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一文看懂汽車傳感器市場

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【摘要】:
汽車電子控制系統普遍遵循感知→控制→執行的工作流程。傳感器作為感知單元獲取系統的工作狀態,控制單元處理傳感器信號并計算輸出控制指令,最終由執行單元完成相應動作。?以電動助力轉向系統(EPS)為例,車輛運行過程中,方向盤扭矩轉角傳感器監測方向盤轉角及扭矩信息,輪速傳感器監測車輪轉速,控制器(ECU)通過CAN總線實時獲取傳感器信號,并根據特定邏輯實時處理信號,計算得到一個理想的助力力矩,最后通過MO

  汽車電子控制系統普遍遵循感知→控制→執行的工作流程。 傳感器作為感知單元獲取系統的工作狀態,控制單元處理傳感器信號并計算輸出控制指令,最終由執行單元完成相應動作。

 

   車輛運行過程中, 方向盤扭矩轉角傳感器監測方向盤轉角及扭矩信息,輪速傳感器監測車輪轉速, 控制器(ECU)通過 CAN 總線實時獲取傳感器信號, 并根據特定邏輯實時處理信號,計算得到一個理想的助力力矩, 最后通過 MOSFET 控制電機,實現助力效果。

 

  汽車動力、底盤、車身、電氣四大系統中,絕大部分的電子控制具備類似的工作原理,從感知、控制到執行環節,半導體器件無處不在,包括感知系統的傳感器,控制環節的微控制器(MCU)、通信芯片(CAN/LIN 等)、模數轉換器(A/D),執行環節的功率器件(MOSFET、 IGBT、 DCDC)等。其中傳感器更是汽車的機會所在。

 

  汽車傳感器可分為車輛感知、 環境感知兩大類。 動力、底盤、車身及電子電氣系統中的傳感器屬于車輛感知范疇, ADAS 以及無人駕駛系統中引入的車載攝像頭、毫米波雷達、激光雷達等屬于環境感知范疇。本文重點介紹車輛感知傳感器。

 

    按照工作原理,傳感器主要可分為 MEMS、磁、化學、溫度四大類,我們統計傳統汽油車上 MEMS 傳感器超 50 個, 磁傳感器超過 30 個,合計占比約 90%。

 

  每一類傳感器的競爭格局普遍集中度較高,主流企業一般在 5 家左右,比如 MEMS壓力傳感器供應商主要為 Bosch、 Sensata、 Infineon、 NXP、 Denso,磁傳感器供應商主要是 NXP、 Infineon、 Allegro、 TDK-Micronas、 Melexis,氣體傳感器供應商主要是Bosch、 NTK。

 

  傳感器企業中,既有 Bosch、 Infineon、 NXP 這些巨頭, 產品線齊全,產業鏈完整,從芯片設計、生產,到傳感器產品的研發、配套,均具備很強的能力;也有 Allegro、Melexis、 ST、 NTK 等專注在部分領域或產業鏈環節,規模相對適中,同樣具備很強的市場競爭力。

 

  據我們統計,目前一臺中高配汽油車擁有超過 90 個傳感器,單車價值量超過 2000元。其中動力傳動系統 45-60 個左右,單車價值 1000-1700 元;底盤安全系統 30-40 個,單車價值 500-1000 元;車身系統超過 20 個,單車價值至少 200-600 元。

 

  動力系統: 需要進排氣壓力類、冷卻液/燃油/機油溫度類、空氣流量、曲軸/凸輪軸位臵及轉速、爆震、氧傳感器等多類型傳感器同時監測發動機運行狀態,我們估計所需傳感器數量為 30-40 個。 從價值量來看, 轉速及位臵類磁傳感器大多在 10-30 元范圍,低中壓 MEMS 15-30 元,熱敏元件普遍 5-10 元,氣體類、高溫、高壓類技術壁壘較高,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。

 

  傳動系統: 涉及到離合器和變速器等復雜機械工況,需要離合器/變速器齒輪、變速器檔位等位臵傳感器、輸入/輸出軸轉速傳感器以及液壓油/冷卻液溫度傳感器等多種類型的傳感器,我們估計大約 15-20 個。

 

  底盤及車身安全系統: 傳感器遍布制動系統、轉向系統、車身穩定系統及安全氣囊系統中,我們估計共有 30-40 個。 比如,加速度/角速度傳感器廣泛應用于安全氣囊系統、ESP 電動助力轉向系統、慣導模塊系統中。

