高精度电流传感器芯片行业企业市场现状及竞争格局

高精度电流传感器芯片行业企业市场现状及竞争格局

集成电路行业发展趋势集成电路产业是信息产业的核心，是引领新一轮科技革命和产业变革的关键力量。中国是全球重要的集成电路市场。2020年，出台了《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，为促进要素资源自由流动、加强知识产权保护、营造公平公正的市场环境、推动集成电路产业实现高质量发展、构建全球合作共赢发展的产业体系奠定了坚实的基础。在国内全方位、多角度的产业支持下，国内半导体国产化水平不断提升，特别是2018年以来美国缩紧对华半导体产业制裁，持续加速。在制造端和设备端，国产化率均得到快速提升，自主化产业链初具雏形，近5年来IC设计、晶圆制造、封装测试、设备材料等各环节中均有部分细分赛道的国产化率实现快速提升，不过也需要注意到，在关键芯片及设备领域，如芯片端的CPU、GPU、AI芯片、DRAM、DFlash，设备端的光刻机、离子注入设备、过程控制设备等国产化率仍处于较低水平，且是外部制裁所针对重点，有必要对产业进行顶层设计、组织协调，期待相关政策加速产业发展。如今大陆集成电路产业链逐步成熟，成电路设计、制造和封测三个子行业的格局也在发生改变，包括设备的自给水平也在不断上升，这为集成电路的发展提供了一定的产能保障以及技术支持，促使国产芯片自给率不断上升。中国集成电路产业虽起步较晚，但凭借巨大的市场需求、经济的稳定发展和有利的政策环境等众多优势条件，已成为全球集成电路行业增长的主要驱动力。近年来，随着消费电子、移动互联网、汽车电子、工业控制、医疗电子等市场需求的不断提升，以及国家支持政策的不断提出，中国集成电路行业发展快速。未来，随着国家产业政策扶持、供给侧改革等宏观政策贯彻落实，国内集成电路产业将逐步发展壮大，此外，车联网、物联网、人工智能等市场的发展，国产芯片的市场发展空间也将进一步扩大。集成电路行业进出口情况从进口情况来看，据ICInsights的数据，2021年国内集成电路自给率仅有16%，使得集成电路行业已成为我国进口依赖程度较高的行业之一，尤其是高端芯片严重依赖进口，2022年1-11月我国集成电路进口量达4985亿块，进口金额达3811亿美元。考虑到集成电路行业对国民经济及社会发展的战略性地位和国际贸易摩擦预期等因素，集成电路的国产化更具紧迫性。从出口情况来看，目前国内半导体产业稳步发展，并在半导体设备、材料、制造工艺等薄弱环节逐步取得突破，产品稳定性和安全性的提升也在推动行业出口增长。数据显示，2022年1-11月我国集成电路出口量达2505亿块，出口金额达1402．6亿美元。集成电路行业产量概况目前，我国已经成为全球最大的集成电路市场之一，集成电路产量稳步提升。据相关研究机构大数据库显示，2021年我国集成电路产量达3594．3亿块，同比增长33．3%；2022年1-11月，我国集成电路产量达2958亿块，同比下降12%，预计2023年我国集成电路产量将达3676．2亿块。中国集成电路制造市场竞争格局目前我国集成电路装备研制单位和生产企业约有40余家，主要分布于北京、上海、沈阳等地。中国由于在集成电路制造行业起步较晚，技术工艺水平与国外先进企业有一定差距，在2019年十大集成电路制造企业榜单中，有5家企业是中外合资：三星中国（第一）、英特尔大连（第二）、SK海力士中国（第四）、台积电中国（第七）、和舰芯片（第八）。本土企业中芯国际、上海华虹、华润微电子、西安微电子、武汉新芯分别位列第三、第五、第六、第九和第十。