汽車(chē)電子控制系統(tǒng)普遍遵循感知→控制→執(zhí)行的工作流程。 傳感器作為感知單元獲取系統(tǒng)的工作狀態(tài)，控制單元處理傳感器信號(hào)并計(jì)算輸出控制指令，最終由執(zhí)行單元完成相應(yīng)動(dòng)作。

以電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）為例， 車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中， 方向盤(pán)扭矩轉(zhuǎn)角傳感器監(jiān)測(cè)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角及扭矩信息，輪速傳感器監(jiān)測(cè)車(chē)輪轉(zhuǎn)速， 控制器（ECU）通過(guò) CAN 總線(xiàn)實(shí)時(shí)獲取傳感器信號(hào)， 并根據(jù)特定邏輯實(shí)時(shí)處理信號(hào)，計(jì)算得到一個(gè)理想的助力力矩， 最后通過(guò) MOSFET 控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)助力效果。

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）工作原理

汽車(chē)動(dòng)力、底盤(pán)、車(chē)身、電氣四大系統(tǒng)中，絕大部分的電子控制具備類(lèi)似的工作原理，從感知、控制到執(zhí)行環(huán)節(jié)，半導(dǎo)體器件無(wú)處不在，包括感知系統(tǒng)的傳感器，控制環(huán)節(jié)的微控制器（MCU）、通信芯片（CAN/LIN 等）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D），執(zhí)行環(huán)節(jié)的功率器件（MOSFET、 IGBT、 DCDC）等。其中傳感器更是汽車(chē)的機(jī)會(huì)所在。

汽車(chē)傳感器可分為車(chē)輛感知、 環(huán)境感知兩大類(lèi)。 動(dòng)力、底盤(pán)、車(chē)身及電子電氣系統(tǒng)中的傳感器屬于車(chē)輛感知范疇， ADAS 以及無(wú)人駕駛系統(tǒng)中引入的車(chē)載攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等屬于環(huán)境感知范疇。本文重點(diǎn)介紹車(chē)輛感知傳感器，環(huán)境感知傳感器將在后續(xù)專(zhuān)題中介紹。

按照工作原理，傳感器主要可分為 MEMS、磁、化學(xué)、溫度四大類(lèi)，我們統(tǒng)計(jì)傳統(tǒng)汽油車(chē)上 MEMS 傳感器超 50 個(gè)， 磁傳感器超過(guò) 30 個(gè)，合計(jì)占比約 90%。

汽車(chē)主要傳感器分類(lèi)（按工作原理）

每一類(lèi)傳感器的競(jìng)爭(zhēng)格局普遍集中度較高，主流企業(yè)一般在 5 家左右，比如 MEMS壓力傳感器供應(yīng)商主要為 Bosch、 Sensata、 Infineon、 NXP、 Denso，磁傳感器供應(yīng)商主要是 NXP、 Infineon、 Allegro、 TDK-Micronas、 Melexis，氣體傳感器供應(yīng)商主要是Bosch、 NTK。

傳感器企業(yè)中，既有 Bosch、 Infineon、 NXP 這些巨頭， 產(chǎn)品線(xiàn)齊全，產(chǎn)業(yè)鏈完整，從芯片設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，到傳感器產(chǎn)品的研發(fā)、配套，均具備很強(qiáng)的能力；也有 Allegro、Melexis、 ST、 NTK 等專(zhuān)注在部分領(lǐng)域或產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，規(guī)模相對(duì)適中，同樣具備很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

不同原理傳感器主要供應(yīng)商情況

據(jù)我們統(tǒng)計(jì)，目前一臺(tái)中高配汽油車(chē)擁有超過(guò) 90 個(gè)傳感器，單車(chē)價(jià)值量超過(guò) 2000元。其中動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng) 45-60 個(gè)左右，單車(chē)價(jià)值 1000-1700 元；底盤(pán)安全系統(tǒng) 30-40 個(gè)，單車(chē)價(jià)值 500-1000 元；車(chē)身系統(tǒng)超過(guò) 20 個(gè)，單車(chē)價(jià)值至少 200-600 元。

傳統(tǒng)汽油車(chē)（中高配） 主要傳感器種類(lèi)及個(gè)數(shù)匯總

動(dòng)力系統(tǒng)： 需要進(jìn)排氣壓力類(lèi)、冷卻液/燃油/機(jī)油溫度類(lèi)、空氣流量、曲軸/凸輪軸位臵及轉(zhuǎn)速、爆震、氧傳感器等多類(lèi)型傳感器同時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，我們估計(jì)所需傳感器數(shù)量為 30-40 個(gè)。 從價(jià)值量來(lái)看， 轉(zhuǎn)速及位臵類(lèi)磁傳感器大多在 10-30 元范圍，低中壓 MEMS 15-30 元，熱敏元件普遍 5-10 元，氣體類(lèi)、高溫、高壓類(lèi)技術(shù)壁壘較高，比如尾氣壓差 GPF、排氣溫度傳感器大約 50-60 元， 氧傳感器大約 100-150 元。

傳動(dòng)系統(tǒng)： 涉及到離合器和變速器等復(fù)雜機(jī)械工況，需要離合器/變速器齒輪、變速器檔位等位臵傳感器、輸入/輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器以及液壓油/冷卻液溫度傳感器等多種類(lèi)型的傳感器，我們估計(jì)大約 15-20 個(gè)。

