(一)產(chǎn)品概述
1.磁傳感器的定義和分類
磁傳感器是一種能夠?qū)⒋艌龅拇笮∨c變化轉(zhuǎn)換為電信號的裝置。本報告涉及的磁傳感器均為基于硅上工藝的傳感器,按原理分為霍爾(Hall)傳感器和磁阻傳感器兩類。
霍爾傳感器主要利用霍爾效應(yīng),即當(dāng)電流垂直于外磁場通過半導(dǎo)體時,垂直于電流和磁場的方向會產(chǎn)生附加電場,從而在半導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢差,來檢測磁場的強度。
霍爾傳感器分類如下:
磁阻傳感器主要是在器件內(nèi)構(gòu)造薄膜,即給通以電流的材料加以與電流垂直或平行的外磁場,其電阻值會有所增加或減少。通過應(yīng)用上述物理效應(yīng),磁阻傳感器芯片能夠精確測量電流、位置、方向、角度等物理信號。磁阻傳感器按不同原理可分為各向異性磁阻(AMR)傳感器、巨磁阻(GMR)傳感器和隧穿磁阻(TMR)傳感器。
不同技術(shù)的磁傳感器部分技術(shù)參數(shù)如下:
2.技術(shù)及趨勢
霍爾技術(shù)于上世紀50年代開始發(fā)展,首個霍爾傳感器于1960年代問世。隨著CMOS等集成電路工藝的發(fā)展,霍爾傳感器以其原理簡單和制造成本低的優(yōu)勢,快速成為低成本磁場感測的主流傳感器,目前已成為市場上份額最大的磁傳感器芯片,在中國市場占有約69%的份額。但霍爾傳感器在實際應(yīng)用中也存在一些缺點,例如需要集成聚磁環(huán)結(jié)構(gòu)來改變感應(yīng)方向等。在此背景下,基于磁阻效應(yīng)的磁傳感器逐漸受到關(guān)注。
磁阻效應(yīng)早在1857年就被發(fā)現(xiàn)和驗證,但受限于薄膜技術(shù)的發(fā)展,其商業(yè)化進展相對滯后。隨著IBM突破磁性薄膜技術(shù)的量產(chǎn)門檻,AMR傳感器得以成為最早商業(yè)化的磁阻傳感器,也是目前應(yīng)用最為廣泛的磁阻傳感器,檢測頻率、檢測精度以及信噪比等指標均優(yōu)于霍爾傳感器。1988年GMR原理被首次發(fā)現(xiàn),后續(xù)由IBM推出了首顆GMR傳感器芯片并應(yīng)用于硬盤磁頭;2014年,TDK推出了世界首款TMR傳感器,同樣應(yīng)用于硬盤磁頭。
綜上,霍爾傳感器、AMR傳感器、GMR傳感器和TMR傳感器都是磁傳感器中的代表性產(chǎn)品,具有不同的特點和優(yōu)勢,在實際應(yīng)用中往往根據(jù)需求進行綜合考量?;魻杺鞲衅髂壳叭栽趯嶋H應(yīng)用中占據(jù)最高市場份額,AMR、GMR、TMR等磁阻傳感器憑借高靈敏度等特點,預(yù)計將在未來得到進一步發(fā)展和推廣,但在實際應(yīng)用中仍存在許多亟需攻克的技術(shù)難點。
測量原理及應(yīng)用場合如下:
(二)中國磁傳感器市場分析
1.市場規(guī)模和增長趨勢
中國磁傳感器市場在過去幾年中一直保持著穩(wěn)定的增長趨勢,并且預(yù)計在未來幾年中也將繼續(xù)保持良好的增長勢頭??傮w而言,中國磁傳感器市場預(yù)計以17.6%的CAGR從2022年的65.1億元增長到2027年的146.2億元。
2.細分品類市場情況
霍爾傳感器是中國磁傳感器市場中占比最大的一類產(chǎn)品,其營收在過去幾年中一直呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長的趨勢,預(yù)計未來幾年中也將繼續(xù)保持良好的增長勢頭。從2018年到2022年,霍爾磁傳感器的營收增長了50%,在2022年達到45.4億元。預(yù)計在2022年到2027年之間將以14.1%的CAGR繼續(xù)增長,至2027年達87.9億元。
