核心观点
　　IMU是惯性定位技术的核心设备，通常包括三个轴向的陀螺和加速度计。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，能够测量物体的比力和角度。陀螺仪用于测量单元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。
　　IMU市场逐步拓展，海外企业技术领先。根据Yole Intelligence数据，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。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年期间消费电子、汽车电子、工业控制的市场占MEMS总市场规模的比例一直在80%以上，其中消费电子占比最高，占比一直保持在50%以上。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，主要原因系独立的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。
　　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。
　　投资建议：IMU是人形机器人实现双足行走的重要部件之一，同时也是无人驾驶定位系统的重要组成部分，高性能IMU产品将具有较好的发展前景。建议关注国内具备高性能IMU设计、制造能力的公司，重点公司包括苏州固锝（明皜传感母公司）、芯动联科、敏芯股份、华依科技等。
　　风险提示：特斯拉人形机器人量产进展不及预期，国内企业技术发展不及预期，国际环境发生重大变化。
　　

研究报告全文：机械设备行业深度分析报告20230823IMU行业深度研究报告证券研究报告投资评级看好维持新兴市场打开成长空间国内企业或迎来机最近12月市场表现遇期核心观点机械设备沪深3001IMU是惯性定位技术的核心设备通常包括三个轴向的陀螺和加速度-3计IMUInertialMeasurementUnit即惯性测量单元是测量物体三轴姿-7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-11三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-15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-19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物体的比力和角度陀螺仪用于测量单分析师佘炜超元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SAC证书编号S0160522080002shewcctseccom件其测量精度直接影响惯导系统的姿态解算的准确性IMU市场逐步拓展海外企业技术领先根据YoleIntelligence数据分析师刘俊奇2021年全球IMU市场空间约为183亿美元IMU行业2022-2027年年均复SAC证书编号S0160523060002liujqctseccom合增长率将达到703到2027年全球IMU市场规模将达到2792亿美元左右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年期间消费电子汽车电子工业控制的市场占MEMS总市相关报告场规模的比例一直在80以上其中消费电子占比最高占比一直保持在1空心杯电机行业深度研究报告2023-08-1050以上MEMS加速度计磁力计和IMU的市场持续增长MEMS陀螺2丝杠行业深度研究报告2023-仪的市场呈现逐年萎缩态势主要原因系独立的MEMS陀螺仪在高端消费电07-28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3机器人行业深度报告2023-07-12球MEMS行业呈现垄断竞争格局市场份额集中在HoneywellADINorthropGrummanLitef等海外行业巨头手中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投资建议IMU是人形机器人实现双足行走的重要部件之一同时也是无人驾驶定位系统的重要组成部分高性能IMU产品将具有较好的发展前景建议关注国内具备高性能IMU设计制造能力的公司重点公司包括苏州固锝明皜传感母公司芯动联科敏芯股份华依科技等风险提示特斯拉人形机器人量产进展不及预期国内企业技术发展不及预期国际环境发生重大变化请阅读最后一页的重要声明行业深度分析报告证券研究报告表1重点公司投资评级总市值收盘价EPS元PE代码公司投资评级亿元08232022A2023E2024E2022A2023