底盤(pán)及車(chē)身安全系統(tǒng)： 傳感器遍布制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車(chē)身穩(wěn)定系統(tǒng)及安全氣囊系統(tǒng)中，我們估計(jì)共有 30-40 個(gè)。 比如，加速度/角速度傳感器廣泛應(yīng)用于安全氣囊系統(tǒng)、ESP 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、慣導(dǎo)模塊系統(tǒng)中。

車(chē)身舒適性系統(tǒng)： 包括雨量傳感器、日照傳感器、雨刷電機(jī)/車(chē)窗升降電機(jī)轉(zhuǎn)子位臵傳感器、空調(diào)系統(tǒng)傳感器等，我們估計(jì)會(huì)超過(guò) 20 個(gè)，普遍單價(jià)較低。

傳感器在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

磁傳感器： 新場(chǎng)景、新技術(shù)

目前磁傳感器有四代技術(shù)， 分別為霍爾效應(yīng)、 AMR（Anisotropic magnetoresistance effect）、 GMR（Giant magnetoresistance effect）、 TMR（Tunnel magnetoresistance effect），主要用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)量，具體產(chǎn)品形式為速度傳感器、 線(xiàn)性及角度位臵傳感器、電流傳感器等。

磁效應(yīng)傳感器技術(shù)更新?lián)Q代方向

磁傳感器應(yīng)用場(chǎng)合

縱觀整條產(chǎn)業(yè)鏈， 磁傳感器芯片競(jìng)爭(zhēng)格局十分集中，全球 5 家芯片供應(yīng)商 Allegro、TDK、 Melexis、 Infineon、 NXP 幾乎壟斷市場(chǎng)；相比較而言， 全球汽車(chē)磁傳感器供應(yīng)商相對(duì)分散， Bosch、 Delphi、 Conti、 Denso 等眾多 Tier1 均有相應(yīng)產(chǎn)品系列，與具體應(yīng)用的汽車(chē)電子系統(tǒng)為 OEM 統(tǒng)一配套。

汽車(chē)磁傳感器產(chǎn)業(yè)鏈主要廠商

對(duì)于磁傳感器來(lái)說(shuō)， 我們估計(jì)芯片的成本占比超過(guò) 60%（磁性元件通常與 ASIC 封裝在一起），傳感器供應(yīng)商在產(chǎn)品端二次開(kāi)發(fā)的空間被壓縮，導(dǎo)致產(chǎn)品趨于同質(zhì)化，因此與整車(chē)廠的配套關(guān)系尤為關(guān)鍵，其中產(chǎn)品品質(zhì)、價(jià)格、服務(wù)是制勝要素。

我們認(rèn)為芯片主導(dǎo)了磁傳感器的發(fā)展趨勢(shì)，集成度越來(lái)越高： 1）磁性元件與 ASIC集成：從多芯片到單芯片的集成封裝； 2）雙傳感器集成： EPS 等功能安全等級(jí)高的系統(tǒng)，對(duì)傳感器冗余要求高，通常配備兩個(gè)轉(zhuǎn)矩、踏板位臵傳感器，雙傳感器集成封裝有助于縮小尺寸、降低成本。

（一）霍爾傳感器： 技術(shù)、市場(chǎng)成熟，關(guān)注 3D 霍爾和電流

目前汽車(chē)上應(yīng)用的磁傳感器大多基于霍爾效應(yīng)的原理，簡(jiǎn)稱(chēng)為霍爾傳感器。 主要用來(lái)測(cè)量運(yùn)動(dòng)量，如位臵、角度、速度、電流等， 分為霍爾開(kāi)關(guān)、位臵霍爾（線(xiàn)性/角度/3D）、轉(zhuǎn)速霍爾、電流霍爾及導(dǎo)航系統(tǒng)磁力計(jì)等類(lèi)型。

霍爾傳感器的技術(shù)以及產(chǎn)品應(yīng)用已十分成熟， 平均每輛汽油車(chē) 35-50 個(gè)，單車(chē)價(jià)值量 500-1200 元。

我們認(rèn)為需求增長(zhǎng)主要來(lái)自 3 個(gè)方面：

1、汽車(chē)電子配臵不斷提升，比如電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（EPS）、電子踏板、電動(dòng)座椅等；

2、 3D 霍爾的應(yīng)用，主要產(chǎn)品為旋鈕式換擋器、 電子節(jié)氣門(mén)閥位臵傳感器、 EGR 閥位臵傳感器等， 從高檔車(chē)向經(jīng)濟(jì)型車(chē)不斷滲透。

3、新能源汽車(chē)中的電流傳感器，隨全球市場(chǎng)，同步放量。

霍爾傳感器分類(lèi)

全球主流的汽車(chē)霍爾傳感器供應(yīng)商主要有 Bosch、 Denso、 Continental、 Valeo 等眾多 Tier1，普遍從 Melexis、 Infineon、 TDK-Micronas 等芯片廠商處采購(gòu)磁傳感器芯片，根據(jù)自身電控系統(tǒng)要求來(lái)設(shè)計(jì)傳感器產(chǎn)品，最終大多以系統(tǒng)的形式供應(yīng)給 OEM。而Sensata 則是一個(gè)特例，不以系統(tǒng)的形式配套，而是僅將單個(gè)傳感器產(chǎn)品出售給 OEM。

