车用磁传感器 头豹词条报告系列

车用磁传感器行业分类 根据磁传感器工作原理的不同，车用磁传感器可主要分为霍尔传感器和磁阻传感器。 霍尔效应是指当电流垂直于外磁场通过半导体时，垂直于电流和磁场的方向会产生附加电场，从而在半导体的两端产生电势差。霍尔传感器能够可靠地在各种电磁环境中运行，常见应用例如油量表，主要用于检测油箱中的浮子，同时也可用于无刷电机，检测转子位置并对电流进行计时。当磁传感器与其它电路集成时，制造过程无需特殊材料或进行特殊处理，有助于降低设计成本。 霍尔传感器 车用磁传感器分类 磁阻效应是指给通过电流的半导体材料加以与电流垂直或平行的外磁场，其电阻值会有所增加。磁阻效应支持汽车内的多种传感器应用，主要用来测量机械系统的速度和角度，具备准确度、可靠性、高效率和高分辨率性能，适合需要高精度和低功耗的应用，例如汽车电动助力转向系统（EPS，Electric Power Steering）、汽车制动与稳定控制、汽车变速器与变速箱等。 磁阻传感器 以霍尔传感器为主 霍尔传感器是磁传感器的主流技术路线。 霍尔传感器由于具有结构牢固、安装便利、成本低、寿命长等优点，被广泛应用于汽车工业，包括动力、 车身控制、牵引力控制以及防抱死制动系统。2016年霍尔传感器在磁传感器中的市场占比为71%，2022年市场占比约为67%。世界主要的磁传感器生产厂商例如日本旭化成（AKM）、美国朗格（Allegro MicroSystems）、英飞凌（Infineon Technologies）、微开（Micronas Semiconductor）等均以霍尔传感器为主流技术路线，中国磁传感器龙头企业灿瑞科技也以霍尔传感器芯片为主要销售收入来源，2021 年霍尔传感器芯片销售收入在磁传感器收入中占比高达98.2%。近年来由于磁阻传感器具有高灵敏度优势，逐步侵蚀霍尔传感器部分市场份额。 技术壁垒较高 车用磁传感器的研发设计涉及众多学科、理论、材料和工艺方面的知识，技术壁垒较高。 车用磁传感器的制造涉及化学、物理学、材料学、电子、机械等多学科的交叉知识，且需满足汽车用途的灵敏度高、温度稳定性好、抗干扰性强、小型化、低功耗要求，对企业的技术研发水平提出较大挑战。例 如汽车的小型发动机舱会因启停导致热渗透增加，而Melexis于2022年推出MLX9042x系列车规级磁位置传感器，可支持160°C的工作温度，实现高温环境下的位置感测，在市场竞争中占据优势地位。 国产替代空间较大 中国车用磁传感器行业国产化程度较低，国产替代空间较大。 目前全球传感器市场主要由美国、日本和欧洲公司主导，产业链上下游配套成熟，几乎垄断了“高、精、尖”智能传感器市场。以车用传感器为例，一辆燃油车使用的传感器芯片超过90个，覆盖动力系统、传动 系统、底盘系统、车身舒适系统等不同区域，当前中国磁传感器大部分依赖进口，市场被Melexis、Honeywell、ROHM等国际巨头垄断，中国汽车用芯片进口率达95%。旺盛的市场需求与相对薄弱的产业 形成反差，在政府的大力支持与引导下，深耕垂直应用领域的部分国内企业已逐渐缩小与国际企业之间的 差距，实现进口替代，不断提升市场占有率，2020年中国智能传感器的国产化率已达31%，未来有望继续提升。 车用磁传感器发展历程 车用磁传感器行业迄今主要经历三个发展阶段：在1960-1999年的萌芽期，汽车的普及与电脑的家用化促 进了各类磁传感器的技术研发与规模化生产，磁传感器在提升产品集成度的同时降低了制造成本。在2000-2014年的启动期，磁传感器广泛应用于工业、汽车和消费电子领域，发挥愈来愈重要的作用，其中霍尔传感器 在中国市场大放异彩，应用规模持续扩大。在2015年至今的高速发展期，汽车的电动化、智能化、网联化趋势 促进了车用磁传感器使用数量与产品价值的大幅提升，车用磁传感器市场有望保持高速增长。 