近年來,隨著AMR技術(shù)的成熟推廣,AMR傳感器憑借高性能、高性價比等綜合優(yōu)勢,市場規(guī)模迅速提升。2022年,中國AMR市場達8.8億元,并將以20.1%的CAGR增長,至2027年達22.0億元。
GMR在過去幾年中營收相對較小,且增長相對緩慢。2022年中國GMR傳感器市場規(guī)模約為3.5億元。預(yù)計在未來幾年中,GMR的增長將加速,并將以20.2%的CAGR增長,至2027年達8.8億元。
相較于AMR、GMR傳感器,國內(nèi)TMR傳感器起步較晚。隨著TMR技術(shù)逐步走向成熟,預(yù)計未來幾年中將繼續(xù)保持較高的增長率。2022年中國TMR市場規(guī)模達7.0億元。預(yù)計在2022年到2027年之間將以30.2%的CAGR繼續(xù)增長,至2027年達26.2億元。
3.主要應(yīng)用領(lǐng)域
磁傳感器芯片下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,覆蓋汽車電子、消費電子、醫(yī)療健康、智能安防等多個領(lǐng)域。下游領(lǐng)域需求的持續(xù)增長推動磁傳感器芯片市場規(guī)模的不斷擴大。在2022年,汽車市場是中國最大的磁傳感器終端市場,占據(jù)了總市場的47%。其次是消費市場,占據(jù)了22%的市場份額。工業(yè)市場占據(jù)總市場的12%。其他市場占據(jù)19%的市場份額。
(1)汽車電子
近年來,隨著新能源車的迅速發(fā)展,磁傳感器在汽車中的應(yīng)用也愈加廣泛。電池熱管理、電機控制、運動輔助等智能化、電氣化大趨勢下帶來的新增需求使得磁傳感器市場規(guī)??焖僭鲩L。在電池管理系統(tǒng)中,磁傳感器可用于電流測量,以確保電池的安全和性能。在電機控制中,磁傳感器可用于測量電機的位置和速度,以便控制電機的轉(zhuǎn)速和扭矩。在制動系統(tǒng)中,磁傳感器可用于測量制動器的位置和速度,以確保制動系統(tǒng)的安全和可靠性。在充電系統(tǒng)中,磁傳感器可用于測量充電樁中的電流,以確保充電過程的安全性和高效性。
未來汽車電子市場也將蓬勃發(fā)展,進一步推動磁傳感器市場的迅速增長。磁傳感器在所有類型的動力總成(內(nèi)燃機、混合動力或電動)中的應(yīng)用預(yù)計在未來幾年內(nèi)都會保持增長。這主要是由于車身控制整體電氣化,線控技術(shù)逐漸開始取代傳統(tǒng)機械技術(shù),磁傳感器的滲透率也隨之在不斷增加。2022年中國汽車用磁傳感器市場為30.6億元。未來,中國汽車用磁傳感器的市場規(guī)模預(yù)計將以18%的增速增長,到2027年達70.0億元。
(2)消費電子
2022年中國消費電子市場中磁傳感器市場規(guī)模約為14.3億元。預(yù)計磁傳感器的市場規(guī)模將以15.3%的增速增長,到2027年市場規(guī)模將突破29.2億元。其中,磁傳感器在智能手機和平板電腦中的應(yīng)用最為普遍。內(nèi)置的磁力計和加速度計可以精確檢測設(shè)備的方向和運動,自動調(diào)整屏幕方向,為用戶帶來更加智能化的用戶體驗。此外,磁傳感器在洗衣機、烘干機等家用電器中也應(yīng)用廣泛,可以便捷地檢測門的開關(guān)狀態(tài)及機器的工作狀況。同時,在電子游戲手柄和玩具等多種消費市場中,磁傳感器也被廣泛運用于實現(xiàn)姿態(tài)感應(yīng)和運動控制,創(chuàng)造更豐富的用戶交互體驗??偟膩碚f,磁傳感器在消費市場應(yīng)用多樣,為人們帶來更加智能化、便捷化的生活體驗。