霍爾傳感器的測(cè)量原理。 霍爾效應(yīng)是指當(dāng)電流通過(guò)磁場(chǎng)中的霍爾元件時(shí)，磁場(chǎng)會(huì)對(duì)霍爾元件中的電子產(chǎn)生垂直于電子運(yùn)動(dòng)方向的作用力，使得在垂直導(dǎo)體與磁感線(xiàn)方向正負(fù)電荷聚集，形成霍爾電壓。 霍爾傳感器的測(cè)量原理是運(yùn)動(dòng)切割磁感線(xiàn)引起磁場(chǎng)以及感應(yīng)電流的變化，最終導(dǎo)致霍爾電壓的變化，依據(jù)該變化來(lái)探測(cè)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化。

霍爾效應(yīng)原理圖

（二）xMR 磁阻： 性能出眾，開(kāi)始嶄露頭角

AMR、 GMR、 TMR 均基于磁阻原理，作為下一代磁傳感器技術(shù)，憑借性能優(yōu)勢(shì)，滲透率正日益提升，主要磁傳感器芯片廠商均有所布局。

霍爾、 AMR、 GMR 及 TMR 技術(shù)參數(shù)對(duì)比

各主流廠商技術(shù)路線(xiàn)匯總（紛紛布局 TMR）

目前 AMR/GMR 技術(shù)已經(jīng)在輪速、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角/扭矩、電子節(jié)氣門(mén)位臵、曲軸和凸輪軸轉(zhuǎn)速等傳感器領(lǐng)域得到規(guī)模化應(yīng)用， 我們估計(jì) TMR 有望于未來(lái) 2 年在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（EPS）系統(tǒng)中開(kāi)始切入。

傳感器廠商中， Conti 及 Denso 大力推廣 xMR 技術(shù)， Conti 采購(gòu) NXP 芯片，將 AMR技術(shù)引入大部分產(chǎn)品線(xiàn)，而 Denso 依靠其在霍爾傳感器領(lǐng)域豐富的產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)，自制 AMR芯片以開(kāi)發(fā)新一代傳感器。目前來(lái)看， AMR 傳感器配套的 OEM 以美系、日系為主。

從芯片廠商的技術(shù)路線(xiàn)來(lái)看， xMR 領(lǐng)域布局各有側(cè)重。 NXP 在 AMR 領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)顯著，2015 年其 AMR 芯片市占率 70%， Allegro 及 Infineon 有小批量的 GMR 芯片出貨，而TDK 依靠傳統(tǒng)磁頭業(yè)務(wù) TMR 技術(shù)積淀深厚。

芯片巨頭傳統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)及全新布局

TMR 傳感器的性能提升十分顯著，利用磁性多層膜材料的隧道磁電阻效應(yīng)，與霍爾元件、 AMR、 GMR 相比， 優(yōu)勢(shì)突出：

第一， 溫度性能好，前端模塊電鍍了納米厚度的氧化層， 而不是半導(dǎo)體；

第二， 電流功耗小，從霍爾的 5-20mA 減少到 μA 級(jí)別；

第三， 敏感性很強(qiáng)，規(guī)模上量后成本更低， 霍爾元件需要用釹鐵硼等強(qiáng)力磁鐵。

TMR 傳感器將憑借突出的產(chǎn)品性能， 在高要求應(yīng)用場(chǎng)景替代霍爾傳感器：

1、 角度、轉(zhuǎn)速、位臵類(lèi)傳感器： 包括 BLDC 轉(zhuǎn)子位臵、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角、輪速、節(jié)氣門(mén)位臵、曲軸/凸輪軸角度等功能安全等級(jí)要求非常高的應(yīng)用場(chǎng)合。

2、 液位傳感器： TMR 取代干簧管， 干簧管容易破裂、 一致性差、 成本較高， TMR靈敏度高、成本低、克服破碎問(wèn)題。

干簧管與 TMR 液位傳感器對(duì)比

MEMS： 考究工藝，技術(shù)迭代

MEMS 傳感器（Micro-Electro-Mechanical System） 是一個(gè)將微型機(jī)械結(jié)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器、信號(hào)處理和控制電路以及接口、通信和電源模塊都集成于芯片上的微機(jī)電系統(tǒng)，在汽車(chē)上廣泛應(yīng)用于壓力類(lèi)以及運(yùn)動(dòng)類(lèi)傳感器。

MEMS 芯片模組的構(gòu)成

根據(jù) Bosch 估計(jì)， 目前一輛汽車(chē)上安裝有超過(guò) 50 個(gè) MEMS 傳感器， 我們估計(jì)單車(chē)價(jià)值量 500-1000 元。 應(yīng)用較多的是壓力傳感器、 加速度計(jì)、陀螺儀及磁力計(jì)等慣導(dǎo)系統(tǒng)傳感器。 這些產(chǎn)品雖都采用微機(jī)電系統(tǒng)封裝，但對(duì)應(yīng)原理各不相同。