萌芽期 1960~1999 20世纪60年代汽车的普及和自动化，带动了由磁传感器作为核心的无需接触且具有强大可靠性的位置控制和开关控制装置的发展，从而使得由霍尔元件和感应线圈技术制造的磁传感器得到大规模生 产。20世纪80年代电脑开始进入普通家庭，电脑存储硬盘使用的读写磁头是一种特殊环境下的磁传 感器，磁传感器需求的增加以及消费者对存储密度的更高追求，推动读写磁头技术飞速进步，也带动了巨磁阻（Giant Magneto Resistance，GMR）和隧道磁阻（Tunnel Magneto Resistance， TMR）技术的研发及各种磁阻传感器的规模化生产，磁传感器的产品应用逐渐走向成熟。 20世纪汽车的普及推动了车用传感器的技术进步与产品应用，霍尔传感器成为磁传感器的主流技术路 线。电脑的家用化促进了各类磁阻传感器的技术研发与规模化生产，霍尔传感器与磁阻传感器并行发展。磁传感器的渗透应用与批量生产在提升产品集成度的同时降低了制造成本。 启动期 2000~2014 21世纪，世界全面进入信息时代，各类新型磁传感器得到研究开发，厂商频推新型产品。中国磁传感 器龙头企业灿瑞科技成立于2005年，创始之初就专注于磁传感器细分领域，后拓展至电源管理芯片行业。早期磁传感器在中国应用场景较少，关注度较低，国内少有企业投入自主研发。2010年以 前，磁传感器主要应用在空调等家用电器上。2010年以后，灿瑞科技逐步将磁传感器延伸至手机、电脑等3C终端应用。由于消费者对汽车安全、排放以及舒适度等要求日益提升，霍尔传感器在汽车 领域的应用呈指数级增长。在工业领域，各种应用电机的部件、节气门位置的检测、阀体位置的检测都需使用霍尔传感器，霍尔传感器的市场规模进一步扩大。《中国电子报》数据显示，2013年左 右，霍尔传感器在中国市场的年增长率可达20%甚至30%。 在此阶段，磁传感器广泛应用于工业、汽车和消费电子领域，发挥愈来愈重要的作用，其中霍尔传感 器在中国市场大放异彩。国外厂商为降低成本，陆续将传感器零部件运输至中国进行设计和生产，进 高速发展期 2015~至今 从2015年起，中国开始成为全球最大新能源汽车市场，新能源汽车行业开始进入高速增长期，同年灿瑞科技开始布局汽车及工业线产品。近年来磁传感器应用场景愈加丰富，尤其在汽车及光伏等工业 场景较受关注。汽车的电动化对执行层中动力、制动、转向、变速等系统的影响最为直接，其对传感器及芯片需求相比传统燃油车增长更为明显。汽车的智能化和网联化发展趋势增强了其对信息的感 知、处理与交互需求，汽车需要更多的传感器进行外部环境感知和内部人机交互，尤其在自动驾驶进 入到相对高阶的L4/L5级别后，超声波传感器以及车身感知传感器的需求也大为增长。 在消费类电子产品市场趋于饱和的同时，新能源汽车渗透率持续提升，汽车的电动化、智能化、网联 化趋势促进了车用磁传感器使用数量与产品价值的大幅提升，汽车及工业领域成为磁传感器厂商未来的重点拓展领域，车用磁传感器市场有望保持高速增长。 生产制造端 磁性传感材料供应商 上游厂商 东京电气化学工业株式会社 横店集团东磁股份有限公司 北京中科三环高技术股份有限公司 查看全部 产业链上游说明 车用磁阻传感器主要由磁性传感材料构成，磁传感器产业链上游包括磁性材料供应商。某些磁性材料 在感受到外界的热、光、力等信号之后，其磁性会发生改变。利用这一特性，可将其制成多种可靠性强、灵敏度高的传感器，这类利用磁性材料作为其敏感元件的传感器被称为磁性传感器，这些对外界 物理量敏感的磁性材料可被统称为磁性传感材料。各向异性磁电阻（Anisotropic Magneto Resistance，AMR）传感器元件采用镍、铁等合金制成的强磁性金属，巨磁阻（Giant Magneto Resistance，GMR）传感器采用铁/铬/铁多层膜结构材料，隧道磁阻（Tunnel Magneto Resistance，TMR）一般是由两层铁磁金属薄膜之间加入弱磁绝缘薄膜构成。 