传感器技术被广泛地应用在日常信息、通信、汽车、医疗等外围精密设备上，其中汽车传感器产品最为突出。汽车传感器对实现高级别自动驾驶尤为重要。在现阶段，多种传感器各有其特点，难以互相替代，而数据多来源会让最终的感知结果变得更加稳定可靠，更能利用每个传感器的优势而避免缺陷，未来，多传感器融合将成为趋势。
那么汽车传感器行业经历了怎样的发展阶段？是如何分类的？这些细分种类的产业链上都包含了哪些环节？相关公司有哪些？竞争格局如何？下面我们来逐一了解。
01
汽车传感器概念及分类
1、概念
传感器是一种把被测量转换成可测量的信号转换装置，通常是由敏感元件、转换原件、信号调节与转换电路等其他辅助元件组成。传感器的应用场景非常广泛，其中汽车传感器的工作原理是通过把非电信号转换成电信号的方式向汽车计算机提供包括车速、温度、发动机运转等各种工况信息，使汽车实现自动检测和电子控制。
2、分类
汽车传感器可根据使用目的不同分为车身感知传感器和环境感知传感器。
车身感知传感器提高了单车自身的信息化水平，使车辆具备感知自身的能力；按照输入的被测量不同主要分为压力传感器、位置传感器、温度传感器、（线）加速度传感器、角（加）速度传感器、空气流量传感器、气体传感器，从工作原理上看这些传感器大都采用MEMS方案。
环境感知传感器实现了单车对外界环境的感知能力，帮助汽车计算机获得环境信息并做出规划决策，为车辆智能化驾驶提供支持；环境感知传感器主要分为车载摄像头、超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达。这些属于智能传感器。
3、汽车传感器是实现汽车自动驾驶的核心硬件
驾驶自动化水平不断升级的趋势已经显现，L3级智能汽车的量产标志着汽车行业开始步入自动驾驶阶段，而汽车传感器实现汽车自动驾驶的核心硬件。自动驾驶方案可分为感知层、决策层、执行层，其中搭载的各类传感器属于感知层。根据自动驾驶分类标准，可将自动驾驶分为6个级别，分别为L0（无自动化）、L1（驾驶辅助）、L2（部分自动化）、L3（有条件自动化）、L4（高度自动化）和L5（完全自动化）。L3级是自动驾驶级别的分界线，2022年5月奔驰汽车L3级别的量产标志着汽车行业开始步入自动驾驶阶段。
02
行业历史发展阶段回顾
汽车传感器研发周期长、产品附加值高，是实现智能驾驶的核心硬件。汽车传感器的发展阶段分为结构型传感器阶段、固体传感器阶段、智能型传感器阶段。目前MEMS传感器、智能型传感器快速发展，广泛应用于汽车、安防医疗等行业。汽车传感器通常研发周期较长，如汽车MEMS类传感器从设计研发到最终全面商业化平均耗时28年。
03
车身感知传感器：MEMS化是主要趋势
1、概况
车身感知传感器是汽车的“神经末梢”。车身感知传感器遍布汽车全身，被广泛应用于动力系统（新能源车是三电系统）、底盘系统、车身系统，实现对汽车自身信息的感知并作出决策、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。
（1）MEMS概念
MEMS是微机电系统，利用集成电路（IC）技术、微加工技术把微结构、微传感器、微执行器等元件集成在一块或多块芯片上，组成结构包括传感器、信息处理单元、执行器与通信接口单元。
（2）车身感知传感器MEMS化是主要趋势
车身感知传感器的发展主要体现在新能源汽车的普及、汽车的安全性需求、以及MEMS微机电对传统机电的替代所带来的机遇。1）动力来源是新能源汽车与传统燃油车的主要区别之一，新能源汽车的电子电气架构主要使用电池、电机、电控有关的以电流为主的电磁类传感器，燃油车动力系统则主要以测量压力、温度、气体的传感器为主；电磁类传感器需求有望随新能源汽车渗透率提高逐步放量；2）汽车安全性需求相关的胎压、气体排放等所需的压力、气体、温度等传感器有望随技术要求提高与单车用量增加实现量价齐升；3）按照被测物理量的不同车身感知传感器可分为压力、位置、温度、加速度、气体、流量等各类传感器，从测量原理上看MEMS化为主要发展趋势。
（3）MEMS传感器与传统机电技术传感器相比优势
MEMS传感器较传统机电技术传感器具有较大的优势。MEMS传感器是应用最广泛的MEMS器件，与传统机电技术传感器相比，MEMS传感器具有微型化、集成化、智能化、功效高、成本低等优势。MEMS传感器没有标准化的生产工艺流程，每种MEMS传感器都是针对下游特定的场景来生产，按照工作原理MEMS传感器可分为物理类、化学类、生物类，细分种类多样、几乎涵盖车用传感器的所有类型。
（4）汽车MEMS传感器分类
汽车MEMS传感器主要包括以下种类：
压力传感器：压力传感器是能够感受压力信号，并将压力信号转换成可用的电信号的装置。根据压敏元件的主流技术原理的不同，汽车压力传感器主要分为电容式压力传感器和电阻式压力传感器