 

  車身舒適性系統: 包括雨量傳感器、日照傳感器、雨刷電機/車窗升降電機轉子位臵傳感器、空調系統傳感器等,我們估計會超過 20 個,普遍單價較低。

 

磁傳感器: 新場景、新技術

 

  目前磁傳感器有四代技術, 分別為霍爾效應、 AMR(Anisotropic magnetoresistance effect)、 GMR(Giant magnetoresistance effect)、 TMR(Tunnel magnetoresistance effect),主要用于測量運動量,具體產品形式為速度傳感器、 線性及角度位臵傳感器、電流傳感器等。

 

  縱觀整條產業鏈, 磁傳感器芯片競爭格局十分集中,全球 5 家芯片供應商 Allegro、TDK、 Melexis、 Infineon、 NXP 幾乎壟斷市場;相比較而言, 全球汽車磁傳感器供應商相對分散, Bosch、 Delphi、 Conti、 Denso 等眾多 Tier1 均有相應產品系列,與具體應用的汽車電子系統為 OEM 統一配套。

 

  對于磁傳感器來說, 我們估計芯片的成本占比超過 60%(磁性元件通常與 ASIC 封裝在一起),傳感器供應商在產品端二次開發的空間被壓縮,導致產品趨于同質化,因此與整車廠的配套關系尤為關鍵,其中產品品質、價格、服務是制勝要素。

 

  我們認為芯片主導了磁傳感器的發展趨勢,集成度越來越高: 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 等功能安全等級高的系統,對傳感器冗余要求高,通常配備兩個轉矩、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、市場成熟,關注 3D 霍爾和電流

 

  目前汽車上應用的磁傳感器大多基于霍爾效應的原理,簡稱為霍爾傳感器。 主要用來測量運動量,如位臵、角度、速度、電流等, 分為霍爾開關、位臵霍爾(線性/角度/3D)、轉速霍爾、電流霍爾及導航系統磁力計等類型。

 

  霍爾傳感器的技術以及產品應用已十分成熟, 平均每輛汽油車 35-50 個,單車價值量 500-1200 元。

 

  我們認為需求增長主要來自 3 個方面:

 

1、汽車電子配臵不斷提升,比如電動助力轉向(EPS)、電子踏板、電動座椅等;

 

2、 3D 霍爾的應用,主要產品為旋鈕式換擋器、 電子節氣門閥位臵傳感器、 EGR 閥位臵傳感器等, 從高檔車向經濟型車不斷滲透。

 

3、新能源汽車中的電流傳感器,隨全球市場,同步放量。

  全球主流的汽車霍爾傳感器供應商主要有 Bosch、 Denso、 Continental、 Valeo 等眾多 Tier1,普遍從 Melexis、 Infineon、 TDK-Micronas 等芯片廠商處采購磁傳感器芯片,根據自身電控系統要求來設計傳感器產品,最終大多以系統的形式供應給 OEM。而Sensata 則是一個特例,不以系統的形式配套,而是僅將單個傳感器產品出售給 OEM。

 

  霍爾傳感器的測量原理。 霍爾效應是指當電流通過磁場中的霍爾元件時,磁場會對霍爾元件中的電子產生垂直于電子運動方向的作用力,使得在垂直導體與磁感線方向正負電荷聚集,形成霍爾電壓。 霍爾傳感器的測量原理是運動切割磁感線引起磁場以及感應電流的變化,最終導致霍爾電壓的變化,依據該變化來探測目標的運動狀態變化。

 

(二)xMR 磁阻: 性能出眾,開始嶄露頭角

 

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

 

  目前 AMR/GMR 技術已經在輪速、方向盤轉角/扭矩、電子節氣門位臵、曲軸和凸輪軸轉速等傳感器領域得到規模化應用, 我們估計 TMR 有望于未來 2 年在電動助力轉向(EPS)系統中開始切入。

 

  傳感器廠商中, Conti 及 Denso 大力推廣 xMR 技術, Conti 采購 NXP 芯片,將 AMR技術引入大部分產品線,而 Denso 依靠其在霍爾傳感器領域豐富的產品經驗,自制 AMR芯片以開發新一代傳感器。目前來看, AMR 傳感器配套的 OEM 以美系、日系為主。

 

  從芯片廠商的技術路線來看, xMR 領域布局各有側重。 NXP 在 AMR 領域優勢顯著,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 依靠傳統磁頭業務 TMR 技術積淀深厚。  

