汽车传感器迎来量价齐升,哪些赛道可以率先受益?

传感器智造师 2022-07-26

汽车激光雷达汽车传感器

2938 字丨阅读本文需 7 分钟

在汽车智能化的道路上,基础软硬件的发展必不可缺,例如自动驾驶和新能源汽车都需要搭载大量的传感器。汽车传感器是把非电信号转换成电信号并向汽车传递各种工况信息的装置,是实现汽车智能驾驶的核心硬件。根据信号来源的不同汽车传感器可分为车身感知传感器和环境感知传感器。

车身感知传感器遍布汽车全身,被广泛应用于动力系统、底盘系统、车身系统,实现对汽车自身信息的感知并做出决策、执行,是汽车的“神经末梢”,目前发展较为成熟,以MEMS传感器为主。

环境感知传感器捕捉外界信息并提供给汽车计算机系统用于规划决策,主要包括激光雷达、车载摄像头、毫米波雷达、超声波雷达等,是汽车之“眼”,是未来无人驾驶智能感知系统的基础。在自动驾驶的层级结构中,汽车传感器处于感知层,产品附加值高,是实现单车智能驾驶的核心硬件。

驾驶自动化水平升级有望开启中国汽车传感器行业千亿市场。

一、全球车载传感器行业发展概况

随着全球汽车工业技术和理念的不断进步,受到如动力驱动系统对于节能减排的需求以及汽车安全管理系统向主动安全转变等因素影响,汽车电子系统的复杂程度日益提升。

车载传感器行业作为汽车电子行业的关键一环,在汽车中的应用领域和数量也将不断提升;此外,随着自动驾驶世界范围内的推广,毫米波雷达、激光雷达等汽车智能传感器也迎来了飞速发展。因此,车载传感器的总体发展趋势是微型化、多功能化、集成化和智能化。

车载传感器行业属于技术密集型行业,对该领域的理论研究、新材料应用和新产品开发都具有较高的技术门槛,发展至今,行业内已形成了较高的供应商集中度。全球范围来看,德国博世、英飞凌、日本电装、德国大陆集团、霍尼韦尔等国外汽车传感器龙头企业掌握了车载传感器的前沿技术,处于行业领先地位。

二、中国车载传感器行业发展概况

近年来,国内的车载传感器市场发展较快,但中国本土的车载传感器技术与世界水平相比仍存在很大差距,很多先进技术,特别是传感器的新设计原理和核心模块技术,还是由国外企业掌握。目前国内企业自主开发相对较少,在研发上投入不足。

总体来看,我国车载传感器产业尚不发达,国产传感器虽然价格优势明显,但质量上与国外产品相比仍存在一定的差距。从发展前景看,随着电子技术的发展和汽车电子控制系统应用的日趋广泛,车载传感器市场需求将保持高速增长,部分细分传感器领域的国产化替代趋势也将逐渐显现。

三、汽车传感器产业链简析

1、供给端

传感器上游主要是芯片、电路板(PCB)、开关接头等,其中芯片是成本占比较高的环节,达到50%以上,由BOSCH、NXP、Infineon等国际供应商把控。虽然目前我国传感器整体市场规模较高且保持持续增长态势,但上游关键技术的垄断限制了我国汽车传感器技术的快速发展,导致汽车传感器整体仍由国外先进企业占据。

2、需求端

汽车传感器的发展和我国新能源汽车和自动驾驶发展息息相关,而自动驾驶目前仍处于早期阶段且新能源汽车渗透率仍存在较大空间,整体汽车传感器发展空间广阔。除开整体自动驾驶规模的扩张,自动驾驶也就带动单车传感器数量增长,目前自动驾驶车辆搭载了ADAS系统(高级驾驶辅助系统)的车辆需要安装更多的传感器,蔚来ES8搭载了20余个传感器,小鹏P7搭载30余个传感器,北汽极狐阿尔法S华为HI版搭载了34颗传感器,Waymo的第五代自动驾驶系统共约40个传感器。

四、汽车传感器产业现状

1、市场规模

就我国汽车传感器市场规模变动情况而言,随着汽车智能化、电动化趋势推进及发展,汽车电子产业快速发展,汽车智能传感器作为自动驾驶关键技术整体规模快速扩张,数据显示,2021年我国汽车传感器市场规模达263.9亿元左右,电车快速扩张和自动驾驶快速发展,预计我国汽车传感器规模将保持快速扩张趋势。