温度传感器：汽车温度传感器将温度信号转化为可用输出信号，按照工作原理可分为热敏电阻式、热电偶式、热敏铁氧体式，其中热敏电阻式温度传感器应用最为广泛。
气体传感器：气体传感器是检测气体的种类和浓度等信息的装置。按照技术原理的不同可以划分为半导体气体传感器、固体电解质气体传感器、催化燃烧气体传感器、电化学气体传感器、光学气体传感器等；根据被测气体的种类不同作用在汽车上的气体浓度传感器可以划分为氧传感器、NOx传感器、稀薄混合气传感器、烟雾浓度传感器、柴油机烟度传感器。
位置传感器：位置传感器是测量元件运转或运动所处位置的装置。汽车位置传感器的工作原理主要有霍尔效应、磁电阻效应、光电式、电容式、电热式五种。
空气流量传感器：空气流量传感器是用于检测发动机进气量大小的装置。空气流量传感器通常安装在进气管上，将进气量信号转化为电信号传递给ECU，以供ECU确定喷油量和点火时间。
惯性传感器：惯性传感器是用于测量物体在惯性空间中运动参数的装置。根据运动是否呈线性的工作原理，惯性传感器分为线加速度传感器和角加速度传感器两类。
线加速度传感器：又称加速度传感器，是通过测量传感器内部的惯性力并计算加速度数据的装置。按照工作原理的不同加速度传感器可分为交流响应型和直流响应型。交流加速度传感器的感测机构通常使用压电元件，分为电压输出式压电传感器和电荷输出式压电传感器；直流加速度传感器根据感测技术的不同可分为电容式和压阻式。
角加速度传感器：又称角速度传感器，实质是陀螺仪。陀螺仪是利用动量矩（自转转子产生）敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或两个轴的角运动检测装置，可与加速度计共同构成惯性导航系统，是决定惯性导航系统精度的主要因素。
2、市场规模
传感器产品在MEMS行业占据主导地位。据Yole数据，在MEMS行业产品结构中，传感器类产品合计占比65.38%。受益于物联网、人工智能、5G等新兴技术快速发展，MEMS应用前景广阔。据Yole数据，2020年全球MEMS行业市场规模为120.48亿美元，2026年市场规模有望达到182.56亿美元，CAGR可达7.17%；据中国信息通信研究院估计，2017-2022年汽车市场领域MEMS传感器市场规模有望从22.82亿美元增长至32亿美元，CAGR可达7%。
3、政策支持MEMS传感器迅速发展
在汽车行业安全保护标准等政策驱动下车用MEMS传感器的增长趋势有望延续。在政策推动下MEMS传感器行业发展迅速，其中在汽车上MEMS传感器大多应用都与安全和保护有关，汽车安全性和强制性的政策实施推动了MEMS传感器的发展。2016年工信部审查并通过了《乘用车轮胎气压监测系统的性能要求和试验方法》（GB26149）强制性国家标准送审稿，2020年1月1日起我国所有新认证乘用车强制安装胎压监测系统，促使TPMS类的MEMS传感器需求增长；2020年7月实施的国六排放标准对颗粒物数量排放标准要求更加严格，促进了汽车上测量捕捉颗粒的DPF压差传感器和测量燃油蒸汽压力的EVAP压力传感器的需求大大增加。
4、产业链分析
MEMS的工作原理是将输入的物理信号通过传感器转化为电信号，经信号处理后最终由执行器与外界产生作用。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。
（1）上游
上游包括原材料，芯片设计等环节，其中MEMS传感器材料分半导体材料，陶瓷材料，金属材料和有机材料四大块。
在设计研发方面，MEMS将产品的工艺流程、机电结构、包括封装和测试在内的验证相互交联在一起，往往需要数年时间完成多个设计闭环才能量产。
（2）中游
中游主要为MEMS传感器的制造，一般由芯片设计企业完成设计后交由第三方晶圆厂制造，MEMS对半导体制程的先进与否并不敏感，基础材料的属性是决定产品性能的根本因素，生产工艺会影响产品的精度及良率。此外MEMS行业还存在博世、意法半导体等大型IDM厂商。
MEMS加工工艺与传统的IC工艺有许多相似之处，如光刻、薄膜沉积、掺杂、刻蚀、化学机械抛光工艺等，但是有些复杂的微结构难以用IC工艺实现，必须采用微加工技术制造。
MEMS传感器生产制造有IDM和Fabless两种模式，国际大厂以IDM为主。
封装方面，MEMS通常分为芯片级、器件级和系统级封装三个层次，大多采用非标准工艺，由传统IC封装企业代工，封装的成本能占到总成本的40%以上；测试方面，MEMS与集成电路相比要求更高、测试的复杂程度更大，测试方法因MEMS传感器的种类而有差别，各厂商通常采用自研方法进行测试，封测成本通常能占到总成本的一半以上。
（3）下游
MEMS传感器下游广泛应用于汽车，通信，消费电子，工业产品等产业。