E2024E002079苏州固锝92911150046033044291034582610未覆盖688582芯动联科14436360903404205900086966079未覆盖688286敏芯股份25444748-103054118-478688014022未覆盖688071华依科技388445810501402411130232721901增持数据来源wind财通证券研究所未覆盖公司预测数据来自wind一致预期谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准2行业深度分析报告证券研究报告内容目录1IMU是惯性定位技术的核心设备通常包括三个轴向的陀螺和加速度计511IMU是测量物体三轴姿态角或角速率及加速度的装置512IMU核心组成部分加速度计813IMU核心组成部分陀螺仪112IMU市场规模与格局1421IMU具备性能优势高性能IMU或将高速增长1422海外企业技术领先民用市场占据优势163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2331人形机器人或大量应用IMU产品无人驾驶趋势推动IMU市场发展2332国内主要IMU企业介绍234投资建议285风险提示28图表目录图1IMU传感器5图2IMU细分类型5图3惯性导航工作原理6图4惯性测量系统工作原理7图5惯性稳控系统工作原理7图6MEMS-IMU的误差源8图7加速度计工作原理9图8MEMS三轴加速计10图9科里奥利力12图102018-2027年全球MEMS传感器市场规模预测亿人民币14图112021年全球惯性传感器应用领域14图122018-2027年全球MEMS惯性传感器市场结构亿人民币15图132018-2027年全球MEMS惯性传感器市场结构亿颗15图142018-2027年全球IMU传感器市场规模预测亿人民币16图15Honeywell惯性传感器和导航仪产品概况17谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准3行业深度分析报告证券研究报告图16中国MEMS加速度计市场前五大企业18图17中国加速度计市场前五大本土企业18图18中国MEMSIMU市场前五大企业19图19意法半导体iNEMO的产品组合21图20InvenSense的优势22图21IMU人形机器人市场规模亿元23图22明皜传感营业收入万元24图23明皜传感2022年营业收入构成万元24图24敏芯股份营业收入万元25图25敏芯股份2022年营业收入构成万元25图26华依科技营业收入万元26图27华依科技2022年营业收入构成万元26图28星网宇达营业收入万元27图29星网宇达2022年营业收入构成万元27图30理工导航营业收入万元28图31理工导航2022年营业收入构成万元28表1各类别加速度计的主要应用领域和主要技术9表2不同细分应用领域对MEMS加速度计的性能要求11表3MEMS加速度计重要参数说明11表4MEMS陀螺仪与激光陀螺仪光纤陀螺仪具体差异13表5MEMS陀螺仪分类13表6MEMS陀螺仪应用领域及具体用途13表7ADI加速度计部分产品概况17表8博世IMU传感器产品矩阵20表9InvenSenseIMU系列产品概况22谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准4行业深度分析报告证券研究报告1IMU是惯性定位技术的核心设备通常包括三个轴向的陀螺和加速度计11IMU是测量物体三轴姿态角或角速率及加速度的装置IMUInertialMeasurementUnit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包含磁力计的IMU还可以通过测量与地区磁场的夹角来确定当前的朝向弥补加速度计在水平面上的测量缺失问题IMU是惯性定位技术的核心设备经过误差补偿和惯性导航解算最终输出载体相对初始位置的坐标变化量速度等导航信息图1IMU传感器数据来源和讯康科技公众号财通证券研究所图2IMU细分类型数据来源头豹研究所2020年中国MEMS惯性传感器行业报告财通证券研究所陀螺仪传感器测量角度位置变化通常以每秒度数来衡量随时间进行角速度积分可测得行程角度用于追踪方向变化加速度计测量线性加速度包括设备运动的加速度和重力加速度陀螺仪因为没有固定参照系随着时间推移会产生漂移引入加速度计可以减少陀螺仪的偏置提高定位精度加速度计比较适合静谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准5行业深度分析报告证券研究报告态测量并且加速度计由于反应迅速通常会有受到噪音抖动的影响导致其测量数据失真因此会对数据进行滤波来提高精度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