文章来源：东吴证券行业报告《MEMS惯性器件应用广泛，有望开拓广阔替代空间》

　　陀螺仪是一种测量角速率的装置，广泛应用于导航定位、姿态感知等领域，其中 MEMS陀螺仪通过科里奥利力原理和电容变化来检测旋转运动。陀螺仪是测量角速率的一种器，主要用于导航定位、姿态感知、状态监测、平台稳定等应用领域。MEMS 陀螺仪陀螺仪利用科里奥利力原理——旋转物体在有径向运动时所受到的切向力。MEMS陀螺仪通常是用两个方向的可移动电容板，通过电容变化来测量科里奥利力。MEMS 陀螺仪的工作原理是传感器的外框在旋转运动期间沿相反方向摆动，当物体旋转时，内部梳状结构一部分产生偏转，改变梳状结构间的距离，从而改变电容，测量出转角。

　　加速度计通过测量质量块所受惯性力，将线加速度变化转换为电容变化，从而广泛应用于导航定位和姿态感知等领域。加速度计是一种能够测量物体线加速度的器件，广泛应用于导航定位、姿态感知、状态监测、平台稳定等领域。加速度计的理论基础是牛顿第二定律，传感器在加速过程中，可通过对质量块所受惯性力的测量计算出加速度值。MEMS 加速度计利用敏感结构将线加速度的变化转换为电容的变化量，最终通过专用集成电路读出电容值的变化，得到物体运动的加速度值。其工作原理是当物体产生加速度时，带动梳妆结构产生位移，使梳妆结构间电容改变，从而测量出加速度值。

　　MEMS 惯性器件市场规模庞大且增长迅速，其主要应用于消费电子和汽车领域，包括手机、AR/VR控制、无人机、汽车导航、电子稳定器、状态监测以及自动驾驶等众多高科技领域。MEMS惯性器件市场规模大且增速迅速。消费电子和汽车是 MEMS 惯性传感器主要终端应用领域，具体应用领域还涉及：手机导航、防抖、游戏姿态控制、 AR/VR控制、相机防抖、姿态控制、消费级无人机姿态感知、控制、汽车、航海辅助导航、船舶、列车电子稳定器、矿山隧道、地下铁路、石油勘探等、设备状态监测、汽车自动驾驶、航空航天等。

　　2018 年至 2027 年，全球 MEMS 惯性传感器市场销售额预计以 6.39%的复合年增长率增长，其中同期 MEMS 加速度计市场销售额增速更为显著，达到 6.72%。根据 Yole的统计，全球 MEMS 惯性传感器市场规模从 2018 年的销售额 28.31 亿美元、销售量31.21 亿颗增长至 2021 年的销售额 35.09 亿美元、销售量 39.39 亿颗，预计该市场将于2027 年增长至销售额 49.43 亿美元、销售量 60.60 亿颗，2018 年至 2027 年销售额及销售量的复合增长率分别为 6.39%和 7.65%。其中，全球 MEMS 加速度计的市场规模从 2018 年的销售额 9.14 亿美元、销售量 10.23 亿颗增长至 2021 年的销售额 12.19 亿美元、销售量 15.37 亿颗，预计该市场将于 2027 年增长至销售额 16.41 亿美元、销售量 24.28亿颗，2018 年至 2027 年销售额及销售量的复合增长率分别为 6.72%和 10.08%。

　　中国 MEMS 惯性传感器行业产业链分为三个环节，上游包括材料、设备及 EDA；中游包括设计、晶圆制造、封测等，其中晶圆制造又可分为 MEMS 晶圆制造企业和 IDM企业两类；下游终端厂商覆盖消费电子、汽车、工业、医疗、航天等多个领域。中国 MEMS惯性传感器行业产业链是一个高度专业化和分工明确的系统。上游环节专注于提供关键材料、精密设备和先进的电子设计自动化工具。中游环节涵盖设计、晶圆制造和封装测试，其中晶圆制造分为专注于 MEMS 的企业和集成设备制造商。下游则连接到广泛的终端市场，包括消费电子、汽车、工业、医疗和航天等。

