MEMS 惯性传感器产业链可划分为上游器件(含设计、 生产、 封装、 标定测试等)、中游模组、 下游系统、终端应用。芯片/组件等元器件位于产业链上游, 是产业链中游惯性模组厂商使用的基础核心惯性元器件,此类惯性元器件主要用于自主测量和反馈物体运动速度和角度 的变化,并与卫星等其他导控模块形成惯性导航系统、组合惯性系统等,经下游应用端客户集成在相关设备中发挥惯性导航、 惯性测量和惯性稳控的作用。根据核心元器件性能由低到高,MEMS 惯性传感器产品最终可应用于消费级(消费电子)、战术级(测绘、资源勘探等高端工业、车辆和飞行体)、导航级(航空、长航时无人系统)、战略级(航天、 航海) 等领域。 以 MEMS 陀螺仪为例: ①消费级产品零偏稳定性>15° /h, 标度因数精度>1000ppm,角度随机游 走>0.5° /√ h; ②战术级产品零偏稳定性 0.15-15° /h, 标度因数精度 100-1000ppm,角度随机 游走 0.05-0.5° /√ h; ③导航级产品零偏稳定性 0.01-0.15° /h, 标度因数精度 1-100ppm, 角度 随机游走 0.01-0.05° /√ h; ④战略级产品零偏稳定性<0.01° /h, 标度因数精度<1ppm,角度随 机游走<0.01° /√ h。

一、上游器件
1设计端:
目前从事 MEMS 惯性传感器元器件设计的国产厂商数量已初具规模, 但不同厂商的业务 范围和产品性能仍有较大差距。在 MEMS 惯性传感器元器件中,陀螺仪和加速度计最为核心,磁力计通常作为辅助或补充因而重要性次于陀螺仪和加速度计。①目前具备 MEMS 陀螺仪或 加速度计设计能力的国产厂商主要有芯动联科、明皜传感(苏州固锝子公司)、士兰微、星网宇达、深迪半导体、 矽睿科技、 美泰科技等, 其中同时具备 MEMS 陀螺仪或加速度计设计能 力的主要是芯动联科、 士兰微、美泰科技、中星测控、微元时代等。从产品性能来看,芯动联科和美泰科技的导航级、战术级产品性能远高于士兰微的消费级产品,且芯动联科是高性能 MEMS 惯性传感器元器件设计厂商中唯一一家上市公司。从应用领域来看,目前国产厂商虽 未在人形机器人应用上有实质性进展, 但大部分厂商在车规领域均有应用或验证,未来拓展人形机器人应用可能性较大。②目前具备磁力计或底层磁传感器技术的国产厂商主要有深迪半导体、矽睿科技、美新半导体、多维科技、灿瑞科技、纳芯微等,且仅有灿瑞科技和纳芯微为A股上市公司。从应用领域来看、消费电子、工业、汽车为主要应用场景而人形机器人领域暂无 应用,但灿瑞科技明确表示三轴磁力计产品可应用于人形机器人领域,基于当前时点判断,磁力计的大规模应用或需等待人形机器人性能要求进一步增强带来 9 轴 IMU 产品渗透率提升。
在 8 家 MEMS 惯性传感器核心元器件上市/待上市公司中,除芯动联科、明皜传感以外其 余公司收入占比均较小。按照MEMS 惯性传感器核心元器件收入占比进行划分已列明的 8 家上市/待上市公司可以分为 4 大梯队:①第一梯队为芯动联科和明皜传感, 其 MEMS 惯性传 感器核心元器件收入占比在 85%以上,为公司主要收入来源。相比明皜传感,芯动联科产品类 型更多、产品性能性能更好, 但导入汽车级客户的进度偏慢。 ②第二梯队为灿瑞科技, 其 MEMS 惯性传感器核心元器件收入占比超过 35%, 且在磁传感器市场中地位突出, 尽管已实现汽车供 应商的批量供货,但就元器件重要性而言不及陀螺仪和加速度计。 ③第三梯队为士兰微、敏芯股份和纳芯微,MEMS 惯性传感器核心元器件收入占比在 3%-7%之间。其中纳芯微主要 供应重要性略低的磁传感器产品; 士兰微和敏芯股份主要供应重要性程度更高的陀螺仪和加速度计产品,二者均为消费级产品且士兰微产品类型更加丰富。 ④第四梯队为星网宇达和理工导 航,二者均在其官网披露具有高性能的 MEMS 陀螺仪产品,但未披露其 MEMS 惯性传感器核心元器件收入占比,预期目前仍以光纤等为主。
2生产端:
MEMS 先进产线布局,8 寸逐步成为主流尺寸并开始向 12 寸演进。此前我国MEMS产品加工制造环节长期处于相对薄弱状态,先进的代工厂较为稀缺,近年来也在持 续加快 MEMS 产线布局, 如:国家智能传感器创新中心实现了国内首条 12 英寸先进传感器中 试线成功通线;华虹宏力成功实现了 MEMS 器件与标准 CMOS 工艺及生产线的全兼容,可为客户提供单芯片集成 CMOS-MEMS 体硅和表硅工艺; 赛微电子除现有 8 英寸瑞典和北京生产 线以外,也在积极布局建设 12 英寸 MEMS 产线等。 ①从现有 MEMS 产线情况来看,大致可以划分为三大类: 以科研院所为主导的 MEMS 中试线;以赛微电子、芯联集成(原中芯集成)、华润微电子、华虹公司(子公司华虹宏力) 及部分非上市公司为主导的 MEMS 代工线;以士兰微、苏州固锝(子公司明皜传感) 及部分非上市公司为主导的 MEMS IDM 产线。考虑到中试线更加侧重于通过实验和测试来确保新技术的稳定性和可行性、IDM 产线通常针对所属公司特定的产品类型,故下文仅对代工产线所涉及的上市公司进行了比较分析。 ②从现有产线规格来看,8 寸逐步成为主流并开始向 12 寸演进: 就 8 寸线而言, 进展比较快的是上海微技术工研院(月产能 5000 片)、中科院微电子所(工艺稳定性达到 98%)、 赛微电子(8 寸国际线 +8 寸北京线)、芯联集成(月产能 4 万片) 等; 就 12 寸线而言,国家智能传感器创新中心进 展最快(国内首条 12 寸先进传感器中试线已成功通线),广州增芯科技、赛微电子等也在积极 布局。

