传感器细分行业情况分析

传感器细分行业情况分析传感器细分行业情况近年来，我国航天行业蓬勃发展，每年完成航天发射任务次数持续上升。根据中国航天科技集团发布的《中国航天科技活动蓝皮书（2021年）》，2020年全球共实施114次航天发射任务，其中中国实施了39次，发射89个航天器，发射次数和发射载荷质量均位居世界第二。2021年，中国航天发射次数再创新高，包括长征系列火箭、快舟系列火箭和民营航天企业研制的火箭在内，我国航天发射次数达到创纪录的55次，较去年增长约41%，超过美国（51次）和俄罗斯（25次），将上百颗（含搭载）航天器送入太空，航天发射次数已跃升至世界第一。在商业航天领域，中国政府陆续发布了《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025年）》、《十三五国家战略性新兴产业发展规划》和《关于加快推进一带一路空间信息走廊建设与应用的指导意见》等多项发展规划，积极鼓励国内社会资本参与中国民用空间基础设施建设和应用开发。在政策扶持下，商业航天得到了稳步发展。根据艾媒咨询数据，我国商业航天市场规模自2015年以来保持高速增长，2017年至2024年年增长率保持在20%以上，2021年商业航天市场规模达12，626亿元。综上，航天行业的蓬勃发展将带动企业产品需求上涨。根据《WorldAirForces2022》最新统计，截至2021年底，美国拥有飞机13，246架，全球占比25%，数量居全球第一；我国拥有军机数量为3，285架，全球占比约为6%。我国空军飞机数量位居世界第三位，但仍不足美国的四分之一。从代际结构来看，我国四代机数量较少，对比美国四代机机队规模仍有较大差距。与美国等发达国家相比，我国空军飞机起步晚、底子薄、代际差异大，运输机、轰炸机、直升机等领域短板明显。因此，随着空军现代化建设进入快车道，我国对先进军机的需求将持续升温。据研究报告显示，2016年至2030年，中国包括战斗机、特种飞机以及运输机等在内的飞机采购需求约3，280架，新机采购市场空间合计将达到12，060亿元，平均每年约800亿元。民用航空方面，受到2020年新冠肺炎疫情爆发的巨大冲击，航空客运需求下降较多，但由于中国政府防疫得当，我国航空业在全球率先触底反弹，成为全球恢复最快、运行最好的航空市场。据中国航空工业发展研究中心发布的《民用飞机中国市场预测年报（2021~2040年）》，2021年上半年，我国民航运输业总体恢复速度符合预期，2021年1月货邮运输量已恢复到2019年同期水平，内地航线客运周转量在2021年3月已经恢复至2019年同期水平。根据中国航空工业发展研究中心发布的《通用航空中国市场预测年报（2021~2040）》，2020年我国通航机队规模较上一年度新增185架，同比增长6．8%，虽为近年来的低点，但与全球市场相比亦呈现逆势增长的趋势。预计随着客运航班恢复飞行，货运运力增加，我国民用飞机需求亦将恢复增长趋势。得益于近年来国家和地方政府对通航运营的大力支持，预计通用航空领域亦将保持向好态势。中国智能传感器市场规模持续上升根据中国信通院的数据，中国智能传感器市场规模从2015年的106亿美元上升至2019年的137亿美元，我国智能传感器产业生态逐渐趋于完备，设计制造，封测等重点环节均有骨干企业布局。2020年，中国智能传感器行业市场规模在148亿美元左右。磁传感器综述传感器是将现实世界的信号转化为数字世界信号的装置，是数字世界信号处理的起点。一个完整的传感器由前端的敏感元件和后端的信号调理ASIC芯片构成，由于敏感元件存在非线性或受温度影响较大等特点，需要信号调理ASIC芯片对敏感元件输出的电信号进行调理。按照工作原理，传感器主要可分为MEMS、磁、化学、温度四大类。磁传感器是利用电磁感应原理，对位置、速度、电流、通断等变量进行检测的传感器元件。按照技术类型，磁传感器可以分为霍尔、AMR、GMR、TMR等类型。其中霍尔传感器利用霍尔效应对磁场进行检测，通常由一块薄的矩形p型半导体材料（如GaAs、InSb等）组成。AMR传感器利用磁阻元件电阻随磁场变化的原理，以检测磁场方向的变化。GMR的原理基于电子自旋，利用一系列由不同磁性和非磁性材料组成的超薄层，创造出阻值随磁场方向连续变化的传感器件。TMR传感器则利用隧道磁阻效应，实现电阻随磁场方向变化的传感器件。目前汽车上应用的磁传感器大多为霍尔传感器。智能传感器国产化率稳步提升我国国内厂商智能传感器总产值占比从2016年的13%快速提升到2020年的31%，显著高于行业增速，未来随着国内厂商技术持续迭代、产品线进一步丰富、市场认知度持续提升，智能传感器市场国产化率有望进一步提高。