【核芯观察】IMU惯性传感器上下游产业梳理（二）
前言：【核芯观察】是电子发烧友编辑部出品的深度系列专栏，目的是用最直观的方式令读者尽快理解电子产业架构，理清上、中、下游的各个环节，同时迅速了解各大细分环节中的行业现状。本期【核芯观察】，将对IMU惯性传感器产业链上下游进行梳理，从市场现状、应用场景、产业链构成、产业链企业分布、发展趋势等几个部分剖析IMU产业。
MEMS IMU 市场现状
MEMS IMU的应用领域多样，核心市场可以分为消费电子、汽车电子、工业控制等三大领域。消费电子领域中，包括智能手机、可穿戴设备、游戏手柄、无人机等；在汽车电子领域，主要用于惯性导航、自动驾驶、车身控制等应用；在工业控制领域，可以应用于机器人导航和控制、自动化仓库和物流系统、产线上的物品位置检测等。
MEMS IMU是MEMS传感器的关键分支，而近年来MEMS受益于下游市场需求的增长，MEMS传感器市场规模也在稳步攀升。根据Yole的数据和预测，2022年MEMS传感器市场规模为145亿美元，并将以5%的年复合增长率增长，到2028年市场规模将达到196亿美元。
在2022年的数据中，消费电子是MEMS传感器市场占比最大的细分领域，占到整体市场的52%份额，尽管智能手机市场正在面临衰退，但可穿戴应用将接力智能手机，带来新的增长点，比如VR/AR、tws、智能手表等应用。其次是工业和汽车，分别占到MEMS传感器市场的17%和19%。
按照Yole的推算，到2028年，消费电子在MEMS传感器市场中占比将略微下降到48%，而汽车占比提升到21%，工业占比则下降至16%。
在汽车应用中，GNSS定位需要用到六轴IMU，还有其他包括车身和座舱内的各种MEMS压力传感器、激光雷达的MEMS微振镜等，这些应用将会带动MEMS整体需求持续增长，预计到2028年汽车MEMS市场规模达到41亿美元，2022年到2028年的年均复合增长率会达到7%。
而工业和医疗市场在2022年到2028年预计年均复合增长率为5%左右。其中工业市场主要由工业自动化和工业4.0实施推动，包括工厂中的机器人或AGV等所用的惯性传感器、压力传感器等，近年来人形机器人的兴起，同样也带动MEMS IMU等产品的需求。在医疗领域，一些监测设备小型化也带动MEMS传感器进入到可穿戴的医疗设备中，这也将带动需求。
从整体MEMS传感器种类来看，由于IMU集成了多种MEMS传感器，包括加速度计、陀螺仪等，在功耗、尺寸和信号处理上更有优势。因此从市场上看，IMU在高端消费电子以及汽车电子市场上占有率逐步提高，而单独的MEMS陀螺仪产品需求逐年萎缩。
根据Yole的数据，2021年全球IMU市场规模约为18.3亿美元，2022到2027年年均复合增长率将达到7%，到2027年全球IMU市场规模将达到28亿美元。
拆分来看，我们重点关注一下MEMS IMU未来增长的重点，汽车市场。MEMS IMU在汽车上的应用，主要适用于两大部分，一是惯性导航，二是融合惯性导航数据的自动驾驶。
从2020年开始，组合导航市场爆发，IMU市场得到释放，当时也给很多国内的MEMS厂商带来机遇，六轴IMU产品开始大规模登陆汽车导航系统上。
L2和L2+的智能驾驶应用中，其实就开始大规模的IMU应用。特别是近年来“重感知，轻地图”的智驾系统成为主流方向，高精地图在智能驾驶中的地位被削弱，取而代之的是相对位置的变化要比绝对位置精度更重要。而在失去卫星信号的情况下，IMU结合地图也能够帮助自动驾驶对方向的识别。
因此从这个角度看，IMU在智能驾驶上，能够结合其他智能驾驶传感器，实现车辆在物理世界相对坐标和姿态转换的精准监测。也就意味着未来在L2或以上的高阶智能驾驶中，IMU的装配比例会逐渐提高。