中国集成电路行业市场发展迅速我国大陆集成电路产业的虽起步较晚，但经过近20年的飞速发展，我国集成电路产业从无到有，从弱到强，已经在全球集成电路市场占据举足轻重的地位。根据中国半导体行业协会统计数据，2010-2019年中国集成电路产业销售额整体呈增长趋势，从2010年的1440．15亿元增加至2019年的7562．3亿元，这主要受物联网、智能汽车高新能源汽车、智能终端制造、新一代移动通信等下游市场需求驱动。2020年，中国集成电路产业继续保持2位数增长，全年销售额达到了8848亿元，较2019年增长17%。其中，设计业销售额达到3778．4亿元，同比增长23．3%，仍是三业增速最快的产业，占总体行业比重为42．7%;制造业销售额为2560．1亿元，同比增长19．1%，占比为28．9%;封装测试业销售额2509．5亿元，同比增长6．8%，占比为28．4%。汽车电子领域芯片行业概况（一）汽车电子行业概况1、汽车电子概况汽车电子是车身电子控制系统和车载电子系统的总称，主要由传感器、控制器、执行器三大部分构成，应用于车辆感知、计算、执行等层面，以实现相应的系统功能。其中，车身电子控制系统是汽车的核心功能，主要包括动力及传动系统、底盘及安全系统和车身及舒适系统；车载电子系统是汽车的辅助功能，用于增强用户在车内的体验感，主要包括安全舒适系统及信息娱乐与网联系统等。前者需要与车上的机械系统进行配合使用，即所谓机电结合的汽车电子装置，包括发动机控制系统、底盘控制系统和车身电子控制系统等；后者是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，与汽车本身的性能并无直接关系，包括汽车信息系统（行车电脑）、导航系统、汽车音响及电视娱乐系统、车载通信系统、上网设备等。从汽车电子产业链来看，上游为电子元器件，包括汽车电子的相关核心芯片及其他分立器件；中游是汽车系统集成商，主要对汽车电子模块化功能进行设计、生产及销售；下游则是整车制造商和维修厂。2、汽车电子发展现状在资源与环境双重压力下，汽车产业逐渐向电动化方向变革，加之碳达峰、碳中和政策的驱动，新能源汽车逐渐成为未来汽车工业发展的方向。与传统燃油车依靠燃料能源提供动力不同，新能源汽车的动力系统主要是驱动电机、动力电池与控制器，整体对电子化水平要求较高。燃油车的汽车电子成本占整车成本的比例约为15%-28%，而纯电动车这一比例达到65%。在新能源汽车销量增长叠加高成本占比的汽车电子背景下，汽车电子行业由此迎来成长机遇期。根据中国汽车工业协会数据，2022年全球/国内汽车电子市场规模有望达到21，399/9，783亿元，国内汽车电子市场约占全球四成；2017-2022年全球/国内汽车电子市场规模的年均复合增长率分别为7．99%/12．62%，国内市场增速显著高于全球增速。3、汽车电子发展趋势汽车电动化，智能化和网联化的发展，提升了汽车对信息感知、接收、处理的要求，也为汽车电子行业带来全方位机会。首先，在汽车电动化趋势下，新能源车三电系统（动力电池、电机和电控系统）成为核心部件。新能源汽车以电能作为动力来源，需要更精确地对电机、电机控制器和电源管理系统等设备进行电流控制和监测，同时新能源车普遍采用高压电路，需要频繁进行电压变化，增加了对高压线束、连接器等的需求，为IGBT、MOSFET、电流传感器芯片等带来增量空间。其次，汽车智能化和网联化的发展趋势，增强了汽车对于信息的感知、处理与交互需求，汽车需要更多的传感器进行外部环境感知和内部人机交互，使汽车传感器的需求增加。尤其在自动驾驶进入到相对高阶的L4/L5级别后，超声波传感器、雷达模组以及车身感知传感器的需求大为增长，促进了汽车电子行业的发展。