(3)工業(yè)自動化
磁傳感器在工業(yè)自動化市場的市場空間廣闊,2022年國內(nèi)市場規(guī)模約為7.8億元,預(yù)計將以19.5%的增速增長,到2027年達19.0億元。磁傳感器能夠提供精準的位置和速度檢測,從而幫助工業(yè)設(shè)備實現(xiàn)高效、準確的自動化控制。例如,在生產(chǎn)流水線上,磁傳感器可以被用于檢測機器的運行狀態(tài),幫助工人監(jiān)控機器的工作效率和故障情況,從而提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。此外,磁傳感器還可以被應(yīng)用于各種工業(yè)機器的位置檢測,例如機械臂和自動化倉儲系統(tǒng)。在這些應(yīng)用中,磁傳感器可以測量工具和設(shè)備的位置和方向,從而幫助機器人和自動化設(shè)備在生產(chǎn)和分配過程中更加準確地執(zhí)行任務(wù)。
(4)醫(yī)療器械
磁傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域有多種應(yīng)用,如磁共振成像(MRI)技術(shù)需要使用大量的磁傳感器來測量磁場,這些傳感器用于檢測磁場中的微小變化,從而生成詳細的圖像,幫助醫(yī)生進行疾病診斷和治療。心臟起搏器同樣需要磁傳感器檢測心臟的活動,并將這些信息傳遞給控制器來控制心臟的跳動。磁傳感器還可以用于檢測身體運動的變化,例如關(guān)節(jié)的彎曲和肌肉的收縮,用于幫助康復(fù)患者進行特定的運動訓(xùn)練,以加強肌肉和改善關(guān)節(jié)活動度。
(5)安防監(jiān)控
磁傳感器在安防領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。由于磁傳感器不會直接接觸運動結(jié)構(gòu),因此相較于電位器和簧片開關(guān)等機械傳感器,磁傳感器更加可靠和耐用,具體應(yīng)用包括:1)門窗的開關(guān)檢測,一旦門窗被非法打開,傳感器會發(fā)出信號觸發(fā)警報;2)當(dāng)安防攝像頭具備旋轉(zhuǎn)功能時,磁傳感器可以用于檢測攝像頭的位置等。
(三)中國市場競爭分析
1.市場競爭格局
2022年,中國磁傳感器市場仍主要被國際企業(yè)占據(jù),但隨著國內(nèi)企業(yè)的擠壓,國際企業(yè)整體市占率已經(jīng)由過去的超80%下降至73%。其中,Allegro是市場份額最大的國際磁傳感器企業(yè),市場份額達16%。其次是Infineon,市場份額為15%。AKM、TDK和Melexis分別占據(jù)10%、9%和9%的市場份額。
中國磁傳感器市場前五大企業(yè) |
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排名 |
企業(yè) |
市場份額 |
1 |
Allegro |
16% |
2 |
Infineon |
15% |
3 |
AKM |
10% |
4 |
TDK |
9% |
5 |
Melexis |
9% |
矽??萍嫉拇艂鞲衅魇袌稣加新始s5%,占據(jù)本土企業(yè)中最大的市場份額。其次是燦瑞科技、美新半導(dǎo)體、賽卓電子和多維科技,市場份額分別為4%、4%、4%和3%。