磁传感器芯片产业链从产业链来看，磁传感器芯片竞争格局十分集中，全球5家芯片供应商Allegro、TDK、Melexis、Infineon、NXP几乎垄断市场；相比较而言，全球汽车磁传感器供应商相对分散，Bosch、Delphi、Conti、Denso等众多Tier1均有相应产品系列，与具体应用的汽车电子系统为OEM统一配套。从市场规模来看，根据Yole数据，2021年全球磁传感器市场规模约26亿美元，预计到2027年市场规模达到4455亿美元，20212027年CAGR为9%。从下游应用需求来看，位置传感器和速度传感器是磁传感器主要两大应用领域，2021年需求占比分别为38．2%、20．0%，两大下游领域市场空间分别为9．76亿美元、5．12亿美元。从技术份额占比来看，霍尔传感器因其技术成熟，且可以用CMOS工艺制造，是目前市场主流磁传感器技术方案。根据Yole数据，按出货量口径，预计2027年Hall传感器在全球占比达到69%，AMR/GMR/TMR占比分别为13%/5%/13%。磁传感器行业未来发展趋势磁传感器在传统燃油车和新能源汽车中均有广泛应用，在传统燃油车中，磁传感器可以应用于汽车传动轴，泵、阀开关检测、油门踏板位置检测、车轮速度检测等；在新能源车中，磁电流传感器可以用于新能源车主驱、OBC、DC/DC等组件的电流传感中，磁位置传感器还可以用于BMS液冷系统阀门的控制。根据相关数据测算，在新能源汽车中单车需要约15-30个磁传感器。未来随着汽车功能复杂度的提升和安全要求的提升，预期汽车磁传感器应用规模将持续增长。从技术路线来看，TMR传感器的性能提升十分显著，利用磁性多层膜材料的隧道磁电阻效应，与霍尔元件、AMR、GMR相比，优势突出：1）温度性能好，前端模块电镀了纳米厚度的氧化层，而不是半导体；2）电流功耗小，从霍尔的5-20mA减少到μA级别；3）敏感性很强，规模上量后成本更低，霍尔元件需要用钕铁硼等强力磁铁。TMR传感器将凭借突出的产品性能，在高要求应用场景替代霍尔传感器：替代霍尔传感器：1）角度角度、转速、位臵类传感器：包括BLDC转子位臵、方向盘转角、轮速、节气门位臵、曲轴/凸轮轴角度等功能安全等级要求非常高的应用场合；2）液位传感器：TMR取代干簧管，干簧管容易破裂、一致性差、成本较高，TMR灵敏度高、成本低、克服破碎问题。传感器的上游为各种原材料，包括芯片、电路、电源、不同类型的元件等；中游为各种类型的传感器，包括电容式气压传感器、红外气体传感器、图像传感器等；下游应用于消费电子、汽车电子、工业电子、通信电子等。近年来，国家在政策层面给予传感器行业一系列支持，推动行业技术水平的提升及在重点应用领域的拓展，逐步实现进口替代。2021年1月，工信部发布《基础电子元器件产业发展行动计划（2021-2023）》提出，重点发展小型化、低功耗、集成化、高灵敏度的敏感元件，温度、气体、位移、速度、光电、生化等类别的高端传感器，为传感器带来良好的发展机遇。目前，中国传感器在传感器、工业制造、网络通信、消费电子及医疗电子中应用较为广泛。数据显示，传感器在传感器领域中占比最高，达24．2%；其次传感器在工业制造领域的占比为21．1%，排第二；传感器在网络通信、消费电子、医疗电子领域的占比分别为21%、14．7%、7．2%。传感器市场规模的稳步增长为智能传感器的发展奠定了基础，中国智能传感器市场规模从2017年的792．8亿元上升至2019年的928．3亿元，同期国内厂商智能传感器产值从94．9亿元上升至250．7亿元，国产化增速显著高于市场整体增速，预计到2022年中国智能传感器行业市场规模将达1179．1亿元。MEMS即微机电系统，相比传统的机械系统，微机电系统具有微型化、重量低、功耗低、成本低、功能多等竞争优势，可通过微纳加工工艺进行批量制造、封装和测试，因此量产性与一致性都优于传统机械系统。MEMS技术满足了消费电子市场对小体积、高性能传感器的需求，正逐步取代传统的机械传感器。数据显示，中国MEMS行业市场规模由2016年的363亿元增长至2020年的705亿元，年均复合增长率为6．9%。相关研究机构预测，2022年中国MEMS行业市场规模将达1008亿元。MEMS传感器凭借着微型化、成本低和功能多等优势，在消费电子、汽车电子、工业、医疗和通信等领域有着越来越广泛的应用。2020年下游应用领域中，消费电子占比达59．6%，其次是汽车电子占比18．9%，工业占比10．9%。企查查数据显示，2017-2019年中国传感器相关企业注册量呈增长趋势，由6964家增至8611家