在汽车电动化，智能化，网联化的产业变革趋势下，汽车主机厂的核心能力将从机械硬件转向电子硬件和软件，汽车电子的设计架构随之发生改变，逐渐从传统分布式ECU架构向分布式网络+高度集中的域控制器架构演进。集中式的汽车电子架构，一方面能够简化布线，减轻装配难度，降低车重；另一方面，集中式系统减少了计算冗余，有利于算力的提升，为未来多种传感器检测数据相互联动融合提供支撑，为自动驾驶提供了更高的可靠性、冗余性以及最终的安全性。汽车电子架构的演变进程将带动各组件市场快速发展，其中对多功能、高性能的汽车传感器的需求日益增加，传感器及其他电子器件市场将进一步发展为更加成熟和独立的市场。（二）汽车电子控制系统及构成汽车电子控制系统作为汽车电子的核心，是决定汽车电子发挥功能作用的关键。从构成来看，汽车电子控制系统主要由传感器、电子控制单元（ECU）和执行器三部分组成。汽车在运行时，各传感器不断检测汽车运行的工况信息，并将这些信息实时地通过接口传送给ECU。ECU对接收到的信息进行相应的决策和处理后，通过接口将控制信号输出给相应的执行器，由执行器负责执行相应的动作。其中，传感器在汽车电子控制系统中发挥着重要作用，决定了系统控制的稳定性。传感器工作时，能够将采集的汽车外界环境信息输入并转换为电信号，传输给电控单元，进而实现电子控制。传感器的精度、响应性、可靠性、耐久性及输出的电压信号等性能指标，是影响汽车动力性、操控性、安全性等的关键因素。（三）汽车电子控制系统中的芯片汽车向电动化、智能化、网联化快速发展，拓宽了芯片在汽车电子控制系统的应用场景，带动了汽车芯片的应用需求。按照通用分类标准，汽车芯片可分为主控芯片、存储芯片、功率芯片、信号与接口芯片、传感器芯片等五大类。近十年来整车所用芯片平均数量不断攀升，从2012年传统燃油车单车平均使用438个、新能源车单车平均使用567个，迅速上升到2022年预计传统燃油车单车平均使用934个、新能源车单车平均使用1，459个。新能源汽车作为汽车芯片需求量的主要驱动力，在碳达峰、碳中和的政策背景下，新能源汽车销量和渗透率不断提高，进而对汽车芯片的需求量将大幅提升。在单车芯片使用量不断上升和新能源汽车市场规模不断扩大的双因素驱动下，汽车芯片市场规模在乘数效应下快速爆发。2021年全球汽车芯片市场规模约498．49亿美元，预计2026年将达到669．63亿美元；中国汽车芯片市场规模约150．10亿美元，占全球市场比重约30．11%，预计2026年将达到184．89亿美元。从全球竞争格局来看，国外厂商在汽车芯片市场占据主要份额。根据Gartner统计，2020年全球前十大车规级半导体厂商均为国外厂商。由于车规级芯片技术壁垒较高，我国国产汽车芯片难以进入汽车产业链中，根据中国汽车芯片产业创新战略联盟数据统计，2020年我国汽车芯片主要依赖于境外供应商，自主汽车电子芯片产业规模仅占4．50%。目前，我国汽车芯片国产化率较低，其主要原因：1）我国芯片产业起步较晚，而芯片行业具有整体研发周期长、投资规模大等特点，企业需要较长时间的技术积累和经验沉淀实现技术突破，形成了较高的行业壁垒；2）汽车电子行业对产品的安全性和稳定性要求较高，企业进入汽车电子供应链体系的准入门槛相对较高且验证周期较长，从而导致市场参与者较少；3）通常整车厂在认证新供应商时，会要求其产品拥有一定规模的上车数据，因此车企与芯片厂商在形成稳定的合作关系后，在原有车型上替换供应商的动力不足。国产厂商缺乏测试及应用数据，其车规级芯片在正常供给的状态下较难寻得突破。