汽車(chē)上有超過(guò) 50 個(gè) MEMS 傳感器（Bosch）

MEMS 傳感器的優(yōu)勢(shì)非常顯著，高集成、小尺寸、低成本，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化控制，適合大規(guī)模批量生產(chǎn)， 1995 年由博世量產(chǎn)，目前在汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)獲得大規(guī)模應(yīng)用， 根據(jù) IHS 估計(jì)， 汽車(chē)行業(yè) MEMS 持續(xù)保持 3.3%的穩(wěn)定增長(zhǎng)水平。

汽車(chē)行業(yè) MEMS 傳感器銷(xiāo)售額保持穩(wěn)定

2016 年全球前十大 MEMS 廠商銷(xiāo)售額（百萬(wàn)美元）

從行業(yè)格局來(lái)看， Bosch、 ST、 TI 在產(chǎn)品線(xiàn)布局、市場(chǎng)占有率方面都占據(jù)絕對(duì)領(lǐng)導(dǎo)地位； AKM 等磁傳感器廠商從電子羅盤(pán)切入； MEMSIC、 ADI 則一直專(zhuān)注包括汽車(chē)加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)在內(nèi)的慣性模塊 IMU； TDK 先后收購(gòu)壓力傳感器公司 EPCOS、慣性傳感器公司 Invensense、 Tronics 等，補(bǔ)充 MEMS 產(chǎn)品線(xiàn)。

2016 年全球汽車(chē) MEMS 細(xì)分產(chǎn)品廠商地位

我們估計(jì)的汽車(chē)行業(yè)不同 MEMS 平均單價(jià)對(duì)比（美元）

與數(shù)字 IC 不同， MEMS 芯片對(duì)電特性和機(jī)械特性要求都很高， 對(duì)于傳感器供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，芯片能力和封裝工藝都是核心技術(shù)。 我們估計(jì) MEMS 芯片與 ASIC 的成本合計(jì)占比超過(guò) 60%。 同時(shí)， 封裝需要考慮溫度、化學(xué)、應(yīng)力等因素，對(duì)傳感器性能也有比較大的影響。

MEMS 傳感器產(chǎn)業(yè)鏈

以 MEMS 壓力傳感器的制造過(guò)程為例，需要在硅片上通過(guò)氮化硅薄膜熱沉積、光刻、金屬離子注入等工藝制備出壓力敏感電阻與金屬的互連引線(xiàn)后，在硅片背面進(jìn)行各向異性濕法腐蝕，通過(guò)調(diào)整腐蝕速率和時(shí)間來(lái)控制壓力敏感膜的厚度，最后用玻璃進(jìn)行鍵合作為芯片的支撐架構(gòu)。我們估計(jì)需要 7-8 層襯底，需要一層一層去做沉積、光刻、注入、腐蝕等過(guò)程，對(duì)溫度控制精度、應(yīng)力的要求非常高。而且襯底不僅是硅，還有金屬、塑料、陶瓷、聚合物等。

我們估計(jì)的國(guó)產(chǎn)壓力 MEMS 成本結(jié)構(gòu)

縱觀整條產(chǎn)業(yè)鏈， 我們發(fā)現(xiàn) MEMS 以及 ASIC 芯片的競(jìng)爭(zhēng)格局相對(duì)集中，主要供應(yīng)商有 Bosch、 Sensata、 NXP（Freescale）、 Denso、 Infineon、 ADI 等；傳感器產(chǎn)品供應(yīng)商更為分散，主流企業(yè)包括 Bosch、 Sensata、 Denso、 Conti、 Delphi、 TE、 Amphenol等。 其中 Bosch 具備全產(chǎn)業(yè)鏈能力， 采用 IDM 模式， 從晶圓廠到最終的汽車(chē)電子系統(tǒng)均自行生產(chǎn)； Sensata 具備芯片設(shè)計(jì)能力以及傳感器產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)制造能力，但采用Fabless 模式， 芯片全部由晶圓廠代工；其余的 NXP、 Infineon、 ADI、 ST 等芯片廠商則結(jié)合 IDM 及 Fabless 兩種模式，根據(jù)產(chǎn)品線(xiàn)的不同靈活布局.

MEMS 工藝基本流程圖

（一）壓力傳感器： 技術(shù)成熟，中國(guó)市場(chǎng)快速增長(zhǎng)

壓力 MEMS： 大多基于硅的壓阻效應(yīng)，壓力作用于硅薄膜引起 4 個(gè)電阻應(yīng)變片電阻的變化，惠斯頓電橋輸出與壓力成正比的電壓信號(hào)，適用于中低壓場(chǎng)景，如發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管、胎壓檢測(cè)系統(tǒng) TPMS、真空度、油箱壓力等。中、高壓場(chǎng)合多采用陶瓷電容的技術(shù)路線(xiàn)。

硅壓阻式壓力 MEMS 工作原理

汽車(chē) MEMS 壓力傳感器技術(shù)已十分成熟， 汽油車(chē)安裝數(shù)量普遍在 15-20 個(gè)左右，單車(chē)價(jià)值 300-500 元，主要集中在動(dòng)力傳動(dòng)及排放系統(tǒng)。