根据Canalys的数据，2023年第三季度中国市场搭载L2+ADAS的轻型车新车销量35万辆，渗透率已经达到5.7%，已经连续三个季度全球第一，而L2及以上的ADAS车型渗透率更是超过45%。预计2024年全球配备L2+ ADAS的轻型车销量将增长至450万辆，渗透率增长至5.5%。
不过IMU在ADAS系统上的应用还较少，车企认为对于ADAS系统单独再配一个IMU的价格较高。因此未来汽车应用中，IMU作为传感器，可能会只用少数IMU，通过数据共享实现在不同应用中对IMU数据的利用。
MEMS IMU在机器人上的应用未来也有很大前景，近年人形机器人伴随着AI驱动发展迅速，已经从早期的技术验证阶段过渡到了商业试水期。比如，特斯拉在2022年首秀的Optimus人形机器人，奠定了新一代AI驱动的机器人基础；随后跟随人形机器人的市场热潮，多家国内外机器人公司也亮出了储备已久的人形机器人产品以及相关技术，比如宇树的Unitree H1、傅里叶GR1、Apptronik的Apollo机器人、小米铁大机器人、小鹏双足机器人PX5、优必选WalkerX等等。
在这个过程中，人形机器人的步态算法、运动灵活性、续航能力和负载能力都有了显著提升，重要的是，商业落地不再是遥不可及的空中楼阁。而IMU作为机器人的核心运动传感器，是确保机器人实现精准姿态控制的关键，人形机器人中IMU的用量将会达到2—4个，配置在头部、双足、胯部等位置上。
市场竞争格局
中国是全球最大的MEMS传感器市场，根据尚普咨询的数据，中国市场占全球MEMS传感器市场23.82%的份额，其次是美国 (15.61%)、韩国 (9.03%)和日本 (8.01%)。此外德国 (6.57%)、英国 (3.29%)等少数经济发达国家也占据了重要份额。
从MEMS惯性传感器的角度来看，目前全球市场是呈现垄断的格局的，主要市场份额集中在博世、ST等头部企业上，合计占到中国的MEMS加速度计市场70%以上份额，占MEMS陀螺仪市场80%以上份额，占IMU 80%份额。而TOP3企业在中国MEMS传感器整体市场上占比要超过80%。
可以看到目前全球MEMS惯性传感器实际上都是国际巨头所垄断，市场集中度极高。其中在IMU领域，博世的市占率最高，其次是ST和TDK（InvenSense）。按芯谋的数据，博世是中国MEMS IMU市场上份额最大的厂商，占比约33%，其次ST占比25%，TDK占比21%，TOP3合计占有国内近80%的市场份额。
本土供应商方面，士兰微、美新半导体、矽睿科技、美泰电子等多家企业都有不错的发展势头。但目前在市场份额上，矽睿科技是市场份额最大的本土厂商，市场份额占比为2%，其余本土厂商的市场份额较小，占比均小于1%。
MEMS IMU技术在中国经历了从起步到快速发展的过程。早期，MEMS IMU主要应用于军工领域，随后逐步推广至民用市场，现已广泛应用于消费电子、汽车、工业自动化等领域。国内企业在MEMS加速度计和陀螺仪领域已具备一定的设计能力，但在MEMS IMU领域与国际先进水平仍有一定差距。不过，随着技术的不断成熟和市场的扩大，国内企业正集中力量攻坚，未来有望在高端产品市场实现突破。
在价格方面，从产业链现状来看，车载IMU单价为1300元左右，当然消费电子应用的IMU由于精度需求较低，价格从两位数到三位数不等。目前一些国产车载IMU供应商，在满足车规以及相关指标需求的前提下，已经做到三位数的价格，并已经向车企大规模供货。
预告：下一期将带来目前市场上各应用领域的主流产品对比，以及各大厂商的产品线分析，关注我们不错过下次更新！
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