汽车电子方面，传感器需求日益提升，国产化需求迫切。据前瞻经济学人数据，传统汽车传感器装备数量至少90个；据四川省汽车产业协会的数据，目前平均每辆汽车装配24个MEMS传感器，高档汽车中搭载约25-40，甚至上百个MEMS传感器；其中应用较多的是加速度、压力传感器及陀螺仪等传感器。根据Wind数据，目前国内汽车行业中车用芯片自研率低于10%，90%以上的汽车芯片都必须依赖从国外进口，汽车核心芯片国产化的需求较为迫切。
6、相关公司
5、竞争情况
国内企业在设计、制造、测试设备等环节与海外企业相比仍有差距，核心竞争力有待提高。国内MEMS产业形成从前端设计到后端封装测试的完整链条，国内各环节龙头发展迅速，但在数量和规模上与海外依然存在差距。设计环节国内企业产品线单一、规模偏小，多数企业年收入低于1亿美元，商业化MEMS设计工具方面处于真空状态；制造方面工艺水平差距明显，仅能制备压力传感器等低端产品，尚未建立压电材料等高端制造工艺线，出货量有限；封装环节国内企业在技术上致力于三维封装等第四代技术的研发；中国大陆全球市场份额可达20.7%，仅次于中国台湾的42%，是全球第二大芯片封装基地；测试环节国内高质量测试设备企业较少，高端设备仍被国外龙头垄断。整体看产业链各环节与海外企业相比仍有差距，核心竞争力有待提高。
7、未来展望
未来MEMS传感器或将向更大晶圆尺寸、新敏感材料、纳米加工技术方向演进，呈现多项功能高度集成化和组合化的趋势。目前业界普遍应用6英寸、8英寸的晶圆制造工艺，更大尺寸的晶圆能够有效降低成本、提高产量；薄膜型压电材料具备工艺一致性、高可靠性、高良率、体积小的优势，可有效提高MEMS传感器的技术水平；传感器向更小尺寸演进的趋势，有望推动微电子加工技术特别是纳米加工技术的快速发展；在更小空间上的设计、降低成本、降低功耗的驱动下，MEMS传感器或将实现在同一衬底上集成多种敏感元器件、制成能够检测多个参量的多功能组合，向多项功能高度集成化和组合化的趋势发展。
MEMS惯性导航传感器有望随L2及以上车型采用高精度车载组合导航系统逐步放量。MEMS惯性导航传感器运用加速度计、陀螺仪等MEMS传感器的多轴惯性测量单元（IMU）测量加速度、角速度并计算运载体的位置信息，可使汽车不依赖外部信息交互并进行自主导航，为决策层提供连续的车辆位置和形态等信息。目前惯性导航在自动驾驶中的应用主要是与高精度卫星定位共同组成组合导航系统，实现高精度定位。据佐思数据库，2021年中国L2级自动驾驶乘用车的销售渗透率超过20%，部分L2级车型通过配置高精定位系统和高精地图实现了高速领航自动驾驶，如小鹏P7，蔚来EC6、ES6、ES8，广汽埃安V、埃安LX等车型可以选装高精定位方案，一汽红旗E-HS9、高合HiPhiX、2021款理想ONE等车型标配高精定位方案。因此能够认为MEMS惯性传感器有望随L2及以上车型采用高精度车载组合导航系统逐步放量。
汽车行业智能化、网联化的趋势与MEMS的发展浪潮相得益彰，未来有望催生出MEMS传感器更多元的汽车场景需求。物联网推动了MEMS产业发展的第三次浪潮，这与汽车网联化的发展趋势遥相呼应。随着自动驾驶化升级、智能多元场景的开发、车联网的发展，汽车MEMS传感器有望得到更多的增长需求。
04
环境感知传感器：自动驾驶水平提升，环境感知传感器有望放量
环境感知传感器是汽车之“眼”，是未来无人驾驶智能感知系统的基础。环境感知传感器是在汽车安全技术从被动安全向主动安全演进的过程中产生的。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。
1、前景分析
在科技发展、政策支持等方面的推动下，汽车产业电动化、网联化、智能化、共享化的“四化”趋势已初步显现，在自动驾驶的目标驱动下，单个汽车环境感知传感器使用数量呈上升趋势。2021年中国汽车市场总销量为2627.5万辆、同比增长3.81%，其中乘用车2148.2万辆、同比增长6.45%，新能源车352.1万辆、同比增长157.01%。据中国汽车工业协会预计，2025年中国汽车总销量有望达到3000万辆，其中新能源车销量有望达到900万辆。自动驾驶的目标驱动与汽车市场销量兴旺的趋势使汽车传感器市场具备放量的先决条件。
随着驾驶自动化水平升级，单车搭载的环境感知传感器的数量持续增加。L0向L2级的自动驾驶发展主要是使汽车具备更多的ADAS（advanced driver assistance system，高级驾驶辅助系统）功能以实现更多驾驶辅助场景，需安装车载摄像头、超声波雷达、毫米波雷达。L2步入L3级的方式目前有两种：1）“弱硬件强算法”的视觉方案，硬件上车载摄像头 毫米波雷达的搭配、不配备激光雷达；2）“强硬件弱算法”的激光雷达方案，硬件上配备车载摄像头 毫米波雷达 激光雷达。L3向L5级别的发展或需配置更多的车身感知传感器以实现完全自动驾驶。当下部分车企的自动驾驶技术已从L2升级至L3级，实现了在自动驾驶场景中从“人主导、车辅助”发展到“车主导、人辅助”的过渡，而目前市场中的多数汽车依然处在L2级以下。