汽油車(chē) MEMS 壓力傳感器

從市場(chǎng)需求看，歐美日等發(fā)達(dá)市場(chǎng)趨于平穩(wěn)，相比較而言中國(guó)市場(chǎng)正快速增長(zhǎng)，主要有兩個(gè)原因：一是 2020 年 1 月 1 日起所有乘用車(chē)強(qiáng)制安裝 TMPS，需要增加 4 個(gè)胎壓傳感器，單車(chē)價(jià)值 100-120 元左右， 二是國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)將于 2020 年全國(guó)范圍內(nèi)推廣，需要增加 4 個(gè)左右壓力傳感器，單車(chē)價(jià)值 100-120 元左右。

國(guó)六新增傳感器（乘用車(chē)）

（二）運(yùn)動(dòng)類(lèi)傳感器： 無(wú)人駕駛推動(dòng)精度、 集成度大幅提升

一輛乘用車(chē)普遍安裝運(yùn)動(dòng)類(lèi)傳感器 10-15 個(gè)，平均單價(jià) 20 元，對(duì)應(yīng)單車(chē)價(jià)值量200-300 元，主要用于監(jiān)測(cè)車(chē)身姿態(tài)，如車(chē)身的加速度、角速度，為安全氣囊、車(chē)身穩(wěn)定控制（ESP）等汽車(chē)電子系統(tǒng)提供信號(hào)輸入。

汽車(chē)運(yùn)動(dòng)類(lèi)傳感器的需求將小幅增加， 我們估計(jì)復(fù)合增速不超過(guò) 5%， 主要受益全球尤其發(fā)展中國(guó)家，汽車(chē)安全氣囊、 ESP 配臵比例提升以及功能不斷完善，如側(cè)面氣囊的引入將增加 4 個(gè)加速度計(jì)和 2 個(gè)壓力計(jì)，車(chē)外行人氣囊的引入將增加 1 個(gè)壓力計(jì)。

安全氣囊系統(tǒng)傳感器分布（紅色加速度類(lèi)，綠色壓力類(lèi)）

目前車(chē)輛上常用 ESP 系統(tǒng)的 MEMS 加速度計(jì)、陀螺儀來(lái)進(jìn)行慣性導(dǎo)航，精度較差，無(wú)法滿(mǎn)足無(wú)人駕駛的舒適性要求，精度亟待提升，同時(shí)為了降低成本，集成度也越來(lái)越高。

1、 加速度計(jì)、陀螺儀、地磁力計(jì)集成封裝，即從獨(dú)立的 3 軸傳感器到兩兩封裝形成 6 軸電子羅盤(pán) e-compass 或 6 軸 IMU 模塊，再到共同集成為 9 軸 IMU模塊，有些甚至還將壓力傳感器封裝進(jìn)來(lái)成為 10 軸 IMU；

2、 與全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) GNSS、激光雷達(dá)等共同融合用于無(wú)人駕駛系統(tǒng)中的車(chē)輛精確定位，精度要求高達(dá)厘米級(jí)別。根據(jù) iHS Markit， L4/L5 級(jí)別 IMU 中對(duì)陀螺儀的零偏不穩(wěn)定性要求范圍在1°/h-0.1°/h，而單軸價(jià)格在 10-100 美元的水平（三軸 30-300 美元），考慮集成加速度計(jì)、部分廠商集成磁力計(jì)，我們估計(jì) IMU 價(jià)格至少是百美元的量級(jí)。

我們認(rèn)為未來(lái)無(wú)人駕駛 IMU 行業(yè)將存在兩方力量：

一方面，博世、 MEMSIC（Aceinna）等傳統(tǒng) MEMS 廠商不斷提升 IMU 系統(tǒng)精度，博世在今年慕尼黑 Electronica 電子展上最新推出的 SMI230 六軸慣性傳感器，零偏不穩(wěn)定性甚至優(yōu)于 NovAtel 為百度 Apollo 提供的 IMU-IGM-A1。

另一方面，戰(zhàn)術(shù)級(jí) IMU 從軍事領(lǐng)域滲透至智能駕駛領(lǐng)域，但仍?xún)r(jià)格高昂，比如 ADI公司戰(zhàn)術(shù)級(jí) IMU 產(chǎn)品 ADIS16497 單價(jià)超過(guò) 1700 美元（>1000 只）， 我們判斷在規(guī)模化應(yīng)用之前仍存在巨大的降價(jià)訴求。

慣導(dǎo)系統(tǒng)：三軸→六軸→九軸

加速度 MEMS： 基于牛頓第二定律，通過(guò)在加速過(guò)程中對(duì)質(zhì)量塊對(duì)應(yīng)慣性力的測(cè)量來(lái)獲得加速度值。 采用電容式、壓阻式或熱對(duì)流原理，分為低 g（重力加速度）和高 g兩大類(lèi)，區(qū)別在于測(cè)量的加速度范圍不同， ±2g~±24g 等低/中 g 傳感器用于主動(dòng)懸架、ESP、側(cè)翻、導(dǎo)航等非安全類(lèi)系統(tǒng)， ±200g 等高 g 傳感器用于氣囊等安全系統(tǒng)。