3封测端:
我国的封装测试产业处于国际领先水平,全球前10 大封测企业中有 4 家来自中国大陆,合计份额约为 25%。就 MEMS 封装而言,国内也拥有较为成熟的工艺和数量众多的封装 产线,其中大部分 MEMS 封装产线分布在东部沿海地区,如江苏、浙江等;并且多数产线 以提供代工服务为主,部分产线服务于自有产品。考虑到每颗高性能 MEMS 惯性传感器都需 要经过高低温测试标定,测试时间长,采集数据量大,且测试成本为传感器成本的重要组成部分。

二、中游模组
除具备 MEMS惯性传感核心元件设计能力的厂商向下游拓展以外,目前从事 MEMS IMU 模组生产的厂商还包括不具备核心元件设计能力但车规经验丰富的一些厂商,如华依科技、导远电子等。
①从产品本身来看,士兰微、 矽睿科技、美新半导体的 IMU 产品主要应用于消费电子领域,目前尚无在车规领域有所进展,依此推断要想实现人形机器人领域的应用还需比较长时间;理工导航的 IMU 产品目前主要应用于高可靠领域,尚未向车规及人形机器人领域拓展, 但可关注后续是否会向民用领域 渗透; 除此以外,芯动联科、华依科技、星网宇达、导远电子、深迪半导体、美泰科技、 戴世 智能等公司均有车规领域的相关进展或经验积累,预期未来向人形机器人领域拓展的可能性较 大。 ②从公司情况来看,目前从事 MEMS IMU 模组生产的厂商以具备一定 MEMS 惯性传感核 心元件生产能力的公司居多(如芯动联科、星网宇达、理工导航、士兰微、美泰科技、深迪半导体等), 但是也有部分不具备核心元件设计能力但车规经验丰富的一些厂商(如华依科技、导远电子等), 并且华依科技、导远电子等在汽车 IMU 领域的应用进展更快。
三、下游系统
从事 MEMS 惯性导航系统/组合导航系统研发生产的公司以上游具备 IMU 生产能力的厂商为主, 也有部分在卫星导航定位领域具有优势的公司,如中海达、 华测导航等。 ①从公司情况来看, 目前 从事 MEMS 惯性导航系统/组合导航系统研发生产的公司以上游具备 IMU 生产能力的厂商为 主,也有部分在卫星导航定位领域具有优势的公司(如中海达、 华测导航等),并且大多数企 业未上市,已上市的有华依科技、星网宇达、理工导航、中海达、华测导航、经纬恒润 6 家。 ②从产品应用来看, 无人系统为主要应用场景, 并且汽车自动驾驶领域的应用已较为成熟。