20世纪60年代，汽车主要配备机油压力、油量和水温传感器等。70年代，为治理排放问题，增加了控制动力系统的传感器。20世纪90年代，MEMS在汽车工业中应用，成为MEMS传感器应用高潮推动者。
起初，MEMS广泛用于安全气囊，后来被大量应用于汽车各领域。作为智能汽车的关键部件之一，汽车MEMS传感器不仅可以实时监测车辆的状态和环境信息，还可以通过数据分析和处理提供智能驾驶、安全防护和能源管理等服务。随着智能化和电动化的加速发展，汽车MEMS传感器市场也呈现出快速增长的趋势。
在这个领域，国内外多家企业通过技术研发和产业布局，积极开展市场拓展和竞争。在日前举行的传感器展上，与非网记者采访到了ADI、美泰电子、矽睿以及芯感智等汽车传感器领域的知名企业，共同深入探讨了汽车传感器的行业现状、全面解析了汽车传感器市场的现状和未来发展方向。
MEMS汽车传感器市场
主要玩家
微机电系统 (MEMS) 是一种微型设备技术，尤其是那些带有机械运动部件的设备，以及用于各种汽车应用的电子元件。按具体产品类型划分，主要分为轮胎压力传感器、发动机机油传感器、燃烧传感器、燃油喷射和燃油泵传感器等类型，通过各种供应商向全球提供解决方案和产品。特别是MEMS陀螺仪在提高车辆安全性能方面发挥着至关重要的作用。随着自动驾驶的发展，对于基于安全的应用，对这种传感器的需求预计将成倍增长，并在市场上创造机会。
MEMS 汽车传感器市场的主要参与者
来源 | Mordor Intelligence
根据调研机构Mordor Intelligence的数据，MEMS汽车传感器市场在2018年至2028年研究期内呈现持续增长。未来5年，该市场预计将以14.61%的复合年增长率增长。在各地区中，亚太地区在2018年至2028年期间的复合年增长率最高，且在2021年占有最大市场份额。该市场的主要参与者包括STMicroelectronics NV、Panasonic Corporation、Robert Bosch GmbH、Analog Devices Inc.和Infineon Technologies AG等公司。这些公司在MEMS汽车传感器领域具有显著的市场份额和影响力。在国内市场，尤其是低端产品领域，许多国内企业凭借价格优势迅速崛起，逐渐在市场份额上占据一定地位。然而，高端产品市场仍然被国外企业所主导，他们在技术和品质上占据绝对优势。此外，新兴市场对汽车传感器的需求不断扩大，给行业带来了更多的商机。不少企业国内企业如美泰电子、矽睿以及芯感智等正逐步在国内市场崭露头角。
2019 年 3 月，欧盟委员会宣布修订《通用安全条例》，将自动驾驶安全技术作为欧洲制造车辆的强制性要求，以降低该地区的事故水平。严格的法规正在推动汽车供应商实施最新的 MEMS 陀螺仪系统。这为市场创造了机会。
与分立式传感器等效物相比，MEMS 传感器通常尺寸更小、成本更低、功耗更低。此外，它们可以将信号调节电路集成在同一个半导体封装中。从全球MEMS的应用领域来看，MEMS市场主要依赖占总市场62%的消费应用和占总市场16%的汽车产业。在汽车领域，受到汽车电动化、网联化、智能化和共享化的影响，原来70万人民币等级的燃油车才会搭载的电控悬挂，一套系统要搭载3~5颗的加速度传感器，在5年之内可以下沉到20万级，这一个很大的增量。此外，电动车对舒适性的应用要求普遍很高，搭载欲望更大，所以某种程度上会带来更多的增量。
车规级MEMS的国产替代现状
图源 | memchina.cn