 

  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,與霍爾元件、 AMR、 GMR 相比, 優勢突出:

 

第一, 溫度性能好,前端模塊電鍍了納米厚度的氧化層, 而不是半導體;

第二, 電流功耗小,從霍爾的 5-20mA 減少到 μA 級別;

第三, 敏感性很強,規模上量后成本更低, 霍爾元件需要用釹鐵硼等強力磁鐵。

TMR 傳感器將憑借突出的產品性能, 在高要求應用場景替代霍爾傳感器:

 

1、 角度、轉速、位臵類傳感器: 包括 BLDC 轉子位臵、方向盤轉角、輪速、節氣門位臵、曲軸/凸輪軸角度等功能安全等級要求非常高的應用場合。

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、克服破碎問題。

 

MEMS: 考究工藝,技術迭代

 

  MEMS 傳感器(Micro-Electro-Mechanical System) 是一個將微型機械結構、微型傳感器、微型執行器、信號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電系統,在汽車上廣泛應用于壓力類以及運動類傳感器。

 

  根據 Bosch 估計, 目前一輛汽車上安裝有超過 50 個 MEMS 傳感器, 我們估計單車價值量 500-1000 元。 應用較多的是壓力傳感器、 加速度計、陀螺儀及磁力計等慣導系統傳感器。 這些產品雖都采用微機電系統封裝,但對應原理各不相同。

 

  MEMS 傳感器的優勢非常顯著,高集成、小尺寸、低成本,已經實現全自動化控制,適合大規模批量生產, 1995 年由博世量產,目前在汽車行業已經獲得大規模應用, 根據 IHS 估計, 汽車行業 MEMS 持續保持 3.3%的穩定增長水平。

 

  從行業格局來看, Bosch、 ST、 TI 在產品線布局、市場占有率方面都占據絕對領導地位; AKM 等磁傳感器廠商從電子羅盤切入; MEMSIC、 ADI 則一直專注包括汽車加速度計、陀螺儀、磁力計在內的慣性模塊 IMU; TDK 先后收購壓力傳感器公司 EPCOS、慣性傳感器公司 Invensense、 Tronics 等,補充 MEMS 產品線。

 

  與數字 IC 不同, MEMS 芯片對電特性和機械特性要求都很高, 對于傳感器供應商來說,芯片能力和封裝工藝都是核心技術。 我們估計 MEMS 芯片與 ASIC 的成本合計占比超過 60%。 同時, 封裝需要考慮溫度、化學、應力等因素,對傳感器性能也有比較大的影響。

 

  以 MEMS 壓力傳感器的制造過程為例,需要在硅片上通過氮化硅薄膜熱沉積、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后,在硅片背面進行各向異性濕法腐蝕,通過調整腐蝕速率和時間來控制壓力敏感膜的厚度,最后用玻璃進行鍵合作為芯片的支撐架構。我們估計需要 7-8 層襯底,需要一層一層去做沉積、光刻、注入、腐蝕等過程,對溫度控制精度、應力的要求非常高。而且襯底不僅是硅,還有金屬、塑料、陶瓷、聚合物等。

縱觀整條產業鏈, 我們發現 MEMS 以及 ASIC 芯片的競爭格局相對集中,主要供應商有 Bosch、 Sensata、 NXP(Freescale)、 Denso、 Infineon、 ADI 等;傳感器產品供應商更為分散,主流企業包括 Bosch、 Sensata、 Denso、 Conti、 Delphi、 TE、 Amphenol等。 其中 Bosch 具備全產業鏈能力, 采用 IDM 模式, 從晶圓廠到最終的汽車電子系統均自行生產; Sensata 具備芯片設計能力以及傳感器產品的開發制造能力,但采用Fabless 模式, 芯片全部由晶圓廠代工;其余的 NXP、 Infineon、 ADI、 ST 等芯片廠商則結合 IDM 及 Fabless 兩種模式,根據產品線的不同靈活布局.