2、车载摄像头：受益于汽车行业高景气度，CIS和车载镜头有望持续扩张
车载摄像头以感光成像的方式为ADAS功能提供输入。车载摄像头是监控汽车内外环境、将光学信号转换成电信号并呈现图像以辅助驾驶员行驶的设备，通常分为单目摄像头、双目摄像头、广角摄像头，安装在汽车的前视、环视、后视、侧视、内置等各个部位。摄像头的主要功能是感知外界环境，为碰撞预警、行人检测等ADAS功能实现提供视频信号输入。
（1）市场规模
受益于汽车智能化发展自2017年以来车载摄像头市场在数量和规模上呈现上升趋势，据OFweek数据，2017年至2020年中国车载摄像头市场出货量从1690万颗增长至4263万颗，CAGR为36.13%，市场规模从25亿元增长至57亿元，CAGR为31.62%，市场规模化效应已显现。
（2）产业链
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。上游分为光学镜片、滤光片、保护膜、晶圆等。其中“光学镜片 滤光片 保护膜”是镜头组的上游；晶圆是CMOS和DSP芯片的上游。中游包括图像传感器、模组封装、镜头组、胶合材料与图像信号处理器，其中图像传感器的成本占比可达50%，模组封装和镜头组占比分别为25%、14%。图像传感器是车载摄像头核心技术。镜头组、胶合材料、图像传感器经封装构成镜头模组，镜头模组将光电信号传递至DSP进行图像信号处理；DSP将模拟信号转化为数字信号，并与镜头模组封装集成，形成下游终端系统。
1）CIS是手机、汽车等领域的主流图像传感器
图像传感器主要有CCD（电荷耦合器件）和CMOS两种。CCD和CMOS图像传感器的主要区别在于二者感光二极管的周边信号处理电路和对感光元件模拟信号的处理方式不同。与CCD图像传感器相比，CIS（CMOS图像传感器）中每个感光元件均能够直接集成放大电路和数模转换电路，无需进行依次传递和统一输出，具有省电节能、价格便宜、便于与其他硅器件集成的优点，在消费电子市场上CIS实现了对CCD的替代。
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%。
CIS的产业链模式有IDM模式、Fab-Lite模式、Fabless模式，国内厂商以Fabless和Fab-Lite为主。
2）受益于车载镜头需求增长，车载镜头市场有望持续扩张
光学镜头是光学成像系统中的必备组件，直接影响成像质量和算法实现效果。根据镜片特性光学镜头主要分为塑胶镜头、玻璃镜头、玻璃塑胶混合镜头，其中玻璃塑胶混合镜头折射率高、光学性能稳定，多用于汽车领域作为车载镜头。
据TSR，2018-2022年全球光学镜头市场收入有望从59.16亿美元增长至88亿美元，其中车载镜头营业收入有望达到16.13亿美元；2017-2022年全球车载镜头出货量有望从11738.4万件增长至23468.9万件。
（3）相关公司
（4）竞争格局
海外企业把持传感器、模组等高价值量领域，国内厂商在车载镜头领域份额领先。图像传感器方面按照出货量、销售额两个口径分别统计，2020年，索尼、三星、豪威科技、格科微、SK海力士占据全球CIS业务的主要市场份额，中国厂商已具备国际化的实力；据安森美，其在汽车CMOS图像传感的全球市场市占率达到60%、在ADAS领域市占率达80%，在全球市场居主导地位。车载镜头方面，国内厂商凭借成本以及响应优势，在全球具备一定的领先地位，其中舜宇光学2020年全球市场份额排第一。
（5）未来展望
ADAS加速渗透下车载摄像头有望量价齐升。L2及以下等级的汽车普遍搭载不超过8颗摄像头，L3搭载8-12颗，L4、L5搭载12颗甚至更多数量的摄像头。目前市场中智能汽车的渗透度不高并且普遍处于L0-L2级，摄像头的单车搭载数量普遍较低。2021年至2022年ADAS功能加速普及，随着多种L3级车型的乘用车上市并交付，智能驾驶逐渐从L2向L3迈进，单车搭载摄像头数量有望增加。未来L4、L5成为主流车型后，单车摄像头的平均数量有望进一步提升。伴随自动驾驶化不断升级，车载摄像头在像素、探测距离等方面的技术需求提高，技术工艺有望迭代升级。根据前瞻经济学人，2020年中国车载摄像头市场规模较去年增长21.28%，高于同期出货量14.87%的增速，预计车载摄像头的单颗价值有望持续上升。