　　技术壁垒在于其高性能的 MEMS 惯性传感器、定制化的芯片设计和工艺方案、以及在高可靠性、无人系统和高端工业领域的深入技术积累和测试标准制定。首先，需要通过与晶圆代工厂的紧密合作，实现了针对不同 MEMS 芯片的定制化工艺方案，确保了产品的高性能和可靠性。其次，需要在高可靠性领域取得了显著的技术突破，如抗高冲击、平台稳定性和超低噪声等。此外，还要在 ASIC 芯片设计上进行了优化，提升产品的重复性和非线性指标，增强了在复杂环境下的测量精度。

　　芯动联科、敏芯股份、星网宇达及睿创微纳在 MEMS 传感器领域均积累了深厚的研发实力和行业经验。芯动联科专注高性能 MEMS 惯性传感器的研发与量产，其产品性能达国内领先、国际先进水平，广泛应用于高端工业及无人系统等领域。敏芯股份则通过 15 年的持续投入，在 MEMS 声学传感器领域实现了全生产环节的自主可控，产品覆盖消费电子、医疗等多个领域。星网宇达长期深耕惯性导航技术，是国内少数具备惯性器件及惯导系统制造能力的民营企业之一。而睿创微纳则在非制冷红外热成像与 MEMS 传感技术领域表现出色，研发出世界首款大面阵非制冷红外探测器，建立了红外开源平台，奠定了其在行业内的领先地位。

　　高性能 MEMS 惯性传感器拥有低成本、小型化、集成化的优势，未来将替代两光传感器。目前，市场上大量使用的陀螺仪主要包括激光陀螺仪、光纤陀螺仪和 MEMS陀螺仪，虽然 MEMS 陀螺仪精度较激光陀螺仪与光纤陀螺仪低，但仍具有广阔的应用场景。随着高性能 MEMS 陀螺仪的精度不断提升，并依托成本的优势，可逐步应用于中低精度两光陀螺的应用领域。同时，由于高性能 MEMS 陀螺仪具有小体积、高集成、抗高过载的优势，可以解决光纤陀螺和激光陀螺由于体积较大、抗冲击能力弱的问题，满足高可靠、无人系统等领域智能化升级的要求，进一步拓展高性能 MEMS 陀螺仪的增量市场。

　　MEMS 惯性传感器在自动驾驶汽车领域具有广阔前景，随着汽车智能化提升对于环境感知能力要求的提升，GNSS+IMU 的组合导航系统需求快速增加。组合导航系统通过卫星导航+惯性导航的组合为车辆提供实时、可靠的定位及姿态检测信息，是向更高阶自动驾驶等级迈进过程中的关键传感器之一。公司惯性器件产品可应用于自动驾驶领域。根据 iimedia 估计球速体育，2025 年全球无人驾驶汽车市场规模将突破 1,200 亿美元， 2021-2025 年复合增长率为 46.78%，增长潜力较大。

　　MEMS 产品在无人系统领域也有广泛的应用场景及广阔的市场空间。利用惯性器件及捷联惯性导航技术，可以为无人系统提供精确的速度、位置和姿态等信息，从而实现其精确的导航定位和姿态控制。无人系统包含无人机、无人车、无人船、无人潜航器以及机器人等多种无人平台， 其中尤以无人机的应用最为广泛。根据 Drone Industry Insight 数据，2020 年全球无人机市场规模为 209 亿美元， 预计到 2026 年全球无人机市场规模将达 413 亿美元，2020-2026 年复合增长率为 12.02%。Frost & Sullivan 估计，2020 年中国民用无人机行业整体市场规模达 599 亿元，发展潜力大。

　　惯导传感器是实现人形机器人姿态控制的核心，随着人形机器人产业的扩张，有望带动传感器行业进一步扩容。未来，人形机器人将服务人类的方方面面，科技公司“造人”成趋势。特斯拉首款人形机器人“擎天柱”optimus 于 10 月 1 日在 2022 年 AI 日活动首次亮相，已知该机器人能够实现重物搬运、为植物浇水、移动金属棒等功能。

