中国北斗芯片领先世界两代水平、CMOS图像传感器芯片仍需努力

汽车传感器，是汽车电子信息采集分析的前端系统，将汽车运行中的光、电、温度、压力、时间等信息转换成可供测量的信号，并传送给车内ECU，进行运算处理后发指令给执行单元，是汽车获取实时驾驶状态信息的重要媒介，随着电动化、智能化浪潮的推动，汽车搭载的传感器种类和数量越来越多，发挥的作用也越来越重要。随着汽车智能化程度提升，汽车传感器的价值量也将快速提升。根据英飞凌预测，L2车需要的传感器价值量为160美元，到L4、L5级别的汽车需要则提升为970美元。

（图 ：随着汽车智能化程度提升，汽车传感器的价值量也将快速提升）

随着汽车智能化的发展，目前，汽车传感器主要分为三大类：第一大类，传统传感器，主要用于车辆感知，存在于动力、底盘、车身、电子电力系统；第二大类，智能传感器，多进行环境感知，包括ADAS、无人驾驶系统的车载摄像头、毫米波雷达、超声波雷达、激光雷达等。第三大类是导航芯片。

01 传感器

传统传感器，按功能又分为8类，包括加速度、压力、角速度、流量等。从制造工艺来看，MEMS传感器在车身中应用最多，据清研车联，目前平均每辆汽车含24个MEMS传感器，高档汽车中则有25-40个，价值量在1-2万元。

汽车MEMS传感器市场头部十分稳固，被少数欧美日巨头垄断，据IHS数据，前10大供应商市占率达85%，包括博世、森萨塔、NXP、Denso等。主要由于其研发难度大、制造工艺复杂，进入门槛高。国内MEMS玩家陆续有车规级产品推出，但与国外仍有较大差距，如明皜传感、 深迪半导体、 美新半导体等。

智能传感器是汽车传感器的重要增长点。其细分品类众多，车载摄像头、雷达（毫米波雷达、超声波雷达、激光雷达）主流产品。其中，车载摄像头是发展最成熟的类别。

车载摄像头是ADAS系统的主要视觉传感器，ADAS的普及为其带来巨大市场空间。据佐思汽车研究院，主流车型单车摄像头搭载量，将从2018年的1.7颗，增长到2022年的3颗以上，2020年底推出的零跑C11搭载了10颗。摄像头数量的上涨，也带动内部视觉传感器芯片的供不应求。视觉传感器芯片，主要包括2类：CMOS图像传感器（CIS）和图像信号处理芯片（ISP）。其中，CIS中的CMOS芯片供应较为紧张，主要由于其扩产壁垒高，但需求增长快。视觉传感器芯片仍被国外企业主导，如索尼、三星、安美森、德州仪器、Mobileye等。国内厂商多通过并购等方式实现突破，例如，2019年韦尔股份收购了CMOS芯片市占率排名第3的美国豪威科技；2020年汇顶科技收购德国ISP研发商DCT等。

导航定位芯片是集32通道GPS定位、GSM话音、GPRS数据通信为一体的SOC片上系统，主要应用于导航定位、卫星通讯、遥感等诸多领域。综合来看，在汽车行业传感器芯片领域，最突出的有是图像传感器芯片、雷达芯片和导航芯片。

02 CMOS图像传感器芯片

CMOS图像传感器是固体成像传感器，主要用于机器视觉、安防监控、智能交通、生命科学、生物医疗、电视广播、汽车等成像领域。

全球CMOS传感器芯片市场占有率前七的企业均为国外厂商，占据89%的市场份额，国内厂商通过并购等方式实现突破。索尼是全球CMOS传感器芯片的领军企业，占据接近全球一半的市场份额，市占率位于2-7位的厂商分别为三星（20%左右）、豪威科技（7%）、安森美（5%）、佳能（3%）、意法半导体（3%）、海力士（2%），其中豪威已被国内企业韦尔股份收购。国内厂商格科微以2%的市占率排名第10位。