生产制造端 半导体材料供应商 上游厂商 日本住友电气工业株式会社 费里博格 美国AXT公司 查看全部 产业链上游说明 车用磁传感器产业链上游包括半导体材料供应商。霍尔传感器基本由一块薄的矩形P型半导体材料组成，例如砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）或砷化铟（InAs），连续电流从半导体材料中通过。当 器件放置在磁场中时，磁通线在半导体材料上施加力，使得载流子、电子和空穴偏转到半导体板的任 一侧，载流子的运动轨迹是它们经过半导体材料所受磁力导致的结果。砷化镓(GaAs)作为第二代半导体，具有高频率、高电子迁移率、高输出功率、低噪音以及线性度良好等优越特性，是光电子和微 电子工业最重要的支撑材料之一，以砷化镓为代表的第二代半导体，广泛应用于制造高频、高速、大功率、低噪声、耐高温、抗辐照等集成电路领域，已成为现代电子信息产品和“信息高速公路”关键 技术，产品供不应求。 中 产业链中游 品牌端 车用磁传感器生产商 中游厂商 上海灿瑞科技股份有限公司 苏州纳芯微电子股份有限公司 上海兰宝传感科技股份有限公司 查看全部 产业链中游说明 产业链中游为车用磁传感器生产商。由于磁敏元件的寿命长、体积小、线性度好、频带宽，能够实现电子化、无噪声化，基于霍尔效应和磁阻效应的磁传感器广泛应用于消费电子、工业控制、汽车电 子、医疗仪器、电力通信等多个领域。其中汽车是迄今为止最大的磁传感器市场，占据整体市场份额的50%以上。车用磁传感器主要用于车速、倾角、角度、距离、接近、位置等参数检测以及导航、定 位等方面的应用，比如车速测量、踏板位置、变速箱位置、电机旋转、助力扭矩测量、曲轴位置、倾 角测量、电子导航、防抱死检测、泊车定位等。汽车的电动化、智能化、网联化趋势促进了车用磁传感器使用数量与产品价值的大幅提升，传统燃油汽车单车约使用30个磁传感器，而在混合动力或者纯 电动汽车中，磁传感器数量增加到约50个，车用磁传感器成为传感器厂商未来的重点拓展领域。 下 产业链下游 渠道端及终端客户 传统燃油汽车制造商 渠道端 上海汽车集团股份有限公司 中国第一汽车集团有限公司 东风汽车集团有限公司 查看全部 产业链下游说明 车用磁传感器产业链下游的应用场景包括传统燃油汽车。当前中国汽车产销仍以传统燃油汽车为主 体，新能源汽车的市场占比仅为25.6%。从市场规模看，2022年，中国汽车产销分别完成2702.1万辆和2686.4万辆，同比增长3.4%和2.1%，全年实现小幅增长。中国汽车产销总量已连续14年居全球 第一。从细分品类看，在国内强大的消费市场促进下，中国乘用车市场已经连续八年超过2,000万 辆，自2020年以来，实现连续正增长，近年来呈现“传统燃油车高端化、新能源车全面化”的发展特 渠道端及终端客户 新能源汽车制造商 渠道端 特斯拉（上海）有限公司 蔚来控股有限公司 比亚迪股份有限公司 查看全部 产业链下游说明 车用磁传感器产业链下游的应用场景包括新能源汽车。作为改变能源结构、实现绿色发展的重要手段，近年来，新能源汽车保持快速增长态势。从市场规模看，2022年，中国新能源汽车产销分别完 成705.8万辆和688.7万辆，同比分别增长96.9%和93.4%，市场占有率达25.6%，高于上年 12.1%，创历史新高。中国新能源汽车行业已经从政策驱动转向市场拉动的新阶段，呈现出市场规模和质量双提升的良好发展态势。从品牌竞争力看，2022年，自主品牌新能源乘用车国内市场销售占 比达到79.9%，同比提升5.4%，新能源汽车出口67.9万辆，同比增长1.2倍。全球新能源汽车销量排名前十的企业集团中中国企业占据3席，动力电池装机量前十企业中中国企业占据6席，中国新能源汽 车的品牌竞争力大幅提升。 中承受较大压力，汽车总销量连年下降，车用磁传感器市场规模小幅缩减。汽车的智能化、网联化