在国际贸易争端以及新冠疫情的影响下，缺芯潮席卷汽车芯片市场，加之当前全球汽车芯片主要产能相对集中，我国汽车芯片对外依赖度高，芯片短缺已经成为阻碍我国汽车产业保供和转型升级的关键问题，汽车芯片的自主可控受到了国家、汽车厂商及汽车芯片企业的高度重视。1、汽车传感器芯片概况传感器是汽车电子控制系统必不可少的一部分，用以测量位置、压力、电流、力矩、温度、角度、距离、加速度、流量等信息，并将这些信息转换成电信号输入给汽车电子控制器，进而实现汽车电子控制。汽车传感器按被测物理量可分为：位置传感器、压力传感器、电流传感器、扭矩角度传感器、温度传感器、速度传感器、流量传感器等。传感器的精确性、可靠性将直接影响汽车电子控制系统的控制效果。平均每个传感器中的芯片价值量占比为60%以上。随着新能源车逐步替代燃油车，汽车电动化对执行层中动力、制动、转向、变速系统以及电机、电机控制器、电池管理系统等方面的影响更为直接，对传感器需求随之显著增长。根据GlobalMarketInsights，预计到2030年，全球汽车传感器市场规模将超过550亿美元。中国汽车传感器市场规模从2017年的157．3亿元增长至2021年的263．9亿元，年均复合增长率为13．8%。在国家政策和智能汽车快速发展下，中国汽车传感器市场规模将持续增长，预计2025年中国汽车传感器市场将突破400亿元。2、汽车磁传感器芯片发展现状及趋势由于汽车工作环境复杂，对汽车器件的一致性和稳定性具有较高的要求，磁传感器以其高性能优势，在汽车领域得到广泛应用，并已成为最大的磁传感器应用市场。在磁传感器芯片中，霍尔传感器芯片的测量精度能够满足绝大部分使用场景，同时具备大量程、高可靠性和抗干扰能力，与其他磁传感器的解决方案相比具有很好的成本优势，因此霍尔传感器芯片是车规级磁传感器芯片中的主流技术。霍尔传感器芯片在汽车中主要被用于车速、倾角、角度、距离、接近、位置等参数检测以及导航、定位，比如车速测量、踏板位置、变速箱位置、电机旋转、助力扭矩测量、曲轴位置、倾角测量、电子导航、防抱死检测、泊车定位、安全气囊与太阳能板中的缺陷检测、座椅位置记忆、改善导航系统的航向分辨率等。近年来新能源汽车的渗透率不断提升。在新能源汽车中，三电系统（动力电池、电机和电控系统）决定了汽车的主要性能，并随着电机的功率提升以及大功率快速充电的需求增加，新能源汽车对电流测量的需求大幅增加。尽管燃油车中的发动机+变速箱被三电系统取代，但底盘、车身和车载电子系统与传统燃油车基本相同，相应的传感器需求仍然存在。因此相比传统燃油车，新能源汽车对磁传感器的总体需求进一步增加。随着汽车智能化和功能安全需求的提升，为提高安全冗余，汽车电子配置不断提升，电动助力转向系统、ABS防抱死系统、电子油门踏板以及电动座椅、天窗、尾门等部件中磁传感器数量成倍增加，并采取多路、多芯片的方案设计，使得每辆车上的磁传感器芯片数量不断增加。结合以上趋势，汽车磁传感器芯片的总体需求和价值量将持续提升，根据ICVTank数据统计，传统燃油车使用至少30个磁传感器，在混合动力或纯电动汽车中磁传感器数量增加到50个左右，单车磁传感器价值量也由120元增长至250元，其中芯片的成本占比超过60%。近年来，由于汽车产业链缺芯、国产新能源车的快速发展以及政策推动等原因，国产汽车磁传感器芯片厂商获得了绝佳的供应链导入和客户验证机会，通过大规模放量后，国内磁传感器芯片厂商将进一步提高市场占有率，从而实现市场规模快速增长。集成电路行业下游需求持续增长随着下游产品功能的日益复杂和应用领域的持续拓展，其性能要求持续提升，为集成电路行业带来新的市场需求。同时，5G技术发展将为电源管理芯片带来广阔的市场空间。