　　MEMS 传感器在消费电子、汽车、工业等领域广泛应用，特别是高性能 MEMS 陀螺仪因其高性价比、小型化及强适应性，在多个新兴领域前景广阔，2027 年全球市场规模预计将达到 223 亿美元。MEMS 传感器作为信息获取和交互的关键器件，目前已在消费电子、汽车、 工业、高可靠等领域广泛应用。国内 MEMS 技术发展较晚，国内各高校、研究所虽然做了大量的研究工作，但高性能 MEMS 陀螺仪少有量产产品。由于 MEMS 陀螺仪性价比高、体积小、抗冲击能力强、易于批量生产列装等特点，更加适合 5G 通信、工业 4.0、航空航天、自动驾驶等新领域的应用，广阔的市场空间为高端 MEMS 传感器企业创造了良好的发展机遇。根据 Yole 的统计和预测，全球 MEMS 行业市场规模将从 2021 年的 136 亿 美元增长到 2027 年的 223 亿美元，2021-2027年复合增长率为 9.00%。

　　电子元器件是支撑信息技术产业发展的基石，也是保障产业链供应安全稳定的关键。国家相继出台了一系列法律法规、规划纲要及产业鼓励政策促进行业快速发展。电子元器件作为信息技术产业的坚实基石，不仅广泛支撑着从消费电子到航空航天等多元领域 的创新与发展，更是维护产业链供应链安全稳定不可或缺的一环。鉴于其重要性，国家 高度重视并持续推动电子元器件产业的繁荣，通过制定和实施一系列法律法规、战略规划及产业扶持政策，旨在构建更加完善、高效、安全的产业链生态。

　　从地域来看，在 MEMS 这个领域，依然是美国占据较强的地位，有接近一半的厂商是属于美国。欧洲也不逊色，有博世、意法半导体、恩智浦等。日本厂商以特色占有一席之地。目前国内缺乏从事 MEMS 传感器研发与量产的大型企业，全球MEMS 传感器市场的市场份额仍然主要被国外厂商占据。目前已有少数企业已开始崭露头角，部分国内企业发力 MEMS，已取得显著成果。芯动联科作为中国最早成立的 MEMS 研发公司之一，现已拥有完整的芯片设计、晶圆制造、封装与测试等全产业链的自主研发设计能力，凭借完全自主设计的 MEMS 芯片与 ASIC 芯片成功打破了国外厂商长期垄断的格局。

　　小型化、低成本化是无人机发展的未来趋势，给高性能 MEMS 惯性传感器带来了广阔市场需求。随着无人机技术的飞快发展，无人机的市场规模和范围持续蓬勃发展，新应用程序不断涌现。无人机的应用也越来越普遍，无人机能够保持方向稳定、被用户精准操控，或者自动飞行，都依赖于惯性 MEMS 传感器。

　　MEMS 惯性传感器作为人形机器人姿态控制的核心，人形机器人拓展了 MEMS 惯性传感器成长空间。在全球普遍面临人口老龄化问题的情况下，人形机器人在医疗、护理和日常生活辅助等领域的需求将会日益凸显。与此同时，鉴于新生代人群更倾向于追求创作型与技能型工作，传统的体力劳动与机械性劳动逐渐失去吸引力，这为人形机器人在制造业、农业和服务业中的应用创造了广阔的空间。

　　MEMS 传感器适应性强，能在各种恶劣条件下工作，并且其具备成本低、精度高、多元化的优势，因此 MEMS 的应用渗透到各行各业当中。随着物联网、工业 4.0、元宇宙、云计算等产业进一步发展，将持续带动 MEMS 在核心场景的落地。

　　目前，MEMS 传感器已经广泛运用于消费电子、汽车、工业、医疗、通信等各个领域，随着人工智能和物联网技术的发展，MEMS 传感器的应用场景将更加多元。未来， MEMS 器件需求将不断扩大，且国家大力支持半导体市场国产替代，在政策支持以及市场驱动下，半导体企业将不断加大技术、产品研发能力，逐渐缩小与国际领先企业之间差距，行业发展潜力较大。球速体育球速体育球速体育