高像素CIS有望在汽车上普及。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，普遍在30-72万之间；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，同时在高灵敏度、高动态范围、消除LED闪光等性能上有了更高的需求，价值量不断提升。考虑蔚来ET7搭载11颗800万像素高清摄像头，未来高像素的CIS有望在汽车上普及。
3、激光雷达：当前处于发展期，技术路线多样
激光雷达运用光频波段的电磁波对目标进行照射并接收回波，通过信号处理获得目标位置、高度、速度等信息，生成目标点云图，实现对目标的探测、跟踪和识别。车载激光雷达按照机械旋转部件的有无，可分为机械激光雷达、固态激光雷达、混合固态激光雷达；按照线束数量多少可分为单线束激光雷达、多线束激光雷达；按照测距方式可分为ToF测距法、FMCW测距法。激光雷达常应用于高精度电子地图和定位、障碍物识别、可通行空间检测、障碍物轨迹预测等方面，具备分辨率高、探测范围广、信息量丰富等优势，或为实现汽车智能驾驶的核心装置。
（1）产业链
激光雷达产业链上游主要有激光器、探测器、模拟芯片、FPGA主控芯片、光学组件，这些元件构成了激光雷达的激光发射系统、光电接收系统、信号采集处理系统、控制系统，共同实现激光雷达对目标物体的探测功能。中游市场按照所生产激光雷达在扫描系统所使用不同技术路线可分为机械式激光雷达、MEMS激光雷达、Flash激光雷达和OPA激光雷达等，最后应用到下游汽车行业等领域。
（2）测距方式：ToF为当前主流，FMCW仍处于发展期
ToF与FMCW能够实现室外阳光下较远的测程（100~250m），是车载激光雷达的优选测距方法。ToF即飞行时间测距方法，通过测量光等信号在发射器和反射器之间的“飞行时间”来计算出两者间距离。FMCW测距方法通过发送和接收连续激光束，把反射光和本地光做干涉并利用混频探测技术来测量发送和接收的频率差异，再通过频率差换算出目标物的距离。
ToF是目前市场上车载中长距激光雷达的主流方案，ToF激光雷达系统主要包括发射模块、接收模块、控制及信号处理模块和扫描模块。FMCW激光雷达整机和上游产业链仍处于发展期。FMCW与ToF技术相比具备灵敏度高、探测距离远、抗干扰能力强、能够直接测速的优点，但在短期很难达到较高集成度的情况下，FMCW激光雷达成本较高，FMCW激光雷达的硅光芯片化有望推动成本下降或为发展趋势。
（3）发射模块：有望实现发射端的VCSEL取代EEL，FMCW光源处于发展期
在激光雷达芯片化架构趋势下，发射端逐渐采用平面化的激光器器件。EEL因具备高发光功率密度被广泛用作激光发发射器器件，EEL发光面位于半导体晶圆的侧面，需经过繁复地处理后才能使用，工艺上依赖人工装调难以标准化生产。而VCSEL（垂直腔面发射激光器）发光面与半导体晶圆平行，在工艺上与EEL相比更具优势；并且近年来国内外开发了多层结VCSEL激光器将其发光功率密度提升了5~10倍，弥补了传统的VCSEL激光器发光密度功率低的缺陷。未来VCSEL有望逐渐取代EEL，并且激光发射器的波长有望从905nm向1550nm演进。
FMCW激光雷达的光源不同于ToF激光雷达，窄线宽的线性调频光是实现相干检测的基础。目前商用的能够实现窄线宽输出的激光器有四种类型：分布式反馈激光器（DFB）、分布式布拉格反射激光器（DBR）、外腔激光器以及通过窄线宽激光器的种子元加上外调制的方案。
上述四种解决方案各自存在问题，DFB激光器、DBR激光器频率功率起伏大、线性度差，外腔激光器量产困难，外调制方案各项性能最优，但成本过高难以实现商业化。同时，以上方案还共同存在功率不足的问题。FMCW激光雷达的光源解决方案仍处于发展期。
（4）扫描模块：混合固态方案是当前上车的主流
根据扫描系统方案，激光雷达可分为机械式、混合固态（包括转镜式、MEMS）和全固态（包括Flash和OPA）。基于ToF方案的混合固态方案是当前上车的主流。混合固态激光雷达比机械式成本低、比纯固态(OPA、FLASH)方案成熟，易实现商业化推广，是第一个通过车规级规定、成本可控、满足车企性能要求、可实现批量供货的技术方案。目前混合固态激光雷达包括转镜、棱镜、MEMS等，均采用ToF方案。
（5）探测模块：SPAD/SiPM具有更高灵敏度
激光探测的核心器件是光电探测器，能把光能转换成电信号，主要要求包括频带宽、灵敏度高、线性输出范围宽、噪声低等。激光雷达探测器主要分为光电二极管（PD）、雪崩二极管（APD）、单光子雪崩二极管（SPAD）和硅光电倍增管（SiPM）四种，APD目前是激光雷达的主流探测器。