中國磁傳感器市場前五大本土企業(yè) |
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排名 |
企業(yè) |
市場份額 |
1 |
矽睿科技 |
5% |
2 |
燦瑞科技 |
4% |
3 |
美新半導(dǎo)體 |
4% |
4 |
賽卓電子 |
4% |
5 |
多維科技 |
3% |
2.本土企業(yè)簡介
(1)矽??萍?/p>
上海矽??萍脊煞萦邢薰荆≦ST)成立于2012年,磁傳感器業(yè)務(wù)主要集中在地磁傳感器、磁編碼傳感器、磁開關(guān)傳感器,磁電流/線性傳感器等,應(yīng)用市場覆蓋智能家居、智能手機、智能穿戴、智能制造,汽車類電子、物聯(lián)網(wǎng)、AI等市場。近年來,矽??萍季劢蛊囀袌?,覆蓋電子換擋器,電子節(jié)氣門,EGR,油門踏板,車身高度,SAS,EPS電機位置等主流細分應(yīng)用,是目前國產(chǎn)汽車磁傳感器重要的供應(yīng)商。
(2)燦瑞科技
上海燦瑞科技股份有限公司成立于2005年,磁傳感器芯片營收主要來自霍爾傳感器芯片。目前已應(yīng)用于格力、美的、海爾等智能家居品牌,漫步者和JBL等可穿戴設(shè)備品牌,??低暤戎悄馨卜榔放?,Danfoss、英威騰等工業(yè)設(shè)備品牌,小米,榮耀,三星等知名智能手機品牌的終端產(chǎn)品中。在汽車電子領(lǐng)域,其開關(guān)型磁傳感器芯片現(xiàn)已進入新能源汽車整車廠商供應(yīng)鏈。
(3)美新半導(dǎo)體
美新半導(dǎo)體有限公司成立于1999年,在2006年將AMR磁傳感器引入智能手機市場。其AMR傳感器、霍爾開關(guān)等器件廣泛應(yīng)用于汽車、工業(yè)、醫(yī)療、可穿戴、智能家居、消費電子等領(lǐng)域。
(4)賽卓電子
賽卓電子科技(上海)股份有限公司成立于2011年,產(chǎn)品主要為霍爾器件,包含速度傳感器芯片、位置傳感器芯片、電流傳感器芯片三大產(chǎn)品線。其開發(fā)的ABS輪速傳感器芯片、電子油門踏板位置傳感器芯片以及新能源汽車電流傳感器芯片等產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于汽車動力及傳動系統(tǒng)、底盤及安全系統(tǒng)和車身及舒適系統(tǒng)等。
(5)多維科技
江蘇多維科技有限公司創(chuàng)立于2010年,是一家專注于磁阻(TMR/GMR/AMR)傳感器的制造商。多維科技除了為客戶提供成品磁傳感器芯片外,同時還可以為客戶提供定制化的磁傳感器設(shè)計、晶圓制造和測試服務(wù)。
(四)總結(jié)
近年來,汽車電子和工業(yè)領(lǐng)域的磁使用環(huán)境愈發(fā)復(fù)雜和嚴苛,磁傳感器芯片需要在精度、靈敏度、溫度及穩(wěn)定性等方面滿足較高要求,同時還需要具備抗干擾能力以及高度的可靠性,這都給中國磁傳感器未來的增長帶來新的動能。由于汽車產(chǎn)業(yè)鏈“缺芯”、國產(chǎn)新能源車的快速發(fā)展以及政策推動等原因,國產(chǎn)汽車磁傳感器芯片企業(yè)獲得了絕佳的供應(yīng)鏈導(dǎo)入和客戶驗證機會。在工業(yè)市場,隨著“中國制造2025”的提出,工業(yè)電機需求將在我國工業(yè)快速發(fā)展的帶動下進一步擴大,進而促進工業(yè)傳感器和工業(yè)傳感器芯片市場的增長,國內(nèi)磁傳感器芯片企業(yè)的市場占有率將進一步提升。