2、市场结构

就目前国内汽车智能传感器市场结构占比情况而言,毫米波雷达和摄像头占据主要市场规模,主要是毫米波雷达整体成本较低,而摄像头发展较高,市场认可度高。就趋势而言,激光雷达是多传感器的基础,是未来主要发展趋势,虽然目前激光雷达高成本影响了激光雷达量产规模和智能汽车搭载进度,但激光雷达芯片化采用成熟的半导体工艺(如CMOS工艺),具有体积小、集成度高等优势,可成为激光雷达大规模量产和降本的重要发展方向。普通传感器主要为MEMS赶船期,其作用是在汽车各系统控制过程中进行信息的反馈,实现自动控制,为车辆实现决策层面的操作,占比28%左右。

五、汽车传感器细分赛道

微机电技术应用和智能驾驶的升级推动了汽车传感器的发展,从各类传感器产业链拆解分析来看MEMS 传感器、车载摄像头、超声波雷达、毫米波雷达以及激光雷达是汽车传感器中的主要赛道。

1.MEMS传感器

MEMS传感器主要应用领域包括汽车、工业、航空航天、消费电子、生物医疗、物联网等领域,根据《2020年中国MEMS制造白皮书》,得益于物联网市场不断发展,2019年网络通信仍是MEMS最大市场,占31.34%。在产品结构中,得益于5G产业迅速发展,射频MEMS产品占比最大,达到25.9%。预计伴随国内5G及物联网市场的高速发展,2020-2022年中国MEMS市场仍将加速增长。

MEMS 传感器产业链分为设计研发、生产制造、封装测试、系统应用四个环节,上游主要是设计、原材料与设备,中游是制造与封测,下游是消费电子、汽车电子等系统应用的终端产品。国内 MEMS 产业形成从前端设计到后端封装测试的完整链条,国内各环节企业发展迅速,但在数量和规模上与海外依然存在差距。

2.车载摄像头

车载摄像头主要由镜头组、图像传感器(CIS )、数字图像信号处理(DSP )组成,其中 CIS 成本占比最高。CIS 广泛应用于手机、汽车、医疗、安防、工业、其他消费电子等下游领域。据 ICV Tank数据 2021 年全球车载 CIS 总收入 38.1 亿美元,预计 2026 年有望达 90.7 亿美元,CAGR 为 18.94%。

自动驾驶、ADAS 技术 推动车载摄像头量价齐升,高像素 CIS 有望在汽车上普及。车载摄像头对 CIS 在技术上的更高要求已有显现:在 2015 年之前,车载 CIS 主要用于倒车影像与行车记录仪,对像素要求不高;2015 年之后,随着自动驾驶、ADAS 技术的兴起,单个汽车摄像头的安装数量不断增加,同时车载CIS的性能上有了更高的需求,价值量不断提升,例如蔚来 ET7 已经搭载 11 颗 800 万像素高清摄像头,高像素的 CIS 在汽车上的应用会越来越多。

3.超声波雷达

超声波雷达的产业链包括上游芯片和传感器及结构件制造商、中游超声波雷达制造商、下游汽车厂商。其中芯片环节的技术含量最高,国内与国外企业仍存在差距。如中国企业奥迪威可自主研发和生产应用超声波雷达的换能芯片,但在研发投入规模和发明专利数量等方面与国外厂商存在差距。总体上车载超声波雷达发展较为成熟,是自动泊车方案的主流传感器,有望随自动泊车应用推广受益。

4.毫米波雷达

车载毫米波雷达向高精度、小尺寸、远探测距离发展,国内企业技术不断成熟已经加入市场竞争,如2019 年 5 月底红旗 HS5 搭载的森思泰克 77GHz 车载毫米波雷达成为国内首个真正实现“上路”的 ADAS 毫米波雷达传感器。据加特兰微电子官网,其汽车级全集成毫米波雷达 SoC 可提供独立芯片与 AIP(封装集成天线)两种版本,已具备量产能力。

5.激光雷达

激光雷达是 L3 及以上自动驾驶汽车的关键传感器,伴随 L3 汽车逐步量产,激光雷达将迎来市场放量。根据沙利文研究预测,预计到 2025 年,全球无人驾驶领域激光雷达市场规模将达到 35 亿美元,2019-25 年 CAGR 达 80.9%。尤其高阶自动驾驶渗透率上升空间较大,预计2025年国内面向L3及以上的前装高线束车载激光雷达市场规模将超100亿元。

六、汽车传感器发展趋势

多传感器融合方案能降低传感器对环境的依赖(纯视觉方案对于光线依赖度较高,在弱光或光影复杂的地方难以使用,特斯拉Autopilot在夜晚以及雨雪天气工作准确度有所降低)。因此主机厂纷纷采纳多传感器融合方案,而激光雷达在该方案中重要性凸显。激光雷达可提供周围物体的精确距离测量,使机器能够采集3D图像(收集2D数据后还原成3D场景误差较大,且对算法和算力要求极高)。因此主机厂在切入高阶自动驾驶时,大都会采用激光雷达,即选择多传感器融合方案。

文章来源:普华有策,华经产业研究,东楠析股

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