CMOS传感器芯片行业壁垒较高，国外巨头主要通过横向或纵向拓展切入该市场，应用领域广泛。国外巨头主要通过上下游联动及并购的方式切入CMOS传感器芯片市场，比如索尼和佳能均从相机、录像机等领域逐步向上游拓展；三星则从电子领域向上游拓展至半导体领域；安森美则通过收购高性能CMOS图像传感器供应商Aptina Imaging进入该领域；国外CMOS传感器芯片的应用领域较为广泛，涉及汽车、通信、计算机、消费电子、工业、医疗等诸多领域。

国内厂商的大部分产品处于中低端水平，较少开发出并量产应用于汽车等领域的高端CMOS传感器芯片产品。国内CMOS芯片厂商的大部分产品用于中低端手机、平板、通讯、游戏机、监视器等领域，仅有比亚迪等少数厂商能够开发出应用于汽车等领域的高像素CMOS传感器芯片产品，并成功量产。近年来，国内厂商开始发力，如思比科已开发出800万像素和1200万像素等的中高端芯片产品、韦尔股份通过并购豪威科技切入中高端CMOS传感器芯片市场。

（图：CMOS 传感器主要厂家）

03 车载雷达芯片

车载雷达主要包括超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达三种。其中，国内超声波雷达已发展的相对成熟，技术壁垒不高；毫米波雷达技术壁垒较高，且是智能汽车的重要传感器，目前处于快速发展的阶段；激光雷达技术壁垒高，是高级别自动驾驶的重要传感器，但目前成本昂贵、过车规难、落地难。

（注：毫米波雷达的技术发展趋势）

毫米波雷达芯片是由单片微波集成电路（MMIC）及DSP/FPGA两种芯片构成的芯片组合，是一种容量大、传输速度快、信息处理高效的专用芯片。随着 ADAS 系统的逐渐升级，对毫米波雷达的要求会更高。毫米波雷达的技术总的趋势是朝着成本更低、体积更小、功耗更低、集成度更高的方向发展。在雷达芯片技术上，高集成化的单片微波集成电路（MMIC）成为了主流；而在芯片工艺上，朝着利用CMOS工艺，将MMIC做得更小的方向发展。

自动驾驶带动下车载毫米波雷达市场空间广阔。随着智能化时代自动驾驶汽车的普及，自动驾驶相关配件将迎来重要增长时刻。根据 DIGITIMES Research 数据可知，2017 年以来全球毫米波雷达市场规模超过 20 亿美元且保持高速增长态势，预计到 2022 年，全球毫米波雷达市场规模将达到 160 亿美元。根据 OFweek 预测，到 2025 年，中国的毫米波雷达市场规模将超过 300亿元。

超声波雷达是自动驾驶领域的重要辅助传感器。主要用于倒车雷达与自动泊车系统。目前市面上的超声波雷达有两种，分别是用于测量汽车前后障碍物的超声波驻车辅助(UPA)超声波传感器以及用于测量侧面障碍物距离的自动泊车辅助（APA）超声波传感器。

自动驾驶的普及以及超声波雷达在倒车雷达以及自动泊车系统装载率的提高推动了车载超声波雷达市场的发展。据P&S Intelligence 数据，预计到 2030 年，全球市场规模将达 61 亿美元。

在这个领域，国外企业占据超声波雷达主要市场，国内企业已具备成熟技术，博世、法雷奥等海外企业占据超声波雷达主要市场。两者市占率之和超过 50%。相较于毫米波雷达和激光雷达，国内外厂商超声波雷达技术差距较小，国内一系列企业自主生产的超声波雷达足以满足自动泊车和倒车等功能。但目前ADAS 零部件供应领域包括超声波雷达领域主要被国外巨头垄断，主流车企为保证汽车研发的顺利进行均有固定的供应厂商，我国自主企业获得车企认证难度较大，可进入的市场空间较小。另一方面，部分自主厂商在核心技术上竞争力较弱，产品附加值较低，难以提供完整的自动驾驶辅助方案，因此往往局限于二级供应梯队，利润空间有限。