早期的IMU主要用于给导弹潜艇船舶等做惯性导航在导航应用中可以通过科尔曼滤波融合陀螺仪角速度积分与加速度计重力矢量结算达到的位置来估算高精度姿态目前IMU的应用更加广泛在消费领域智能手机运动设备游戏手柄等医疗汽车工业均有应用1惯性导航惯性导航系统的核心器件是陀螺仪和加速度计通常情况下每套惯性系统包含三轴陀螺仪和三轴加速度计分别测量三个自由度的角速率和线加速度通过对角速率和线加速度按时间积分以及叠加运算可以动态确定自身位置变化从而确定自身移动轨迹以实现导航功能除独立使用外惯性导航还可以与卫星导航结合使用形成组合导航系统图3惯性导航工作原理数据来源芯动联科招股说明书财通证券研究所2惯性测量惯性测量系统是利用陀螺仪加速度计等惯性敏感元件和电子计算机测量载体相对于地面运动的角速率和加速度以确定载体的位置和地球重力场参数的组合系统目前已被应用于石油测斜城市测绘地质监测寻北仪表等领域例如陀螺寻北仪通常采用陀螺仪和加速度计的组合方案利用陀螺仪测量地球旋转角速率的水平分量以获得载体的北向信息利用加速度计测量陀螺的姿态角谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准6行业深度分析报告证券研究报告对陀螺信号进行补偿通过多位置法消除陀螺仪和加速度计的零偏影响经过计算得到陀螺仪转轴与正北方向的夹角图4惯性测量系统工作原理数据来源芯动联科招股说明书财通证券研究所3惯性稳控惯性稳控是通过连续监测系统姿态与位置变化利用伺服机构动态调整系统姿态使被稳定对象与设定目标保持相对稳定的装置惯性稳控利用陀螺仪敏感框架的角速率信号利用控制算法进行伺服结构的控制保持在外部干扰情况下平台的稳定提高平台设备工作的性能惯性稳控因其隔离载体干扰的能力在各类运动平台得到了广泛的应用常见的惯性稳控包括动中通天线光电吊舱摄像平台等随着MEMS陀螺仪性能的不断提高MEMS陀螺仪在惯性稳控系统中得到了越来越多的应用图5惯性稳控系统工作原理数据来源芯动联科招股说明书财通证券研究所谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准7行业深度分析报告证券研究报告IMU的误差主要由零偏比例因子和轴偏差引起1零偏当IMU静止放置时加速度计三轴应输出00g其中g为重力加速度陀螺仪三轴应输出000但因加工工艺不可避免带来误差导致静止输出会随着时间产生缓慢变化造成数据漂移2比例因子可以认为是信号输出斜率比如IMU内部随着时间跟温度的变化会带来温度漂移随着温度的变化温漂不断变化近似直线3轴偏差理想情况下XYZ三轴相互正交且加速度计与陀螺仪相互重合但一般加速度计与陀螺仪分开制造及装配其坐标系并不重合因此带来了轴偏角误差因此IMU的陀螺仪和加速度计特性会随着时间和环境的变化而变化加速度计对IMU的影响主要体现在加速度计的精度和稳定性两个方面加速度计的高精度是为保障后续数据处理的精确性加速度计的稳定性则是直接影响IMU能否发挥出正常性能的关键因素陀螺仪对IMU的影响主要体现在其精确性上最后IMU能否正确感知产品的姿态就是依靠陀螺仪的精确性图6MEMS-IMU的误差源数据来源利科夫惯性导航公众号财通证券研究所12IMU核心组成部分加速度计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物体的比力和角度比力指去掉重力后的整体加速度或者单位质量上作用的非引力当加速度计保持静止时加速度计能够感知重力加速度而整体加速度为零在自由落体运动中整体加速度就是重力加速度但加速度计内部处于失重状态谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准8行业深度分析报告证券研究报告而此时三轴加速度计输出为零测量角度时弹簧压缩量由加速计与地面的角度决定比力能够通过弹簧压缩长度来测量因此在没有外力作用的情况下加速度计能够精确地测量俯仰角和滚转角且没有积累误差图7加速度计工作原理数据来源无人机公众号财通证券研究所常见的加速度计有机械摆式加速度计石英加速度计MEMS加速度计等根据核心性能参数一般分为战略级导航级战术级消费级其中机械摆式加速度计及高精度石英谐振加速度计按照性能主要归类为战略级和导航级主要应用于航天航海陆地巡航等领域MEMS加速度计和石英加速度计主要属于战术级和导航级加速度计主要用于航空长航时无人系统及高端工业领域表1各类别加速度计的主要应用领域和主要技术类别战略级导航级战术级消费级高端工业如测45航天航海航空长航时无人系应用领域绘资源勘探车消费电子自校准统陆地巡航辆和飞行体零偏稳定性55-5050-10001000g标度因数精度1050010001000ppm机械摆式加速度计石加速度计机械摆式加速度MEMS加速度计英加速度计MEMS加MEMS加速度计主要技术计石英加速度计石英加速度计速度计数据来源芯动联科招股说明书财通证券研究所零偏