電容式 MEMS 加速度計(jì)工作原理

角速度 MEMS/陀螺儀： 基于 Coriolis 力原理：一個(gè)物體在坐標(biāo)軸中直線(xiàn)移動(dòng)時(shí)，假設(shè)坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，物體會(huì)受到一個(gè)垂直的力和垂直方向的加速度。 MEMS 陀螺儀通常安裝兩個(gè)方向的可移動(dòng)電容板，徑向電容板加振蕩電壓迫使物體作徑向運(yùn)動(dòng)，而當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，橫向電容板能夠測(cè)量由于橫向 Coriolis 運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的電容變化，從而計(jì)算出角速度。最多可測(cè)量 x/y/z 三軸角速度，用于側(cè)翻、車(chē)身穩(wěn)定控制系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航 IMU 等。

MEMS 陀螺儀工作原理

磁力計(jì)： 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中地磁場(chǎng)改變磁力計(jì)主磁場(chǎng)方向，從而引起導(dǎo)電薄膜內(nèi)磁場(chǎng)方向與電流夾角值變化，而夾角的變化與電阻值呈線(xiàn)性關(guān)系，通過(guò)換算可以確定與地磁場(chǎng)的相對(duì)位臵來(lái)進(jìn)行定位。 磁力計(jì)主要與加速度計(jì)、陀螺儀一起，應(yīng)用于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中（Dead Reckoning）， 用于在 GPS 信號(hào)缺失時(shí)，通過(guò)測(cè)量與地磁場(chǎng)的相對(duì)位臵來(lái)判斷汽車(chē)的航向角及姿態(tài)。磁力計(jì)基于磁效應(yīng)，采用 MEMS 工藝，由于霍爾效應(yīng)靈敏度難以達(dá)到要求，普遍應(yīng)用 AMR 來(lái)感應(yīng)地磁場(chǎng)。

MEMS AMR 磁力計(jì)工作原理

氣體傳感器前裝空白，

溫度傳感器國(guó)產(chǎn)見(jiàn)成效

汽車(chē)中一般設(shè)臵前氧和后氧兩個(gè)氧傳感器，單價(jià)在 150 元左右。汽車(chē)氧傳感器具備極高的技術(shù)壁壘，全球市場(chǎng)主要被博世、 NTK 等外資壟斷， 目前博世的市場(chǎng)份額超過(guò)85%，本土傳感器供應(yīng)商集中在國(guó)內(nèi)外的售后市場(chǎng)。

前氧傳感器檢測(cè)混合排氣中氧的含量， 并反饋給發(fā)動(dòng)機(jī) ECU 修正噴油量，控制混合氣的空燃比在理論值附近，使三元催化達(dá)到效率最高。后氧傳感器檢測(cè)催化轉(zhuǎn)化后混合氣體中的氧含量，用來(lái)判定三元催化轉(zhuǎn)化器是否失效。

氧傳感器工作原理

從成本結(jié)構(gòu)看， 我們估計(jì)芯片采購(gòu)大約 25 元，封裝、組裝后成本大約 50 元，對(duì)應(yīng)傳感器的毛利率在 70%左右。芯片的成本占比并不高，是傳感器的核心壁壘。 以 FAE的陶瓷芯片為例，需要 12 層的加工工藝，高溫?zé)乒に囈髽O高。

氧傳感器構(gòu)造

（一）氮氧化物傳感器： 針對(duì)柴油機(jī)市場(chǎng)，價(jià)值量高

氮氧化物傳感器主要應(yīng)用在柴油車(chē)后處理 SCR 系統(tǒng)（Selective Catalytic Reduction System），用于檢測(cè)尾氣催化還原之后 NOx的含量是否滿(mǎn)足排放要求。

NOx 傳感器，與氧傳感器類(lèi)似，核心壁壘在陶瓷芯片，目前全球前裝市場(chǎng)被大陸、NTK、博世等外資壟斷，每個(gè)車(chē)上 1 只，單價(jià) 600 元左右，我們估計(jì)毛利率超過(guò) 50%。

氮氧傳感器長(zhǎng)期工作在高溫惡劣工況下， 每 6000 小時(shí)需要更換， 對(duì)應(yīng)商用車(chē)平均1-2 年，乘用車(chē)平均 8-10 年。

國(guó)內(nèi)傳感器供應(yīng)商集中在售后市場(chǎng)，其中溫州百岸引入德國(guó) KEKO 的高溫共燒陶瓷（High Temperature co-fired Ceramic， HTCC）生產(chǎn)設(shè)備，并與中國(guó)科學(xué)院和上海交通大學(xué)合作， 目前已成長(zhǎng)成為全球第一的 NOx 傳感器后市場(chǎng)供應(yīng)商。

SCR 系統(tǒng)工作原理

（二）溫度傳感器： 單價(jià)較低， 國(guó)產(chǎn)化程度較高

汽車(chē)上普遍用熱敏電阻來(lái)測(cè)量溫度，可分為 PTC 和 NTC 兩類(lèi)，汽油車(chē)單車(chē)用量 5-10個(gè)，純電動(dòng)汽車(chē)在 15-20 個(gè)， 主要企業(yè)包括 TDK（EPCOS）、 Amphenol、 TE 等，普遍具備熱敏電阻自制能力，國(guó)內(nèi)企業(yè)華工高理、匯北川同樣進(jìn)入前裝體系，并批量供貨，但熱敏電阻采購(gòu)?fù)赓Y為主，如 Murata、 Semitec。

