国防军工行业深度报告：MEMS惯性器件应用广泛，有望开拓广阔替代空间

MEMS惯性器件应用广泛，市场空间大：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。 高性能MEMS惯性传感器主要由国外提供，国产替代前景广阔：2021年全球高性能MEMS惯性传感器市场规模约为7亿美元，市场高度集中，Honeywell、ADI和Northrop Grumman/Litef等三家行业巨头占据了超过50%的市场份额。根据Yole统计数据，2021年全世界高性能MEMS惯性传感器市场规模约7亿美元，世界MEMS惯性产品销售额集中在Honeywell、ADI、Northrop Grumman/Litef等行业巨头手中。 下游需求增长带来广阔市场空间：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。 多项政策促进行业快速发展：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。 投资建议：我国MEMS传感器行业正处于快速发展阶段，市场规模迅速扩大，技术创新活跃，政策支持力度加大，展现出强劲的发展势头。 建议关注以下标的：芯动联科、敏芯股份、星网宇达及睿创微纳。 风险提示：1）技术创新风险；2）政策变动风险；3）市场需求波动风险；4）竞争格局变化风险；5）原材料供应不稳定风险。 1.MEMS惯性传感器潜力大，有望占据市场主导地位 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。 图1：MEMS陀螺仪 图2：MEMS加速度传感器 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。 图3：MEMS陀螺仪工作原理 图4：MEMS加速度传感器工作原理 1.1.MEMS惯性器件应用广泛，市场空间大 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。 图5：惯性传感器应用领域广阔 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%。 图6：2018-2027年全球MEMS惯性传感器市场结构 图7：2018-2027年全球MEMS惯性传感器市场结构 所 所 1.2.高性能高可靠，核心技术壁垒突出 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。 表1：MEMS惯性传感器产业链环节代表厂商 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。 图8：核心技术壁垒 1.3.高性能MEMS惯性传感器主要由国外提供，国产替代前景广阔 2021年全球高性能MEMS惯性传感器市场规模约为7亿美元，市场高度集中，Honeywell、ADI和Northrop Grumman/Litef等三家行业巨头占据了超过50%的市场份额。根据Yole统计数据，2021年全世界高性能MEMS惯性传感器市场规模约7亿美元，世界MEMS惯性产品销售额集中在Honeywell、ADI、Northrop Grumman/Litef等行业巨头手中。 表2：中国高性能MEMS惯性传感器主要由国外提供（2021年） 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。 表3：国内MEMS产品领先企业 1.4.高性能MEMS惯性传感器优势明显，将逐步替代两光惯性传感器 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。 表4：MEMS陀螺仪、激光陀螺仪、光纤陀螺仪比较类别精度（/h）成本体积 1.5.MEMS惯性传感器前景广阔，无人系统、自动驾驶等领域未来可期 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，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。 图9：全球无人驾驶汽车市场规模增长潜力大 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。 图10：全球无人机市场规模及预测（单位：亿美元） 图11：中国民用无人机市场规模（单位：亿元） 1.6.MEMS惯性传感器应用范围广，人形机器人市场带来新增量 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。 图12：TeslaBot 2.市场需求政策鼓励双加持，MEMS市场规模稳步提升 2.1.下游需求增长带来广阔市场空间 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