稳定性基于ALLAN方差方法衡量加速度计在一个工作周期内当输入线加速度为零时加速度计输出值围绕其均值的离散程度数值越小表示性能越高谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准9行业深度分析报告证券研究报告标度因数精度表征加速度计由于温度变化非线性重复性等影响因素标度因数围绕其均值的离散程度一般用ppmpartspermillion表示数值越小表示性能越高MEMS三轴加速度计一般采用压阻式压电式和电容式工作原理产生的比力压力或者位移分别正比于电阻电压和电容的变化这些变化可以通过相应的放大和滤波电路进行采集其中电容式加速度计应用最为广泛该传感器的缺点是受振动影响较大1电容式加速度计体积尺寸小灵敏度高温度敏感性低可高度集成因而在手机汽车等消费级市场应用最为广泛在消费级市场使用量占比超过902相对电容式加速度计压电式和压阻式加速度计测量范围大耐用性好抗干扰性强通常用于中高端应用市场如工业领域中的机器及工具运行状态监控等图8MEMS三轴加速计数据来源无人机公众号财通证券研究所不同应用领域对加速度计性能的关注点不同根据应用领域差异针对性地对加速度计性能参数进行选择至关重要消费电子汽车工业军事武器和航空航天道航等领域对被测物体加速度倾斜振动或冲击等方面的测量需求存在差异例如手机可穿戴等消费电子对加速度计成本功耗要求高对稳定性误差等方面无严苛要求而战术道航等应用对加速度计误差和稳定性要求更高成本功耗不是该类应用关注重点谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准10行业深度分析报告证券研究报告表2不同细分应用领域对MEMS加速度计的性能要求应用具体用途关注重点运动静态加速度手机屏幕旋转图像缩放消费电子成本功耗尺寸集成度等汽车电子碰撞稳定性触发安全气囊等稳定性量程集成度带宽倾斜稳定性检测和监控设备工作运行状态工业信噪比稳定性量程带宽等战术惯性制导武器工业无人机导航等信噪比误差稳定性导航高精度导航航空航天自动驾驶等信噪比误差稳定性数据来源头豹研究所2020年中国MEMS惯性传感器行业报告财通证券研究所表3MEMS加速度计重要参数说明重要参数说明单位加速度计选择中最重要的参数频率响应规范显示了整个频率范围内灵敏度频率响应的最大偏差通常主要由传感器的机械共振在高频端控制通常将带宽指定百分比或dB或带宽为相对于参考频率灵敏度通常为100Hz的公差带定义了传感器将机械能转换成电信号输出的速率这将定义加速度计的mVg毫伏或每g敏感度加速度测量范围或pCg微微克每g定义了加速度计可以测量的加速度幅度范围与灵敏度成正比通常最好测量范围只使用加速度计测量范围的较低20以确保有足够的余量来测量意外或意g地球重力量程外的加速度加速度计-宽带噪声噪声级别可以通过多种不同方式定义一些加速度计会将残余噪声定义为宽带RMS值通常以V或g为单位一些加速度计数V或g噪音据表提供频谱噪声参数该参数将指定为VHz或gHz当此值VHz或gHz乘以测量带宽的平方根时此结果就是传感器的标称RMS加速度噪声通常仅对数字输出加速度计或结合了模数转换器的系统给出加速度计的分辨分辨率位率分辨率通常会指定为位然后可用于计算加速度单位的分辨率定义了加速度计的灵敏度如何随温度变化加速度计是机械系统因此温度C温度敏感性会影响设备的机械性能从而影响加速度计的灵敏度每摄氏度的百分比偏移横向灵敏度定义了加速度计对与传感器的敏感轴成90度或正交的加速度的敏感度百分比数据来源赛斯维测控技术财通证券研究所13IMU核心组成部分陀螺仪陀螺仪用于测量单元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谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准11行业深度分析报告证券研究报告三轴陀螺仪的工作原理基于科里奥利力Coriolisforce简称科氏力来自于物体运动所具有的惯性是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述当本来直线的运动放在一个旋转体系中直线轨迹会发生偏移而实际上直线运动的问题并未受到力的作用设立这样一个虚拟的力称为科里奥利力由此在陀螺仪中选用两块物体它们处于不断的运动中并令它们运动的相位相差-180度即两个质量块运动速度方向相反而大小相同它们产生的科氏力相反从而压迫两块对应的电容板移动产生电容差分变化电容的变化正比于旋转角速度由电容即可得到旋转角度变化图9科里奥利力数据来源无人机公众号财通证券研究所陀螺仪按照技术分类可分为环形激光陀螺仪光纤陀螺仪动力调谐陀螺仪半球谐振陀螺仪静电悬浮陀螺仪MEMS陀螺仪等目前市场上大量使用的陀螺仪主要包括激光陀螺仪光纤陀螺仪和MEMS陀螺仪其中激光陀螺仪和光纤陀螺仪分别属于第一代光学陀螺仪和第二代光学陀螺仪激光陀螺