 

(一)壓力傳感器: 技術成熟,中國市場快速增長

 

  壓力 MEMS: 大多基于硅的壓阻效應,壓力作用于硅薄膜引起 4 個電阻應變片電阻的變化,惠斯頓電橋輸出與壓力成正比的電壓信號,適用于中低壓場景,如發動機進氣歧管、胎壓檢測系統 TPMS、真空度、油箱壓力等。中、高壓場合多采用陶瓷電容的技術路線。

 

  汽車 MEMS 壓力傳感器技術已十分成熟, 汽油車安裝數量普遍在 15-20 個左右,單車價值 300-500 元,主要集中在動力傳動及排放系統。

 

  從市場需求看,歐美日等發達市場趨于平穩,相比較而言中國市場正快速增長,主要有兩個原因:一是 2020 年 1 月 1 日起所有乘用車強制安裝 TMPS,需要增加 4 個胎壓傳感器,單車價值 100-120 元左右, 二是國六排放標準將于 2020 年全國范圍內推廣,需要增加 4 個左右壓力傳感器,單車價值 100-120 元左右。

 

(二)運動類傳感器: 無人駕駛推動精度、 集成度大幅提升

 

  一輛乘用車普遍安裝運動類傳感器 10-15 個,平均單價 20 元,對應單車價值量200-300 元,主要用于監測車身姿態,如車身的加速度、角速度,為安全氣囊、車身穩定控制(ESP)等汽車電子系統提供信號輸入。

 

  汽車運動類傳感器的需求將小幅增加, 我們估計復合增速不超過 5%, 主要受益全球尤其發展中國家,汽車安全氣囊、 ESP 配臵比例提升以及功能不斷完善,如側面氣囊的引入將增加 4 個加速度計和 2 個壓力計,車外行人氣囊的引入將增加 1 個壓力計。

 

  目前車輛上常用 ESP 系統的 MEMS 加速度計、陀螺儀來進行慣性導航,精度較差,無法滿足無人駕駛的舒適性要求,精度亟待提升,同時為了降低成本,集成度也越來越高。

 

1、 加速度計、陀螺儀、地磁力計集成封裝,即從獨立的 3 軸傳感器到兩兩封裝形成 6 軸電子羅盤 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來成為 10 軸 IMU;

2、 與全球衛星導航系統 GNSS、激光雷達等共同融合用于無人駕駛系統中的車輛精確定位,精度要求高達厘米級別。根據 iHS Markit, L4/L5 級別 IMU 中對陀螺儀的零偏不穩定性要求范圍在1°/h-0.1°/h,而單軸價格在 10-100 美元的水平(三軸 30-300 美元),考慮集成加速度計、部分廠商集成磁力計,我們估計 IMU 價格至少是百美元的量級。

 

我們認為未來無人駕駛 IMU 行業將存在兩方力量:

 

  一方面,博世、 MEMSIC(Aceinna)等傳統 MEMS 廠商不斷提升 IMU 系統精度,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,零偏不穩定性甚至優于 NovAtel 為百度 Apollo 提供的 IMU-IGM-A1。

 

  另一方面,戰術級 IMU 從軍事領域滲透至智能駕駛領域,但仍價格高昂,比如 ADI公司戰術級 IMU 產品 ADIS16497 單價超過 1700 美元(>1000 只), 我們判斷在規模化應用之前仍存在巨大的降價訴求。

 

  加速度 MEMS: 基于牛頓第二定律,通過在加速過程中對質量塊對應慣性力的測量來獲得加速度值。 采用電容式、壓阻式或熱對流原理,分為低 g(重力加速度)和高 g兩大類,區別在于測量的加速度范圍不同, ±2g~±24g 等低/中 g 傳感器用于主動懸架、ESP、側翻、導航等非安全類系統, ±200g 等高 g 傳感器用于氣囊等安全系統。

 

  角速度 MEMS/陀螺儀: 基于 Coriolis 力原理:一個物體在坐標軸中直線移動時,假設坐標系旋轉,物體會受到一個垂直的力和垂直方向的加速度。 MEMS 陀螺儀通常安裝兩個方向的可移動電容板,徑向電容板加振蕩電壓迫使物體作徑向運動,而當旋轉時,橫向電容板能夠測量由于橫向 Coriolis 運動帶來的電容變化,從而計算出角速度。最多可測量 x/y/z 三軸角速度,用于側翻、車身穩定控制系統、慣性導航 IMU 等。

 

  磁力計: 運動過程中地磁場改變磁力計主磁場方向,從而引起導電薄膜內磁場方向與電流夾角值變化,而夾角的變化與電阻值呈線性關系,通過換算可以確定與地磁場的相對位臵來進行定位。 磁力計主要與加速度計、陀螺儀一起,應用于慣性導航系統中(Dead Reckoning), 用于在 GPS 信號缺失時,通過測量與地磁場的相對位臵來判斷汽車的航向角及姿態。磁力計基于磁效應,采用 MEMS 工藝,由于霍爾效應靈敏度難以達到要求,普遍應用 AMR 來感應地磁場。

