據麥姆斯咨詢介紹,全球航空航天和國防工業在2019年全速發展。在國防領域,由于地緣政治局勢緊張,政府支出增加,導致世界排名前六位的國防承包商營收大幅增長了12%。據斯德哥爾摩國際和平研究所(SIPRI)估計,2018年全球國防和軍事支出約為1.8萬億美元,美國則達到了創紀錄的7600億美元。據美國聯邦航空管理局稱,航空航天產業也在蓬勃發展,商用飛機大量交付,預計到2038年將交付39000架新飛機。
高端慣性傳感器是上述系統中用于導航、穩定及其它用途的關鍵組件之一。高端慣性傳感器包括加速度計、陀螺儀及其組合,在某些情況下還包括更復雜的結構,例如姿態航向參考系統或導航系統,其中可能包括磁力計和全球導航衛星系統(GNSS)接收器。
2019年,Yole預估全球高端慣性傳感器市場規模約達32.4億美元,并且這仍然是一個應用很廣且高度分散的市場。其中,國防和軍事應用約占40%,商用航空航天應用約占26%。其它高度依賴慣性傳感器的市場還包括商業海事和工業應用,分別占據18%和16%的市場份額。國防和軍事、商業航空航天以及海事應用,預計將在未來五年內以3~4%的復合年增長率(CAGR)成長,相比之下,工業應用領域最具前景,預計復合年增長率將超過10%。到2025年,高端慣性傳感器市場規模有可能將達到40億美元的里程碑。
長遠來看,高端慣性傳感器市場將由我們之前預測并期待已久的工業應用驅動,例如:自主機器人、無人駕駛汽車、工業物聯網(IIoT)以及微型衛星等,它們已經邁出了關鍵的一步。這些領域的新晉廠商大多具有不同的背景,但都會在產品中應用慣性傳感技術。在這些大批量應用中,系統集成制造商可選的技術有很多,良好的成本、尺寸、重量和功耗(C-SWAP)優勢,可能使基于MEMS陀螺儀、光纖陀螺儀(FOG)和半球諧振陀螺儀(HRG)的慣性傳感系統受益。
各種陀螺儀的性能及應用
在此背景下,全球高端慣性傳感器市場在2019~2025年期間的復合年增長率預計將接近4.7%,一直以來比較穩定的高端慣性傳感器市場看起來前景光明。
2019~2025年高端慣性傳感器主要細分領域的市場預測
主導市場的傳統領導者,是否該擔心慣性傳感技術的生命周期?
慣性傳感器市場經歷了幾個技術發展階段。事實上,從首次應用到逐漸成熟的近20年技術周期中,市場似乎出現了一些變化。最早出現的是機械陀螺儀,然后是環形激光陀螺儀(RLG)和光纖陀螺儀(FOG)。霍尼韋爾(Honeywell)仍然以其傳統的RLG技術在市場上占據主導地位,而諾斯羅普·格魯曼(Northrop Grumman)和賽峰集團(Safran)則主導了FOG市場。
2019年高端慣性傳感器市場分額
iXblue和KVH等其它體量較小的FOG供應商正在嘗試通過拓展供應能力來發展,以與高性能領域的RLG以及性能略低的硅基MEMS慣性傳感器競爭。KVH新發布的光子FOG正努力走向大批量生產,這款產品是FOG的微型版本,可用于自動駕駛汽車,并且已經進入評估階段。
目前,HRG正在走向成熟,這主要得益于大批量生產方面的突破,尤其是賽峰集團的努力。這可能會在不遠的中期改變慣性傳感器市場格局,也可能潛在地影響RLG業務。
陀螺儀未來的性能趨勢
另一方面,硅基MEMS陀螺儀已經在高端慣性系統市場完成首秀。盡管硅基MEMS陀螺儀主要用于消費類和其它低端商業領域,但它們具有較低的C-SWAP。硅基MEMS陀螺儀正在不斷改進,并擠占了很多FOG的工業應用和一些被認為高端的戰術級應用(零偏穩定性為1~10°/h)。不過,硅基MEMS陀螺儀在要求零偏穩定性低于1°/h的其它應用中仍然還不夠成熟。在10到20年的時間范圍內,硅基MEMS陀螺儀是否能夠突破性能枷鎖?許多傳統廠商正試圖駕馭即將來臨的MEMS浪潮,例如霍尼韋爾、諾斯羅普·格魯曼、賽峰集團和聯合技術航空系統(UTC)等,它們已經在使用硅基MEMS技術。
高端慣性傳感器技術成熟度時間線
高端慣性傳感器區域領導者及其未來前景