仪和光纤陀螺仪均利用光程差的原理来测量角速度但是由于光纤可以进行绕制检测灵敏度和分辨率提高能够有效克服激光陀螺仪的闭锁问题MEMS陀螺仪具备小型化高集成低成本的特点因此虽然其精度较激光陀螺仪与光纤陀螺仪低但仍具有广阔的应用场景谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准12行业深度分析报告证券研究报告表4MEMS陀螺仪与激光陀螺仪光纤陀螺仪具体差异类型典型应用场景及客户群体优势劣势市场竞争情况主要应用场景以及客户群体面向于消消费类汽车高端工业无人系统低成本费领域汽车无人系统高端工精度接近高可靠等领域中对精度要求较低的应MEMS陀螺小体积业高可靠等高性能MEMS陀螺仪中低精度用场景主要应用MEMS陀螺仪无人仪高可靠主要面向无人系统高端工业高可两光陀螺系统高端工业高可靠等领域中对易批产靠等精度要求较高的应用场景主要应用激光陀螺仪和光纤陀螺仪但目前随着体积大主要应用场景以及客户群体面向于无高性能MEMS陀螺仪精度提升其在激光陀螺仪成本高人系统高可靠等部分光纤陀螺仪超高精度部分战术级应用场景已经可以替代激光光纤陀螺仪功耗大也用于高端工业领域陀螺仪和光纤陀螺仪并逐渐渗透至导难批产航级应用场景数据来源芯动联科招股说明书财通证券研究所MEMS陀螺仪的分类方式众多较为基本的分类方式是根据性能指标进行划分可分为速率级战术级和惯性级其中速率级性能要求最低是目前使用最为常见的MEMS陀螺仪类型广泛用于消费电子和汽车电子等领域战术级性能要求最高多用于航空航天等领域表5MEMS陀螺仪分类应用分辨力s零偏稳定性应用速率级01-110消费电子汽车电子医疗等战术级001-0101-10工业机器人自动驾驶工业无人机军事武器制导等惯性级0001001航空航天卫星等数据来源头豹研究所2020年中国MEMS惯性传感器行业报告财通证券研究所MEMS陀螺仪在其应用领域中的功能用途丰富可为消费电子汽车工业航空航天等领域提供低成本和高度智能化的技术实现方案从性价比体积尺寸可靠性等方面综合考虑MEMS陀螺仪在其应用领域中扮演着不可替代的角色表6MEMS陀螺仪应用领域及具体用途应用具体用途手机导航防抖游戏姿态控制ARVR控制相机防抖姿态控制消费电子消费级无人机姿态感知控制辅助导航汽车航海辅助导航船舶列车电子稳定器工业矿山隧道地下铁路石油勘探等设备状态检测汽车自动假设飞机导航仪自动控制规划路线导弹火箭卫星精确制导精确制导完成姿态和轨道控制数据来源头豹研究所2020年中国MEMS惯性传感器行业报告财通证券研究所谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准13行业深度分析报告证券研究报告2IMU市场规模与格局21IMU具备性能优势高性能IMU或将高速增长MEMSMicro-Electro-MechanicalSystem即微机电系统是微电路和微机械系统按功能要求在芯片上的集成通过采用半导体加工技术能够将电子机械系统的尺寸缩小到毫米或微米级MEMS惯性传感器属于MEMS传感器的重要分支主要包括陀螺仪加速度计等并可通过组合形成惯性组合传感器IMU近年来受益于汽车电子消费电子医疗电子光通信工业控制仪表仪器等市场的高速成长MEMS行业发展势头迅猛MEMS惯性传感器的全球市场规模从2018年的9994亿美元增加至2021年的13595亿美元预计2027年将达到22253亿美元2021年至2027年复合增长率达856图102018-2027年全球MEMS传感器市场规模预测亿人民币18002015577116001429751813199216140011944114120010325109984951651210008083673822108006995886006400420020020182019202020212022E2023E2024E2025E2026E2027E数据来源YoleIntelligence明皜传感招股说明书申报稿财通证券研究所汇率按照1美元7人民币计算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年期间消费电子汽车电子工业控制的市场占MEMS总市场规模的比例一直在80以上其中消费电子占比最高占比一直保持在50以上图112021年全球惯性传感器应用领域其他汽车电子0161668消费电子8316数据来源观研报告财通证券研究所谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准14行业深度分析报告证券研究报告根据YoleIntelligence的统计全球MEMS惯性传感器的市场规模从2018年的19446亿元3121亿颗增长至2021年的23961亿元3939亿颗预计该市场将于2027年增长至33418亿元6061亿颗其中全球MEMS加速度计的市场规模从2018年的6398亿元1023