NTC： 電阻隨溫度升高而降低，主要用來(lái)測(cè)量氣體、液體、環(huán)境溫度，包括冷卻液、進(jìn)氣管、空調(diào)蒸發(fā)器出口、車(chē)內(nèi)外等溫度檢測(cè)， 基本在 200℃以下，平均單價(jià)在 5-10 元。

PTC： 超過(guò)一定溫度時(shí)，電阻明顯增大， 主要用于過(guò)流保護(hù)、溫度限制、加熱等場(chǎng)景，如電機(jī)保護(hù)傳感器，單價(jià)與 NTC 相當(dāng)。

面對(duì)高溫場(chǎng)合，如發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管、三元催化器溫度高達(dá) 800℃以上， 傳統(tǒng)的熱敏電阻無(wú)法滿(mǎn)足要求，通常采用鉑電阻溫度傳感器進(jìn)行測(cè)量，我們估計(jì)單價(jià)在 50 元左右，汽油、 柴油車(chē)單車(chē)用量分別為 1、 4 個(gè)， 全球市場(chǎng)基本被 Sensata、 NTK、 Denso 壟斷，國(guó)內(nèi)企業(yè)尚不具備前裝大批量供貨能力。

全球各汽車(chē)溫度傳感器廠商主要產(chǎn)品情況

純電動(dòng)汽車(chē)：

電氣化帶動(dòng)磁傳感器需求旺盛

與汽油車(chē)相比，純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單，電氣化程度更高，傳感器的類(lèi)型和數(shù)量均有不小的變化。

總的來(lái)說(shuō)，我們估計(jì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的傳感器數(shù)量從 45-60 個(gè)減少至 20-35 個(gè)， 單車(chē)價(jià)值量從 1000-1700 元降至 300-800 元，大規(guī)模放量后，有可能降至 500 元以下，主要為電流和溫度兩大類(lèi)傳感器。

1）磁傳感器： 發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器中 10-20 個(gè)位臵/轉(zhuǎn)速類(lèi)傳感器基本不再需要， BEV新增電流傳感器 10 個(gè)左右。

2） MEMS： 發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器中 10 多個(gè)壓力 MEMS 不再需要， 底盤(pán)系統(tǒng)中真空助力泵壓力傳感器 BEV 也不需，而加速度、角速度等慣性傳感器不受影響。

3）化學(xué)類(lèi)： 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中氧傳感器、爆震傳感器、 空氣/燃料流量傳感器等 5 個(gè)左右高價(jià)值量的化學(xué)類(lèi)傳感器不再需要， 總價(jià)值量超過(guò) 300 元。

4）溫度： 發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器中有 5-10 個(gè) NTC， 而 BEV 中電池包 10-20 個(gè) NTC，電機(jī) 1-2 個(gè) NTC；而高溫鉑電阻傳感器不再需要。

插電混動(dòng)汽車(chē)中動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)傳感器的需求

（一）電流傳感器： 受益電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)景氣度高

電動(dòng)汽車(chē)上電流傳感器用于測(cè)量電氣系統(tǒng)的電流大小，單車(chē)用量 10 個(gè)左右， 我們估計(jì)目前總價(jià)值 300-400 元（小批量單價(jià)高）。

電流傳感器可分為兩種類(lèi)型：一種是霍爾式電流傳感器，測(cè)量電池包、電機(jī)控制器的電流，單價(jià)較高，單車(chē)用量 5 個(gè)左右；另一種是電流互感器 CT，測(cè)量 OBC、 DCDC的電流，單價(jià)較低，單車(chē)用量 6 個(gè)左右。

從競(jìng)爭(zhēng)格局看， Lem、 Melexis、 Allegro、 Honeywell 是電動(dòng)汽車(chē)電流傳感器的主流競(jìng)爭(zhēng)者，國(guó)內(nèi)的電動(dòng)汽車(chē)上的霍爾式電流傳感器大部分采用萊姆 Lem，還有部分采用Allegro、霍尼韋爾 Honeywell 等國(guó)外廠商的產(chǎn)品。而 TMR 領(lǐng)域?qū)⒊蔀殡娏鱾鞲衅飨乱粋€(gè)競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域，各廠商都處于積極布局的階段。

霍爾式電流傳感器有開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種：

開(kāi)環(huán)式由磁芯、霍爾元件和放大電路構(gòu)成，原邊導(dǎo)體流過(guò)電流時(shí)，磁芯將導(dǎo)體周?chē)艌?chǎng)聚集在開(kāi)口處，開(kāi)口處的霍爾元件產(chǎn)生同比例的電壓信號(hào)，放大后進(jìn)行測(cè)量；而閉環(huán)在開(kāi)環(huán)基礎(chǔ)上多了副邊的補(bǔ)償繞組，放大電流會(huì)將電流信號(hào)再給到副邊繞組，產(chǎn)生與原邊電流磁場(chǎng)大小相同、方向相反的磁場(chǎng)，通過(guò)這一負(fù)反饋使磁通量為零。