慣性傳感器市場格局一直以來都相當穩定。在美國以及全球范圍內,霍尼韋爾仍然是領導者,諾斯羅普·格魯曼則緊隨其后。其它值得關注但規模略小的公司包括KVH、Kearfott和Emcore/SDI等。美國公司統治著高端慣性傳感器市場,歐洲和亞洲廠商則處于第二梯隊。
高端慣性傳感器市場主要廠商調研(部分)
一方面,歐洲慣性傳感器市場主要由賽峰集團主導,賽峰集團是該地區規模最大的廠商,其營收比Raytheon Anschutz、iXblue、Sensonor、Meggitt、GEM elettronica、iMAR、Kongsberg以及IAI等廠商高出一個數量級。另一方面,亞洲及世界其它地區的市場很分散,體量較大的廠商包括中國航天科技集團有限公司(CASC)、星網宇達、美泰科技、JAE和Silicon Sensing等。
中國慣性傳感器技術的發展主要源于軍事或學術領域,這是很難切入的。盡管如此,中國市場仍應密切關注,因其關注度很高的多個領域正在快速發展,例如IIoT中的結構監控、微型衛星以及各種自動駕駛和機器人應用。
對于高端慣性傳感器領域的相關廠商,根據目標終端應用選擇合適的技術和合作伙伴是非常重要的。
得益于龐大的投資組合,高端慣性傳感器市場仍將由三大巨頭主導。由于市場的特定原因,所有技術都會有很長的生命周期,預計不會出現從一種技術突然過渡到另一種技術的情況,這就要求相關廠商確保技術緊跟市場發展。這意味著區域市場領導者預計不會發生很大的變化。
不過,從長遠來看,這些領導廠商是否會面臨來自“中國巨頭”或“從工業和新興應用中崛起的類似亞馬遜(Amazon)和波士頓動力(Boston Dynamics)等廠商”的強大競爭和市場突破?因為這些新興應用的要求和需求,有別于傳統領導廠商過去遇到的問題及處理方法。他們如何像小公司一樣具有靈活性,以應對可能打破市場格局的高度定制化、動態化的新興市場呢?因為,最后的問題可能不在于是否會發生,而是這一刻何時到來。
2019年主要地區的高端慣性傳感器市場規模及市場領導者
本報告涉及的部分公司:Airbus, Al Cielo, Analog Devices, AOSense, Astrium, Autoflug, Boeing, CASC, Civitanavi, Colibrys, ColdQuanta, Doosan, ElbitSystems(Elop), Elektropribor, Emcore/Systron Donner, Endevco, Epson Toyocom, FiberPro, Fizoptika, Freescale, GEM Elettronica, Gladiator Technologies, Hitachi, Honeywell, IAI, iMAR, Innalabs, iXBlue, JAE, Kearfott, Kongsberg, KVH, L3 Harris, LordMicrostrain, Lumedyne Technologies, MEMSense, Moog/Crossbow, MTMicrosystems, Murata, Navtech, Northrop Grumman, Litef, Optolink, Oshkosh, PCB Piezo, Perm, Physical Logic, Raytheon, Saab, Safran, Si-Ware, SBG Systems, Schlumberger, Sensonor, Sensorex/Meggitt, Silicon Design, Silicon Sensing System, Sensors in Motion, StarNeto, Tamagawa, TDK/Tronics, Teledyne TSS, Teknol, Thales, Tokyo Keiki, UTC Aerospace/AIS Goodrich, VectorNav, Watson Instruments, XSens…
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