随着自动驾驶和智能网联汽车的高速发展，MEMS传感器逐渐成为汽车传感器的主要部件。在自动驾驶领域，安全和可靠性至关重要，而MEMS惯性传感器（IMU）在这方面发挥着重要作用。IMU主要用于检测加速度和旋转运动，包括加速度计和角速度计（陀螺仪）。提高陀螺仪精度和降低成本是传感器行业的目标。自动驾驶车辆定位精度要求很高，需要精确的IMU性能，尤其是在Z轴或偏航陀螺仪方面。
IMU是自动驾驶应用中关键的传感器之一，可测量运动、加速度和旋转速度，不受信号干扰和环境条件影响。IMU传感器集成了多种元件来测量运动和方向，其技术进步可提高自动驾驶车辆的定位精度和安全性。目前，国产MEMS IMU传感器和融合算法不断提升，缩小与国外产品的差距，大规模商业化部署指日可待。
自动驾驶系统中，IMU数据与GPS、视觉等系统融合可填补GPS更新间隙，保障车辆安全运行。IMU数据始终可用，是自主车辆系统的重要组成部分，可应对具有挑战性的环境。
“在去年我们这款六轴的IMU，出货量已经达到上百万，去年大概70多万套，目前国内主流车厂自动驾驶高精度定位模块，基本上90%以上都是我们做的。” 美泰电子市场经理张星辉表示，IMU是美泰电子第一款涉足汽车领域的产品，主要应用于高精度的定位模块。在此之前车厂都是用价格昂贵的高精度光纤陀螺来做，不具备量产条件。用MEMS来做有体积小、价格低、批量化的优势，相对来说缺点就是精度较低。后来这种模块逐渐融合了车辆的行驶数据以及惯性的六轴IMU逐渐变成了组合导航，凭借其优势在2020年迎来了爆发。张星辉表示，未来汽车惯性传感器趋势包括数据共享、传感器融合、集成化和小型化。车厂希望做传感器融合，将多个功能的惯性传感器替换为集成式六轴IMU，实现功能不减少的情况下，降低数量、提高可靠性。他同时认为，未来整车价值量不会改变，而是将多个传感器的功能集成到高精度六轴IMU上，降低数量并实现信号共享。
在汽车领域，上海矽睿科技的产品主要包括磁角度传感器，电流传感器和霍尔开关三个产品线。其中矽睿在磁角度传感器领域有5年的主机厂量产经验，覆盖电子换挡器，电子节气门，EGR, 油门踏板，车身高度，SAS,EPS电机位置等主流细分应用，是目前国产汽车角度传感器种最大的供应商。在电流传感器部分，矽睿在国内新能源汽车头部主机厂OBC应用上占据了60%以上的市场份额。在电机主驱逆变器应用上，矽睿是国内唯一一家能提供C-CORE和IMC两种类型的电流传感器供应商。
无锡芯感智半导体有限公司凭借技术实力和创新能力迅速崛起，逐步扩展到红外、流量、气体、转速、电流等产品系列，并设立汽车事业部专门负责汽车相关传感器应用开发。芯感智针对传统燃油车和新能源车开发了多款传感器产品系列，包括燃油蒸汽压力、发动机转速、进气压力等传感器。新能源车方面，产品包括电池包失热压力监测、热管理压力传感器、电池电流传感器等。芯感智在新能源车领域也重点研发推出CO2气体模组和电流传感器，关注新能源相关应用。已推出GZP6181A液冷压力变送器、GZC6201电流传感器等产品，并计划未来两年内实现大幅度增长。公司汽车研发团队规模已达30余人。为提高产能和降低成本，创建了三个子公司分别负责研发、封测和模组全产业链运作，以快速响应市场需求并优化工艺。
汽车电池安全检测
压力还是烟雾传感器？
图源 | preciseley.com
在新能源汽车领域，电池安全监测成为了一个重要的话题，以往各厂商大多采用压力传感器来进行电池检测。在传统燃油车中，MEMS压力传感器被广泛应用于变速箱和发动机的变速箱压力检测等方面。这些传感器可以通过精准的压力测量和监控，确保发动机和变速箱的顺畅运行，提高整个车辆的性能和耐用性。