 

氣體傳感器前裝空白,

溫度傳感器國產見成效

 

  汽車中一般設臵前氧和后氧兩個氧傳感器,單價在 150 元左右。汽車氧傳感器具備極高的技術壁壘,全球市場主要被博世、 NTK 等外資壟斷, 目前博世的市場份額超過85%,本土傳感器供應商集中在國內外的售后市場。

 

  前氧傳感器檢測混合排氣中氧的含量, 并反饋給發動機 ECU 修正噴油量,控制混合氣的空燃比在理論值附近,使三元催化達到效率最高。后氧傳感器檢測催化轉化后混合氣體中的氧含量,用來判定三元催化轉化器是否失效。

 

  從成本結構看, 我們估計芯片采購大約 25 元,封裝、組裝后成本大約 50 元,對應傳感器的毛利率在 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,高溫燒制工藝要求極高。

 

(一)氮氧化物傳感器: 針對柴油機市場,價值量高

 

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

 

  NOx 傳感器,與氧傳感器類似,核心壁壘在陶瓷芯片,目前全球前裝市場被大陸、NTK、博世等外資壟斷,每個車上 1 只,單價 600 元左右,我們估計毛利率超過 50%。

 

  氮氧傳感器長期工作在高溫惡劣工況下, 每 6000 小時需要更換, 對應商用車平均1-2 年,乘用車平均 8-10 年

 

  國內傳感器供應商集中在售后市場,其中溫州百岸引入德國 KEKO 的高溫共燒陶瓷(High Temperature co-fired Ceramic, HTCC)生產設備,并與中國科學院和上海交通大學合作, 目前已成長成為全球第一的 NOx 傳感器后市場供應商。

 

(二)溫度傳感器: 單價較低, 國產化程度較高

 

  汽車上普遍用熱敏電阻來測量溫度,可分為 PTC 和 NTC 兩類,汽油車單車用量 5-10個,純電動汽車在 15-20 個, 主要企業包括 TDK(EPCOS)、 Amphenol、 TE 等,普遍具備熱敏電阻自制能力,國內企業華工高理、匯北川同樣進入前裝體系,并批量供貨,但熱敏電阻采購外資為主,如 Murata、 Semitec。

 

  NTC: 電阻隨溫度升高而降低,主要用來測量氣體、液體、環境溫度,包括冷卻液、進氣管、空調蒸發器出口、車內外等溫度檢測, 基本在 200℃以下,平均單價在 5-10 元。

 

  PTC: 超過一定溫度時,電阻明顯增大, 主要用于過流保護、溫度限制、加熱等場景,如電機保護傳感器,單價與 NTC 相當。

 

  面對高溫場合,如發動機排氣歧管、三元催化器溫度高達 800℃以上, 傳統的熱敏電阻無法滿足要求,通常采用鉑電阻溫度傳感器進行測量,我們估計單價在 50 元左右,汽油、 柴油車單車用量分別為 1、 4 個, 全球市場基本被 Sensata、 NTK、 Denso 壟斷,國內企業尚不具備前裝大批量供貨能力。

 

純電動汽車:

電氣化帶動磁傳感器需求旺盛

 

  與汽油車相比,純電動汽車的動力系統更加簡單,電氣化程度更高,傳感器的類型和數量均有不小的變化。

 

  總的來說,我們估計動力傳動系統的傳感器數量從 45-60 個減少至 20-35 個, 單車價值量從 1000-1700 元降至 300-800 元,大規模放量后,有可能降至 500 元以下,主要為電流和溫度兩大類傳感器。

 

1)磁傳感器: 發動機、變速器中 10-20 個位臵/轉速類傳感器基本不再需要, BEV新增電流傳感器 10 個左右。

2) MEMS: 發動機、變速器中 10 多個壓力 MEMS 不再需要, 底盤系統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)化學類: 汽油發動機中氧傳感器、爆震傳感器、 空氣/燃料流量傳感器等 5 個左右高價值量的化學類傳感器不再需要, 總價值量超過 300 元。

4)溫度: 發動機、變速器中有 5-10 個 NTC, 而 BEV 中電池包 10-20 個 NTC,電機 1-2 個 NTC;而高溫鉑電阻傳感器不再需要。

 

(一)電流傳感器: 受益電動車市場景氣度高

 