SPAD工作在盖革模式，能够达到106量级的增益。SiPM由SAPD阵列并联组成，与APD相比，SPAD/SiPM具有灵敏度高、结构紧凑等优点。SPAD/SiPM可探测距离超过200m、5%的低反射率目标，在明亮的阳光下也能工作，在具备较高分辨率的同时可采用小光圈与固态设计集成到汽车中，正成为新兴激光雷达探测器。
（6）竞争格局
激光雷达市场参与者众多，竞争格局较为分散，具有较强竞争力的厂商主要集中在中国、美国和欧洲。激光雷达市场份额分布较为分散。VALEO为激光雷达头部企业，占据28%的市场份额，而中国企业速腾聚创、大疆、图达通、华为和禾赛科技分别占据10%、7%、3%、3%和3%的市场份额。
（7）未来趋势
激光雷达未来或向纯固态方向演进，FMCW方案短期受制于成本。激光雷达从研发之初的单点式、单线扫描式，到后来的多线扫描式，再到技术方案不断创新的固态式、FMCW式，以及如今芯片化的发展趋势，不断进行技术迭代。FMCW对硅光芯片的要求比光通信产品更苛刻、成本在短期内难以降下来，工艺仍需时间成熟，而固态式的普及是当下的发展趋势。
4、毫米波雷达：国外企业技术领先，国内已经实现量产
毫米波雷达是ADAS系统的重要组成部分，是实现汽车智能驾驶的重要装置。毫米波雷达使用频率30GHz-300GHz的毫米波对目标进行照射并接收回波，通过信号处理获得目标与发射点的距离、方位、速度等信息。相较于激光雷达、摄像头等，毫米波雷达具备全天候全天时的探测能力，即使在雨雪、尘雾等恶劣环境条件下依旧可以正常工作，且毫米波雷达直接测量距离和速度，对目标运动状态的检测更为方便。车载毫米波雷达多采用FMCW连续调频式。
（1）产业链及相关公司
1）上游
毫米波雷达的产业链上游包括MMIC单片微波集成电路、基带数字信号处理芯片、天线高频PCB板。硬件成本占比约50%，每一部分均存在技术壁垒，国内厂商处于追赶的状态。毫米波雷达的核心部件为MMIC芯片和天线PCB板。
MMIC：包括多种功能电路，如低噪声放大器（LNA）、功率放大器、混频器、检波器、调制器、压控振荡器（VCO）、移相器等。MMIC具有电路损耗低、噪声低、频带宽、动态范围大、功率大、抗电磁辐射能力强等特点。MMIC电路中核心芯片目前基本来自恩智浦（NXP）、英飞凌、德州仪器（TI）等海外芯片设计公司。MMIC成本占比达到约25%左右。
天线高频PCB板：毫米波雷达天线的主流方案是微带阵列，将多根天线集成在PCB基板上实现天线的功能。由于毫米波频率较高，对于电路尺寸精度有一定要求，因此选用高频板材PCB作为印刷电路板。目前雷达天线高频PCB板由沪电股份、罗杰斯、Isola、施瓦茨、松下电工、雅龙等少数公司掌握。国内大多数高频PCB板厂商暂无技术储备，只能根据图纸代加工，元器件仍需国外进口。天线高频PCB板成本占比达到约10%左右。
基带数字信号处理器：毫米波雷达的数字信号处理功能通过DSP芯片或FPGA芯片实现。高端DSP芯片和FPGA芯片主要被国外企业垄断，DSP芯片供应商有飞思卡尔、英飞凌、亚德诺半导体、意法半导体等公司，FPGA芯片供应商有赛灵思、阿尔特拉、美高森美、莱迪思等公司。数字信号处理器成本占比达到约10%左右。
2）中游
主要是毫米波雷达生产企业，软件成本占比达到50%。中游企业主要进行毫米波雷达算法研发。算法需要大量数据支持，研发投入需求较大，是雷达性能的决定性因素之一。毫米波雷达生产国外企业包括博世、大陆、电装Denso、海拉、富士通Fujitsu、采埃孚天合TRW等。国内企业包括保隆科技、德赛西威、雷科防务、华域汽车、加特兰等。
根据波的传播理论，频率越高，分辨率越高，穿透力越强。车用毫米波雷达工作频段为21.65-26.65GHz和76-81GHz，主流车的工作频率是在24GHz、77GH、79GHz三个频率段附近。此前，各国给毫米波雷达分配的频段主要集中在24GHz和77GHz，24GHz主要用于中短程探测（SRR、MRR）；77GHZ主要用于中远程的探测（LRR）。从行业趋势来看，毫米波雷达从24GHz转向77GHz，79GHz毫米波雷达则为更进一步的发展目标。
（2）竞争格局
从毫米波雷达的市场格局来看，由海外企业占据核心技术与主要份额。全球市场主要由博世、大陆集团、天合汽车集团、法雷奥、海拉、德尔福、电装、奥托立夫、富士通等厂商占据。77GHz毫米波雷达技术主要掌握在博世、大陆、德尔福、电装、TRW、富士通天、Hitachi等公司手中。
国内企业技术不断成熟已经加入市场竞争。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，突破了国际巨头垄断。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。
（3）市场规模及趋势
根据亿欧汽车与中研网的数据，2020年我国毫米波雷达的市场规模为180亿元。根据高工智能汽车研究院数据，2021年1-11月国内上市新车搭载前向/角毫米波雷达上险量为1186.91万颗，同比增长44.55%。