在新能源车领域，MEMS压力传感器的应用也日益重要。比如，热泵空调压力温度复合传感器，可以精准地监测热泵的压力和温度，确保热泵系统的正常运行。此外，MEMS压力传感器还可以应用于电池管理系统中的压力检测。这些传感器可以用来监测电池中的气体压力，及时发现和解决潜在的故障和危险，确保电池系统的安全稳定运行。
目前美泰电子的压力传感器主要针对两个检测方向，一个是燃油车变速箱和发动机的变速箱压力；另一个是新能源车的热泵空调压力温度复合传感器。相对来说，胎压检测由于目前成本已经做到非常低，竞争非常激烈，美泰电子目前并没有涉足该领域。
与其它友商不同，ADI主要通过采用烟雾传感技术等方法来解决电池安全问题。ADI工业自动化行业市场经理祝臻表示，电池安全是不可回避的话题，迟早是要找出各种方法。传感技术可以用来监测电池的压力、温度、湿度、烟雾等多种因素，及时发现电池异常并采取相应措施。对于电池的安全性检测，以前主要采用的是压力传感器，因为在热失控异常的时候，电池会释放大量的气体，压力传感器可以监测这种情况。但是随着磷酸铁锂电池的广泛应用，压力传感器未必能够监测得到电池异常情况，因为磷酸铁锂电池在热失控异常时，它的释放压力过程是非常缓慢的。因此，ADI寻找了另外一种解决方案，即采用烟雾传感器监测电池的异常情况。在热失控时，电池会产生烟雾，不管是微小的烟雾，还是大量的烟雾，ADI都可以通过信号调理等技术手段，快速地监测出来并及时汇报给车主或者做集中控制的过程，从而保障了电池的安全性。
除了电池安全，传感技术在汽车领域还有其他应用。比如，雷达技术可以用于汽车的自动驾驶，以便更精准地感知周围环境和障碍物，从而实现更高效和安全的行驶。在汽车的连接方面，ADI也做了很多工作。汽车中有很大一块是金属线和控制线，以前比较多的是一些专用的线，后来ADI通过解决音频/视频信号传输方案，包括有线和无线的，使得汽车上的连接更加高效和智能化。
结语
国产替代的机会和挑战
通过此次采访，笔者发现到国内厂商已经逐渐渗透MEMS传感器的各个领域，并对国外品牌实现了部分国产替代。在某些领域如IMU、压力传感器国产品牌已经实现了大规模的替代。究其原因，近年来随着市场竞争的加剧，车厂对于成本控制的要求越来越高。另一方面，国产MEMS传感器的技术和指标上升也很快。
不过相对来说，车厂最关心的一个是价格，另一个则是装车经历，这方面对国产厂商是一大挑战。
“从0到1是最难的，因为每一个车厂都会问你：在哪里装过，你有什么装车经历，你只能说我的装车经历是0或者在哪里还正在验证，这时候通常车厂会拒绝和你继续沟通。”对于国产传感器厂商来说，实现第一次装车往往是最难的。好在随着前两年汽车供应链的紧缺，无奈之下，车厂给了大量国产传感器厂商从0到1的机会。
另一方面，国产传感器的可靠性和品质的提升，也得益于大部分采用自建产线的IDM模式，自建产线可以让企业更好地控制生产过程，提高生产效率和产品质量。同时，自建产线还有助于保护企业的技术秘密，防止核心技术外泄。对于汽车传感器企业来说，如何选择自建产线和代工合作取决于企业的发展战略、市场需求和成本控制需求。建议企业在权衡各种因素后，选择适合自身发展的产线模式。
最后，随着无人驾驶、电动汽车等新兴技术的兴起，汽车传感器行业将迎来更广泛的应用场景。未来的趋势将是传感器的高集成度、小型化、多功能化和低功耗化。汽车传感器行业的发展前景广阔，但挑战和机遇并存。只有抓住市场机遇，不断创新，积极应对挑战，才能在汽车传感器行业中脱颖而出。
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