车用激光雷达：即激光探测和测距，主要通过测量激光发出、收到回波的时间差，确定目标方位、距离、形状。广泛应用于机器人、无人驾驶、移动设备、军事、3D打印等领域。

激光雷达是一种新型传感器，（简称：LiDAR – Light Detecting and Ranging）是激光主动探测传感器设备的一种统称，分为测量型激光雷达和导航型激光雷达两个大类，其主要工作原理是通过高频测距和扫描测角实现对目标轮廓三维扫描测量，即成像。相比摄像头和毫米波雷达等常见的辅助驾驶传感器，激光雷达具备强大的空间三维分辨能力。

激光雷达适用于道路环境检测和行驶中的目标检测与跟踪，可以获得环境的深度信息，准确发现障碍物，构建可行驶区域。基于丰富的点云数据可获得包括车道、路沿等在内的道路要素，还可获得非结构化道路的障碍物和可行驶区域、行人和车辆、交通信号灯和交通标志等其他丰富信息。同时，激光雷达通过对行驶环境中车辆周围的各类目标进行有效检测、跟踪和预测，还能够实现跟车、换道和交叉口通行等复杂场景下的安全自动驾驶。

激光雷达可以用于地图构建和定位。通过采用激光雷达多次行驶获取道路的三维点云数据，进行人工标注，过滤一些点云图中的错误信息，对多次收集的点云数据进行对齐拼接最终形成高清地图。通过局部点云匹配和全局点云匹配的位置估计方式，获得给定的当前位置情况下观测到点云信息的概率分布，结合对当前位置预测的概率分布，就可以提高无人车定位的准确度。

车用激光雷达的产业链条包括：上游的激光发射器、激光接收器（光敏及光电转化器件）、光学元器件、驱动装置、信号处理芯片厂商，中间的整机企业和一级供应商和下游的整车企业。国内企业在激光雷达领域的研究与国际基本同步，禾赛科技与速腾聚创企业等的机械式激光雷达产品性能已达世界先进水平。粗略估计后装市场的激光雷达年需求量为2万台左右，其中Velodyne占据了绝对地位，其余市场由禾赛、速腾聚创等企业瓜分，三家企业的激光雷达已见诸于在美国、澳大利亚、法国、新加坡等国家的无人车上。

导航定位芯片是集32通道GPS定位、GSM话音、GPRS数据通信为一体的SOC片上系统，主要应用于导航定位、卫星通讯、遥感等诸多领域。导航芯片是导航终端的核心，其定位精度、功耗、体积等方面的性能直接影响导航系统的运行表现。

国外导航芯片产业成熟，少数巨头厂商占据大量市场。国外导航芯片产业发展较早，技术积累深厚，已发展成为较为稳定和成熟的产业。美国GPS系统起步较早，博通、高通、德州仪器、SiRF等美国公司积累了大量技术及经验，市场占有率较高，如SiRF公司的GPS芯片产量占全球GPS芯片出货量的70%、博通的导航元器件销售额位列世界前三。与此同时，欧洲在导航芯片领域也有较强的实力。

国产导航芯片已实现完全自主可控，且领先世界平均水平两代，北斗导航对国内导航市场贡献率将超60%。国产厂商已构建起集芯片、模块、板卡、终端和运营服务为一体的北斗产业链，导航芯片已实现100%国产化。国产北斗三号导航的22nm芯片已进入量产阶段，而目前国际上量产导航定位芯片仍只有40nm的平均制程，至少在工艺上已经领先全球平均水平两代。

国内导航芯片产业链逐步完善，相关厂商不断切入，应用领域快速拓展。目前国内主要导航芯片厂商基于传统导航芯片领域不断延展，逐渐发展出多模定位、模块、智能算法、高精度等各类相关产品，并开始进入运动健康、安防监测、广播电视等诸多相关领域，相关厂商数量也不断增加。随着北斗导航系统的不断完善，国内导航芯片行业快速发展。

（注：国内主要导航芯片厂商）