国内外毫米波雷达市场仍将保持快速增长。现阶段大多数智能化程度更高的汽车采用4个短距毫米波雷达 1个长距毫米波雷达的装配模式，未来毫米波雷达的单车搭载量将随着汽车智能化的发展而不断攀升。从单价来看，24GHz毫米波雷达在500元左右，而77GHz的毫米波雷达系统在1000元左右。由于24GHz将被逐渐替换为77GHz、79GHz，因此单车价值会进一步提升。从应用领域来看，汽车L2自动驾驶以上的渗透率将逐年稳定、快速提升，智能汽车渗透率的提升将强势拉动毫米波雷达需求。
5、超声波雷达：逐步实现国产替代，市场格局几乎定型
超声波雷达，常用于泊车辅助预警和汽车盲区碰撞预警，是自动泊车系统的主流传感器。其工作原理是向外发出并接收超声波，根据超声波的折返时间来测算距离。根据在汽车上的安装位置不同超声波雷达可分为UPA（超声波驻车辅助）和APA（自动泊车辅助）两种类型；UPA探测距离一般在15~250cm之间，感测距离较短，但是频率较高，为58kHz，精度高。APA探测距离一般在30~500cm之间，感测距离较长，但是频率较低，为40kHz，精度一般。
（1）产业链及相关公司
超声波雷达测距方式简单，产业链成熟，单体价格相对低廉，平均售价100元左右。超声波雷达上游主要为芯片和传感器供应商，芯片主要依赖进口，如飞思卡尔（恩智浦NXP收购）等厂商，传感器已经实现国产化。超声波雷达中游为超声波雷达生产商，主要参与者可以分为国际Tier1、国内Tier1以及初创公司。由于超声波雷达技术较为成熟，故国内外玩家之间的差距主要在于传感器实现上的稳定性和可靠性，但整体差异较小。其中国际Tier1主要是博世、法雷奥、大陆，国内Tier1主要是奥迪威、辉创电子、航盛电子、同致电子，初创企业有晟泰克、辅易航（中科创达收购）等。产业链下游即为汽车厂商。
超声波雷达常见的工作频率有40KHz、48KHz、58KHz等，频率越高，灵敏度越高，但水平与垂直方向的探测角度就越小，故一般采用40kHz的探头。超声波雷达防水、防尘，即使有少量的泥沙遮挡也不影响，探测范围在0.1-3米之间，且超声波雷达技术成熟、性价比高，是倒车、停车场景下最优的量产方案选择。超声波雷达的缺点在于测试角度小需要安装多个、测距短、只适用于低速场景等。目前倒车雷达系统需要配备4个UPA超声波雷达，而自动泊车系统需要在倒车雷达系统基础上，增加4个UPA和4个APA超声波雷达组成12个超声波雷达系统。
（2）竞争格局
在全球市场竞争格局上，目前超声波雷达主要市场空间由Tier1厂商占据，据统计，2018年全球超声波雷达市场份额中法雷奥和博世占据市场50%以上份额。目前超声波雷达已逐步实现国产替代，但中国超声波雷达厂商的研发能力较海外对手仍有差距，且超声波雷达市场格局已经定型，中国厂商有望进一步缩小与海外对手的产品力差距，但是发展空间较为有限。
（3）超声波雷达发展有望随自动泊车应用推广受益
当前主机厂推出的自动泊车APA方案基本采用12颗超声波雷达。2019-2020年，4颗超声波雷达方案占据大部分市场，主要实现倒车辅助功能。2019年12颗超声波雷达方案的占比仅为9.6%左右，预计到2025年12颗超声波雷达方案的渗透率将达到26.1%。随着自动泊车商业化推广，12颗超声波雷达方案占比正在快速攀升，有望成为未来智能汽车的主流。
6、各类传感器优缺点
各类传感器各有其优缺点，难以互相替代。
05
重点公司
1、苏奥传感：车身传感器制造商，外购强化MEMS类业务
苏奥传感从事车身传感器行业，计划收购龙微科技强化MEMS类业务。苏奥传感是国内最大的汽车油位传感器生产厂家之一，从事汽车类的零部件、智能产品及各类车用传感器的研发、生产和销售，主要产品包括传感器及配件、燃油系统附件、汽车内饰件。自成立以来公司已有20多年汽车传感器行业的经验。截止2021年末，苏奥传感拥有专利138项，其中发明专利17项。苏奥传感与蔚来、小鹏汽车、比亚迪、长城汽车、上汽通用、上海汽车、吉利汽车，江铃汽车等汽车厂商建立长期合作关系，具备客户资源优势。2022年2月苏奥传感计划进一步收购MEMS芯片厂商龙微科技，强化支撑公司未来在传感器产业的发展。
2、保隆科技：胎压监测业务国内领先，发展新兴业务加速智能化转型
保隆科技客户资源丰富，发展新兴业务加速智能化转型。保隆科技从事汽车智能化和轻量化产品的研发、制造和销售，产品包括TMPS、气门嘴、汽车金属管件、以及新兴业务（包括传感器、ADAS、空簧减振等）。公司与国内外众多知名厂商建立长期客户关系，包括了奥迪、大众、通用等国际主机厂，上汽、比亚迪、长城等自主品牌，蔚来、小鹏、理想等新势力，佛吉亚、博格华纳等国际Tier1供应商，保隆科技拥有丰富的客户资源。未来公司发展的战略是重点布局新兴业务，在技术趋势上顺应了汽车产业新能源、智能化的发展潮流，未来有望享受行业红利。
