，是目前中国A股少数的MEMS惯性传感器股票，相关信息参看《安徽首家MEMS传感器上市企业诞生！》
目前芯动联科现有产品MEMS陀螺仪、MEMS加速度计和MEMS IMU，15年研制出第一代高性能MEMS陀螺仪，18年研制出高性能MEMS加速度计并规模化量产，实现了对两大惯性核心器件的产品全覆盖。
凭借高精度MEMS惯性传感器实现国产替代，芯动联科业绩快速增长，据其2023年第三季度报告显示，前三季度公司实现营业收入1.92亿元，同比增长45.27%；实现归母净利润9697.9万元，同比增长52.8%。其中，第三季度净利润5609.25万元，同比增长73.11%。
矽睿科技：具有影响力的国产MEMS传感器龙头企业
上海矽睿科技股份有限公司（QST）成立于2012年，连续多年进入“中国半导体MEMS十强企业”名单，是我国磁传感器、惯性传感器主要厂商之一，《中国传感器发展蓝皮书》评为首批36家具有影响力的传感器企业。当前，矽睿科技正在进行IPO辅导，拟于中国A股上市。
矽睿科技产品拥有完全自主知识产权，包括多款MEMS传感器，如六轴IMU、加速度计、环境传感器、组合传感器等；磁性传感器芯片，如磁力计、磁编码器、电流传感器、霍尔传感器等；及汽车与物联网智能模组和系统。应用市场聚焦智能手机、智能穿戴、物联网、智能制造，汽车电子，并向智慧医疗、元宇宙、与自动驾驶市场演进。其六轴IMU获中国电子信息产业发展研究院授予的2023年“中国芯”市场表现产品奖、2022“中国芯”技术创新产品奖等奖项。
美新半导体：中国最早的MEMS惯性传感器IDM供应商
美新半导体有限公司成立于1999年，拥有二十多年的MEMS传感器研发及生产技术积累，曾于2007年在美国纳斯达克上市，被誉为全球MEMS第一股，是中国较早的IDM模式惯性传感器供应商之一，在测试、封装以及晶圆生产等方面拥有核心竞争力，连续多年进入“中国半导体MEMS十强企业”名单。
2020年美新半导体获得mCube独家授权的惯性传感器芯片技术，全面布局电容式加速度计和陀螺仪领域。目前，美新半导体大规模稳定量产的产品有全球独有的热式加速度计、电容式加速度计、AMR地磁传感器、低功耗霍尔开关和六轴IMU等产品，广泛应用于汽车、工业、医疗、可穿戴、智能家居、消费电子等领域。
深迪半导体：中国首家MEMS陀螺仪设计企业
深迪半导体（绍兴）有限公司成立于2008年，是中国首家研发设计商用消费级和汽车级微机电系统（MEMS）陀螺仪系列惯性传感器的公司，目前其主要产品有六轴IMU、陀螺仪、磁传感器、IMU模块等。
在过往的十五年间，深迪半导体积极自研创新，其突破性的新一代基于微机电系统的陀螺仪惯性传感器，为国产化商用MEMS陀螺仪的新时代开创先河。产品主要应用于IOT，手机智能终端，智能家居，人工智能，工业和智能驾舱等领域，并为客户提供增值算法服务。
美泰电子：国产MEMS传感器研发中坚力量
河北美泰电子科技有限公司于2011年挂牌成立，是中国电子科技集团公司（CETC）旗下控股的有限责任公司，连续多年入选“中国半导体MEMS十强企业”名单，是国内最大的MEMS核心芯片、器件和系统产品供应商，中国MEMS技术领导者，是国产MEMS传感器技术研发的中坚力量。
美泰电子主要产品有MEMS惯性器件与系统、MEMS测试测量传感器、MEMS压力传感器芯片、汽车MEMS传感器、射频（RF）MEMS器件、光MEMS器件等。美泰电子一直向比亚迪供应加速度传感器，其MEMS惯性传感器和系统已应用于50多款新能源汽车，美泰电子的两款微电子机械系统（MEMS）核心传感器产品已实现百万量级装车交付，是国内少数达到该量产水平的车规级MEMS传感器厂商。
士兰微：主要的国产MEMS传感器IDM厂商
杭州士兰微1997年成立，是国内规模较大的集成电路芯片设计与制造一体（IDM）的企业之一，目前已经具备了在6英寸、8英寸芯片生产线上实现MEMS传感器批量制造的能力，并建立了自己的MEMS封测生产线。
士兰微连续多年入选“中国半导体MEMS十强企业”名单，目前士兰微MEMS传感器产品系列丰富，有：MEMS加速度计、三轴AMR磁传感器、六轴IMU、高性能MEMS麦克风、数字三合一传感器、心率传感器、高性能气压压力传感器等。其中，2022年士兰微MEMS加速度计市场份额在国产厂商中排名第一，占据中国MEMS加速度计市场的9%。
敏芯股份：中国MEMS产业拓荒者
敏芯股份成立于2007年，是一家专业从事微电子机械系统传感器研发设计的高新技术企业，主导推动了中国MEMS产业链构建，被赞誉为产业拓荒者，2020年8月登陆上海证券交易所科创板，为中国MEMS芯片第一股。
敏芯股份连续多年入选“中国半导体MEMS十强企业”名单，是国内唯一掌握多品类MEMS芯片设计和制造工艺能力的上市公司，在MEMS传感器芯片设计、晶圆制造、封装和测试等各环节都拥有了自主研发能力和核心技术，同时能够自主设计为MEMS传感器芯片提供信号转化、处理或驱动功能的ASIC芯片，并实现了MEMS传感器全生产环节的国产化。公司目前主要产品线包括MEMS声学传感器、MEMS压力传感器和MEMS惯性传感器。
写在最后
MEMS IMU作为一种重要的惯性传感器，在人形机器人、自动驾驶等高精度场景中的应用越来越受到重视。
目前，MEMS IMU传感器属于高端传感器领域，技术壁垒高、难度大，当前该市场领域仍由国际传感器巨头垄断，国产传感器厂商稀少且市场份额十分稀少，这也意味着，国产高性能MEMS IMU产品仍然稀缺，其对应指标与国际厂商同类产品还存在着明显差距。而当前一颗应用于人形机器人的高精度MEMS IMU传感器售价在1,000元以上，甚至可达5,000元以上，国产替代空间巨大。谁能率先抢占这波宏利？就要看谁能在最短时间内交付高质量、平价格的国产可替代产品。
总之，未来随着人形机器人、自动驾驶等市场的爆发，以及下游华为、比亚迪等国内链主企业的崛起，都将对国产传感器产生巨大的增量需求，MEMS IMU等中高端传感器将迎来国产化契机！
来源：传感器专家网