此外，以智能手环、TWS耳机为代表的智能可穿戴设备等新兴消费电子产品呈现快速增长，为市场带来了新热点，催生新的市场需求。磁传感器芯片行业概况（一）磁传感器芯片概况磁传感器芯片是指将磁场、电流、应力应变、温度、光等因素作用下引起敏感元件磁性能的变化转换成电信号，以此来检测相应物理量的一种器件，应用于磁传感器以及各类电子控制系统模组中。磁传感器与其他传感器相比，其主要优势为：①磁传感器可以在不接触物体的情况下检测其他参数，减少工作设备之间的摩擦损耗，具有较长的使用寿命；②与光学传感器相比，磁传感器承受灰尘、污垢、油脂、振动和湿气等复杂工况环境的能力更强，具有高可靠性；③磁传感器凭借着较长的使用寿命和高可靠性，与其他工作原理的传感器相比具有较高的产品性价比优势。磁传感器芯片按照技术可划分为霍尔效应（HallEffect）、磁阻效应（xMR）（包括各向异性磁阻效应（AMR）、巨磁阻效应（GMR）和隧道磁阻效应（TMR））。其中，霍尔效应是指当电流通过磁场中的霍尔元件时，磁场会对霍尔元件中的电子产生垂直于电子运动方向的作用力，使得在垂直导体与磁感线方向正负电荷聚集，形成霍尔电压，来探测目标的运动状态变化；磁阻效应是指通以电流的半导体材料的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。霍尔效应技术产品由于具备无触点、功耗小、结构牢固、寿命长等优点，已成为目前市场上最主要的产品，市场份额接近70%。磁阻技术产品具备高精度、高灵敏度、低功耗等特点，主要用于消费电子领域包括电脑硬盘磁盘的控制头、手机的地磁检测以及高精度小体积的电流检测应用。而在汽车电子领域，由于霍尔效应技术产品精度基本满足了汽车电子绝大部分的使用场景，其检测量程、可靠性和抗干扰能力等远强于其他技术路线，而在功耗方面作为车载使用不及消费电子敏感，在成本方面是各种磁传感方案中的最低选择，因此汽车磁传感器芯片产品在目前以及可预见的将来仍然以霍尔效应技术类型为主。根据不同类型功能的需求，磁传感器可分为速度传感器、位置传感器、电流传感器、电子罗盘等。速度传感器主要用于检测速度和方向，通过检测转动的部件产生的磁场强弱变化来测量速度和方向，主要用于汽车领域，包括凸轮轴、曲轴、变速箱和轮速（ABS防抱死制动系统）。位置传感器主要包括线性位置和开关位置类型，其中线性位置传感器主要用于感应线性或旋转运动，且传感器输出电压与外部磁场的强弱通常成线性关系，在汽车电子、工业领域中得到广泛应用；开关位置传感器通过外部磁场的强弱控制输出端的导通或关断，并可以配合速度、方向检测组合成解决方案，覆盖多种应用领域。电流传感器可以通过检测通电电流线周围产生的磁场，进而检测电流量，广泛应用于汽车、工业、消费等领域。电子罗盘是利用地磁场来定北极的一种方法，广泛应用于航空、航天、机器人、航海、车辆自主导航等领域。根据Yole的数据统计，目前，位置传感器（包括线性位置和开关位置等）应用场景最为广泛，在2021年应用规模最大，占磁传感器整体市场规模50%以上，预计未来五年年均复合增长率为9%；速度传感器和电流传感器的市场规模也将随着各类应用场景的增加，在未来五年保持一定增速。（二）磁传感器发展现状及趋势根据Yole的数据及预测，2016年磁传感器全球市场规模为16．40亿美元，2021年为26．00亿美元，预计2027年将达到45．00亿美元，复合年均增长率为9．61%。从下游应用来看，磁传感器主要应用在汽车电子、工业及消费等领域。在汽车电子领域，位置传感器、速度传感器等主要用于动力、车身、座舱、底盘和安全系统，以