閉環(huán)與開(kāi)環(huán)相比，優(yōu)點(diǎn)在于響應(yīng)時(shí)間更快、帶寬更寬，而且不受磁芯非線(xiàn)性和磁滯效應(yīng)影響，線(xiàn)性度和精度更優(yōu)越，精度可達(dá) 0.2%。缺點(diǎn)在于需要纏繞副邊繞組，成本高，且線(xiàn)圈纏繞對(duì)生產(chǎn)要求高。

霍爾電流傳感器與電流互感器 CT 相比優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在各個(gè)方面： 1） CT 只能測(cè)量交流電，測(cè)量頻段比霍爾式窄； 2）交流 CT 如果開(kāi)路會(huì)產(chǎn)生高電壓，有可能擊穿絕緣電路，因此二次側(cè)必須短接；而霍爾式不必短接； 3） CT 易受電流畸變、多次諧波、非正弦波等影響，精度低于霍爾式； 4）霍爾式線(xiàn)性度、動(dòng)態(tài)性能、響應(yīng)時(shí)間、體積上都有優(yōu)勢(shì)。霍爾式逐步取代 CT 的份額是一大趨勢(shì)。

TMR 技術(shù)在磁傳感器領(lǐng)域興起變革已成定局，電流傳感器也不例外。 TMR 基于磁阻效應(yīng)的原理測(cè)量電流， 不僅體積大大減小，而且?guī)捀撸憫?yīng)時(shí)間快、溫度特性好。我們認(rèn)為電機(jī)控制器、車(chē)載充電機(jī)等功率模塊向 SiC 路線(xiàn)轉(zhuǎn)變是長(zhǎng)期趨勢(shì)。

傳統(tǒng)的Si 基 MOSFET 適宜于大多數(shù)頻率范圍的低功率控制場(chǎng)合，而 IGBT 由于開(kāi)關(guān)頻率只有10k，僅適用于低頻高壓范圍。而 SiC Mosfet 開(kāi)關(guān)頻率高達(dá) 100-200k， 適宜于較高頻段的全功率范圍，而且具備高功率密度、低功率損耗及良好的高溫穩(wěn)定性。 由于 SiC 功率模塊的開(kāi)關(guān)頻率是傳統(tǒng) IGBT 10-20 倍，對(duì)電流傳感器的響應(yīng)速度要求很高，霍爾式無(wú)法滿(mǎn)足要求，所以 SiC 路線(xiàn)與 TMR 將成為相輔相成的長(zhǎng)期趨勢(shì)。

我們對(duì)中國(guó)汽車(chē)傳感器的未來(lái)保持樂(lè)觀態(tài)度，并判斷在所有汽車(chē)半導(dǎo)體細(xì)分行業(yè)中最先取得突破，主要五點(diǎn)原因：

1、 投資規(guī)模適中， 我們估計(jì) 1 種傳感器研發(fā)、生產(chǎn)等全產(chǎn)業(yè)鏈累計(jì)投資額約 10億元；

2、 市場(chǎng)技術(shù)演變緩慢， 國(guó)內(nèi)龍頭已研發(fā)儲(chǔ)備 5-8 年，臨近突破；

3、 國(guó)內(nèi)需求旺盛，貿(mào)易戰(zhàn)激發(fā)整車(chē)廠培育本土供應(yīng)商的強(qiáng)烈意愿；

4、 人才儲(chǔ)備充足，海外巨頭培育了一批從研發(fā)到銷(xiāo)售的本土人才；

5、 消費(fèi)級(jí)的供應(yīng)鏈已趨于完善，下一步提升至汽車(chē)級(jí)。

對(duì)于中國(guó)本土汽車(chē)傳感器供應(yīng)商，我們也看到非常清晰的成長(zhǎng)路徑。

目前國(guó)內(nèi)汽車(chē)傳感器正處高速發(fā)展前期，尤其國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，為本土企業(yè)提供了巨大的機(jī)遇， 我們判斷本土傳感器廠商處于開(kāi)始進(jìn)入到 OEM 前裝配套體系的階段，并拿到量產(chǎn)項(xiàng)目，開(kāi)始搶占外資品牌的市場(chǎng)份額。但是本土企業(yè)規(guī)模普遍較小，我們估計(jì) 2018 年單個(gè)公司營(yíng)業(yè)收入不超過(guò) 1 億元，未來(lái) 10 年有望保持非常高的增長(zhǎng)速度。

考慮國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀，我們認(rèn)為本土傳感器供應(yīng)商應(yīng)該從產(chǎn)品入手，類(lèi)似森薩塔的模式，依托既有的客戶(hù)關(guān)系，靠性?xún)r(jià)比，做大銷(xiāo)售規(guī)模（3-5 億元），初步掌握芯片設(shè)計(jì)能力，然后通過(guò)并購(gòu)擴(kuò)充產(chǎn)品線(xiàn)，類(lèi)似 TDK 的模式，形成技術(shù)協(xié)同、供應(yīng)鏈協(xié)同、客戶(hù)協(xié)同，完善芯片能力，最后評(píng)估建設(shè)芯片生產(chǎn)能力的必要性，相對(duì)來(lái)說(shuō) MEMS 的必要性更強(qiáng)，偏 IC 的芯片必要性較弱。