亿颗增长至2021年的8533亿元1537亿颗预计该市场将于2027年增长至11487亿元2428亿颗图122018-2027年全球MEMS惯性传感器市场结构图132018-2027年全球MEMS惯性传感器市场结构亿人民币亿颗40070加速度计陀螺仪IMU加速度计陀螺仪IMU磁力计60300504020030100201000数据来源YoleIntelligence明皜传感招股说明书申报稿财通证券研数据来源YoleIntelligence明皜传感招股说明书申报稿财通证券研究所汇率按照1美元7人民币计算究所从MEMS惯性传感器的市场结构来看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系独立的MEMS陀螺仪在高端消费电子和汽车电子市场中逐渐被IMU所替代根据YoleIntelligence的统计和预测由于IMU集成了多种MEMS惯性传感器的功能且在功耗尺寸和信号处理上更有优势IMU在汽车电子稳定控制系统和高端消费电子领域也对独立的MEMS惯性传感器进行了替代全球IMU行业发展前景极为广阔受益于消费电子无人机智能驾驶等民用领域惯性导航需求不断上升军工领域军费支出持续增长全球IMU市场空间稳步扩大根据YoleIntelligence数据2021年全球IMU市场空间约为183亿美元2022-2027年年均复合增长率将达到703到2027年全球IMU市场规模将达到2792亿美元左右MEMS制造领域的技术进步以及制造和微加工工艺的创新促进高性能IMU市场快速增长IMU被广泛用于陆地国防工业和航空航天应用以获得基于矢量的变量的高精度和基于精度的测量这些变量通常根据性能使用偏差稳定性自由度设备范围进行分类随着传感器领域研发活动的广泛增加高性能IMU市场规模预计将在预测期2018-2027年内加速增长谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准15行业深度分析报告证券研究报告图142018-2027年全球IMU传感器市场规模预测亿人民币2501952001821691581481391501281059710210050020182019202020212022E2023E2024E2025E2026E2027E数据来源YoleIntelligence明皜传感招股说明书申报稿财通证券研究所汇率按照1美元7人民币计算22海外企业技术领先民用市场占据优势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HoneywellADINorthropGrummanLitef等海外行业巨头手中2021年前十大MEMS厂商市场占比约50市场集中度较高1Honeywell霍尼韦尔始创于1885年为全球提供行业定制的航空产品和服务楼宇和工业控制技术以及特性材料致力于将飞机汽车楼宇工厂供应链和工人等万物互联包含航空运输智能建筑科技特性材料和技术安全与生产力四大业务集团霍尼韦尔专为工业应用设计研发了一系列微电子机械系统MEMS惯性测量单元IMU惯性测量单元IMU利用陀螺仪和加速度计测量物体的旋转和加速度可被用于严峻条件下需要准确测量和补偿振动和运动的应用IMU除了可以用于稳定天线和摄像机IMU还可以安装在机器人自动驾驶车辆无人机等在外部辅助信号缺失时仍需要导航的应用惯性导航系统INS由IMU全球导航卫星系统GNSS接收器和传感器融合软件构成这些部件共同运转计算位置朝向和速度可在诸如城市高楼间桥梁隧道山地停车场密林等GNSS失锁区域提供关键导航信息谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准16行业深度分析报告证券研究报告图15Honeywell惯性传感器和导航仪产品概况数据来源Honeywell官网财通证券研究所2ADIAnalogDevicesInc是全球领先的半导体公司致力于在现实世界与数字世界之间架起桥梁以实现智能边缘领域的突破性创新ADI提供结合模拟数字和软件技术的解决方案推动数字化工厂汽车和数字医疗等领域的持续发展应对气候变化挑战并建立人与世界万物的可靠互联ADI公司2022年收入超过120亿美元全球员工约25万人ADI公司MEMS加速度计和陀螺仪解决方案为设计人员提供分立器件和即插即用式iSensorMEMS子系统ADI公司的iSensorMEMSIMU是高度集成的多轴解决方案结合了在动态条件下适合多个自由度应用的陀螺仪加速度计磁力计压力传感器和其他技术表7ADI加速度计部分产品概况产品型号产品描述加速度范围供电电流电压微功耗3轴200g数字输ADXL371200g2216-35出MEMS加速度计ADCMXL102宽带宽低噪声振动传感器50g239m3-361-160g到480g双轴SPI和PSI5120g240gADXL2516m3135-11传感器480g60g