3、舜宇光学：全球光学龙头地位稳固，车载镜头业务长期驱动
舜宇光学成立以来深耕光学领域，是全球领先的光学零部件制造商。公司涉足手机业务、车载业务、VR/AR业务，产品包括光学零件、光电产品、光学仪器。2021年车载业务营收达29.61亿，同比增长17.87%，占全年总收入的7.90%，较上一年度增长1.29pct。公司镜头业务稳居全球第一，下游客户包括奔驰、宝马、奥迪等车企。公司光学镜头龙头地位稳固，车载镜头业务有望为公司业务增长提供驱动力。
4、天孚通信：布局激光雷达器件和模块封装市场
天孚通信坐拥成熟的光器件研发平台，布局激光雷达基础光学类器件和集成封装市场。天孚通信主要从事光器件产品的研发、生产和销售，产品形态包括无源器件和有源封装，其中无源器件收入占比约85%。公司拥有完整的光通信行业光器件研发平台，在基础材料和元器件、光学设计、集成封装等多个领域有专业积累。2020年公司收购天孚精密和北极光电向激光雷达领域进行业务拓展，围绕高速光器件产品、激光雷达、医疗检测用光器件产品展开培育研发。激光雷达、医疗检测用光器件的送样实现了天孚通信在光通信领域外零的突破。
5、光库科技：主营光纤器件，布局FMCW激光雷达1550nm光纤激光器
光库科技主营光纤器件，积极布局FMCW激光雷达领域1550nm光纤激光器。光库科技从事光纤激光器件、光通讯器件、铌酸锂调制器件及光子集成器件的产品研发制造，已成立激光雷达事业部并为国内外多家激光雷达公司提供1550nm的光纤激光器元件。2021年公司完成汽车行业供应链的IATF16949质量认证体系的符合性认证，并自主开发了可应用于1550nm的ToF激光雷达的光纤放大器。光库科技布局FMCW激光雷达应用市场，可以为FMCW激光雷达提供铌酸锂IQ调制器，未来还将开发窄线宽半导体激光器和薄膜铌酸锂调制器的集成光源模块。公司以光源模块和相关元器件为基础，布局FMCW市场，拓展激光雷领域的发展机会。
6、炬光科技：大功率激光产品供应商，布局激光雷达光源业务
炬光科技立足大功率激光产品，布局激光雷达光源，拓展汽车领域应用。炬光科技是一家大功率半导体激光产品供应商，主要从事高功率半导体激光元器件、激光光学元器件的研发、生产和销售，涉猎半导体激光业务、激光光学业务、车用激光雷达业务、光学系统业务，涵盖激光雷达产业上游发射模块的核心环节。公司主营半导体激光器，2017年收购德国LIMO并进军光学器件领域，专注于激光雷达上游的发射模组与光学器件的研究，目前开拓了激光雷达的上中游业务。公司的主要收入源于半导体激光、激光光学业务领域，目前正拓展在汽车领域的应用，包括激光雷达面光源、激光雷达线光源、激光雷达光源光学组件等。
7、德赛西威：立足汽车座舱，发力智能驾驶
德赛西威立足汽车座舱、并行发力智能驾驶，实现77GHz毫米波雷达量产。德赛西威自2016年起进军智能驾驶领域汽车电子赛道，致力于智能座舱、智能驾驶、网联服务三大板块的深耕。公司是国内少有的具备量产座舱域控制器能力的Tier1级厂商，智能座舱业务收入占比超过80%，是国内智能座舱细分领域的龙头企业。与此同时，公司在智能驾驶领域积极布局毫米波雷达业务，实现了77GHz毫米波雷达量产；2021年德赛西威智能驾驶模块收入13.87亿元，同比增长94.78%，营收占比较上一年提升4.02pct。2020年德赛西威在国产毫米波雷达影响力排名中位居第二。
8、经纬恒润：汽车电子综合供应商，软硬双修全领域赋能智能汽车
经纬恒润是综合性汽车电子供应商，全领域赋能智能汽车。经纬恒润是汽车电子综合供应商，业务模式在软硬件领域均有涉猎。公司的电子产品涉足方向包括智能驾驶、智能网联、底盘控制、新能源和动力系统等，全领域赋能智能汽车。在智能驾驶领域，公司的汽车感知类产品如毫米波雷达、车载摄像头已逐步向江铃汽车、江淮汽车、广汽集团、一汽集团等厂商供货。公司未来计划以科技创新发展，对包括ADAS等在内的现有技术和产品不断迭代，研发4D毫米波雷达，持续提升公司自主创新与综合运营能力。
06
市场展望
智能化趋势下，感知类传感器使用量增多：随着L2/L2 渗透率的不断普及，整车需要通过环境感知类传感器识别车身周围环境，单车使用量随着智能驾驶等级的提升不断增加。随着未来电动智能汽车渗透率不断提升，车身与环境感知类传感器的需求量将快速增长，整车使用传感器数量将达到数百个，根据前瞻产业研究院预测，2026年中国汽车传感器市场规模预计达到982亿元，市场空间广阔。
END
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