  電動汽車上電流傳感器用于測量電氣系統的電流大小,單車用量 10 個左右, 我們估計目前總價值 300-400 元(小批量單價高)。

 

  電流傳感器可分為兩種類型:一種是霍爾式電流傳感器,測量電池包、電機控制器的電流,單價較高,單車用量 5 個左右;另一種是電流互感器 CT,測量 OBC、 DCDC的電流,單價較低,單車用量 6 個左右。

 

  從競爭格局看, Lem、 Melexis、 Allegro、 Honeywell 是電動汽車電流傳感器的主流競爭者,國內的電動汽車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 等國外廠商的產品。而 TMR 領域將成為電流傳感器下一個競爭領域,各廠商都處于積極布局的階段。  

 

霍爾式電流傳感器有開環和閉環兩種:

 

  開環式由磁芯、霍爾元件和放大電路構成,原邊導體流過電流時,磁芯將導體周圍磁場聚集在開口處,開口處的霍爾元件產生同比例的電壓信號,放大后進行測量;而閉環在開環基礎上多了副邊的補償繞組,放大電流會將電流信號再給到副邊繞組,產生與原邊電流磁場大小相同、方向相反的磁場,通過這一負反饋使磁通量為零。

 

  閉環與開環相比,優點在于響應時間更快、帶寬更寬,而且不受磁芯非線性和磁滯效應影響,線性度和精度更優越,精度可達 0.2%。缺點在于需要纏繞副邊繞組,成本高,且線圈纏繞對生產要求高。

 

  霍爾電流傳感器與電流互感器 CT 相比優勢體現在各個方面: 1) CT 只能測量交流電,測量頻段比霍爾式窄; 2)交流 CT 如果開路會產生高電壓,有可能擊穿絕緣電路,因此二次側必須短接;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)霍爾式線性度、動態性能、響應時間、體積上都有優勢。霍爾式逐步取代 CT 的份額是一大趨勢。

 

  TMR 技術在磁傳感器領域興起變革已成定局,電流傳感器也不例外。 TMR 基于磁阻效應的原理測量電流, 不僅體積大大減小,而且帶寬高,響應時間快、溫度特性好。我們認為電機控制器、車載充電機等功率模塊向 SiC 路線轉變是長期趨勢。

 

  傳統的Si 基 MOSFET 適宜于大多數頻率范圍的低功率控制場合,而 IGBT 由于開關頻率只有10k,僅適用于低頻高壓范圍。而 SiC Mosfet 開關頻率高達 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定性。 由于 SiC 功率模塊的開關頻率是傳統 IGBT 10-20 倍,對電流傳感器的響應速度要求很高,霍爾式無法滿足要求,所以 SiC 路線與 TMR 將成為相輔相成的長期趨勢。

 

  我們對中國汽車傳感器的未來保持樂觀態度,并判斷在所有汽車半導體細分行業中最先取得突破,主要五點原因:

 

1、 投資規模適中, 我們估計 1 種傳感器研發、生產等全產業鏈累計投資額約 10億元;

2、 市場技術演變緩慢, 國內龍頭已研發儲備 5-8 年,臨近突破;

3、 國內需求旺盛,貿易戰激發整車廠培育本土供應商的強烈意愿;

4、 人才儲備充足,海外巨頭培育了一批從研發到銷售的本土人才;

5、 消費級的供應鏈已趨于完善,下一步提升至汽車級。

 

對于中國本土汽車傳感器供應商,我們也看到非常清晰的成長路徑。

 

  目前國內汽車傳感器正處高速發展前期,尤其國六排放標準的實施,為本土企業提供了巨大的機遇, 我們判斷本土傳感器廠商處于開始進入到 OEM 前裝配套體系的階段,并拿到量產項目,開始搶占外資品牌的市場份額。但是本土企業規模普遍較小,我們估計 2018 年單個公司營業收入不超過 1 億元,未來 10 年有望保持非常高的增長速度。

 

  考慮國內的現狀,我們認為本土傳感器供應商應該從產品入手,類似森薩塔的模式,依托既有的客戶關系,靠性價比,做大銷售規模(3-5 億元),初步掌握芯片設計能力,然后通過并購擴充產品線,類似 TDK 的模式,形成技術協同、供應鏈協同、客戶協同,完善芯片能力,最后評估建設芯片生產能力的必要性,相對來說 MEMS 的必要性更強,偏 IC 的芯片必要性較弱。

 

文章來源:半導體行業觀察

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