低噪声低漂移低功耗3ADXL35610g20g40g150225-36轴MEMS加速度计谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准17行业深度分析报告证券研究报告集成加速度和温度检测的3个ADXL3632g4g8g1816-35微功耗传感器组合三轴高G模拟MEMS加速度ADXL377200g30018-36计带SPI的精密三轴倾角计和加ADIS1621017g18m3-36速度计小尺寸低功耗三轴5g加ADXL3256g35018-36速度计低功耗可编程冲击传感器和ADIS1624019g1m24-36记录器高精度双轴数字倾角计和加ADIS162091809014m3-36速度计可配置高giMEMS加速ADXL18050g77m5-145度计双轴17g加速度计采用ADIS1600317g14m3-525SPI接口精密17g或18g单轴ADXL10317g7003-6iMEMS加速度计数据来源InvenSense官网财通证券研究所国外企业占据我国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STMurataNXP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矽睿科技等2022年我国陀螺仪市场主要供应商为博世STTDK等国内企业为深迪半导体美新半导体矽睿科技等我国MEMSIMU市场集中度较高博世ST和TDK占据80左右的市场图16中国MEMS加速度计市场前五大企业图17中国加速度计市场前五大本土企业792242810797830111812士兰微美新半导体明皜传感BOSCHSTMurataNXP士兰微其他矽睿科技敏芯股份其他数据来源芯谋研究财通证券研究所数据来源芯谋研究财通证券研究所谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准18行业深度分析报告证券研究报告图18中国MEMSIMU市场前五大企业777332125BOSCHSTTDKAnalogHoneywell其他数据来源芯谋研究财通证券研究所国内的惯性导航组合研发起步较晚技术上与国外存在不小的差距惯性导航传感器的核心元器件是加速度传感器和陀螺仪应用领域分为消费级工业级和汽车级军工级和宇航级各个领域中均是国外企业占据领先地位在全球市场中IMU生产商主要有博世意法半导体InvenSense村田恩智浦亚德诺半导体等博世意法半导体InvenSense市场份额占比较高其中博世市占率远高于其他厂商处于领导地位我国民用领域对IMU需求快速增长国内企业在IMU市场的布局速度也在加快深迪半导体是我国IMU行业中的领导者率先生产出消费类6轴IMU打破国外技术垄断1博世博世成立于1886年是德国的工业企业之一从事汽车与智能交通技术工业技术消费品和能源及建筑技术的产业博世集团是全球第一大汽车技术供应商员工人数超过42万遍布50多个国家博世针对先进的智能手机可穿戴设备AR和VR无人机游戏和机器人应用了IMU传感器它们旨在为客户提供最大的灵活性IMU在一个系统级封装SiP中结合了陀螺仪和加速度计例如它可以实现实时运动检测室内导航手势和活动识别以及光学图像稳定OIS谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准19行业深度分析报告证券研究报告表8博世IMU传感器产品矩阵名称图片特征易于使用的标准IMUBMI323I3CI2CSPI接口低噪音陀螺仪超低功耗BMI270针对可穿戴和可听应用进行了优化包括直观的活动上下文和手势识别功能符合最新的I3C标准BMI263以极低功耗进行高速数据传输自校准陀螺仪极其精确的加速度传感BMI260对温度波动具有高度稳定性自校准陀螺仪超小型BMI160低功耗低噪音高性能BMI088坚固耐用应用于无人机和机器人高性能BMI085温度稳定性针对AR和VR进行了优化高稳定性BMI055稳健性内置中断引擎数据来源博世官网财通证券研究所2意法半导体意法半导体ST集团于1987年成立是由意大利的SGS微电子公司和法国Thomson半导体公司合并而成意法半导体是全球半导体公司其在全球拥有5万多名员工积极投身研发拥有9千名研发人员业务范围涉及全球拥有20万位客户意法半导体的iNEMO产品组合包括惯性测量模块具有机器学习内核的模块和智能传感器处理单元iNEMO惯性模块在外形紧凑稳定可靠且易于装配的惯性测量单元IMU中集成了具有补充作用的传感器iNEMO系统级封装SiP在6轴单片式解决方案内整合了加速度计和陀螺仪多个传感器输出的集成确保了运动感测系统的高精度适用于要求严苛的应用如增强型手势识别游戏增强现实室内导航和基于本地化的服务谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准20