2023年芯动联科分析报告 高性能MEMS传感器企业

1芯动联科:高性能MEMS惯性传感器小巨人

芯动联科微系统股份有限公司成立于 2012 年，注册地位于安徽蚌埠，并在北京和无锡 设有研发及测试中心。公司主要产品为 MEMS 陀螺仪及 MEMS 加速度计，在无人系统、 信息通讯、自动驾驶、石油勘探、高速铁路、测量测绘等场景应用广泛。

1.1国内稀缺的高性能MEMS传感器企业

公司采取 Fabless 的经营模式，专注于 MEMS 惯性传感器芯片的研发、测试和销售， 主要包含陀螺仪和加速度计两大品类。MEMS 陀螺仪是惯性系统的重要组成部分，主要由 MEMS 芯片和 ASIC 芯片构成。通过 ASIC 的驱动控制， MEMS 芯片感应外部待测信号并 将其转化为电容、电阻、电荷等信号变化，从而实现外部信息的获取与交互。MEMS 加速度计的内部结构和陀螺仪基本类似，主要用于测量物体的线加速度，本质 上都属于 MEMS 惯性传感器。从产业链分布来看，公司业务处于产业上游，下游包括无人 驾驶、消费电子、工业机器人等众多场景。

1.2股权结构较为集中，子公司定位清晰

公司前三大股东分别为 MEMSLink、北方电子研究院以及北京芯动，持股比重分别为 23.43%、23.20%、15.64%，实际控制人为金晓冬。金晓冬直接持有公司 1.53%的股份， 同时持有 MEMSLink 公司 70%股份。公司拥有芯动致远、Moving Star 以及芯动科技共三家子公司。其中，芯动致远主要 负责 MEMS 传感器的研发设计， Moving Star 负责海外市场开拓和销售，芯动科技则专门 面向智能驾驶领域，提供高精度、高质量、低成本的车载组合导航定位系统。

1.3营收稳步增长，研发规模持续加大

2020-2022 年，公司分别实现营业收入 1.09/1.66/2.27 亿元，同比增速分别为 35.92%/52.96%/36.58%；分别实现归母净利润 0.52/0.83/1.17 亿元，同比增速分别为 36.84%/59.16%/41.16%。从营收结构上来看，目前 MEMS 陀螺仪为公司主要的收入来源，2022 年营收占比为 约为 81%。MEMS 加速度计、惯性测量单元营收占比分别约为 6%、4%。近四年毛利率维持在 80%以上。2022 年公司毛利率为 85.92%，2019-2022 年大概维持 在 85%-90%区间。从成本构成来看，公司产品的主要成本支出集中在晶圆和技术服务上， 依据公司招股书，2022 年公司晶圆采购约占整体采购成本的 53.92%，技术服务占整体采购 成本的 20.46%。

净利率稳步提升。2022 年公司净利率为 51.40%，较 2019 年提升约 3.9pct。从费用端 来看，研发费用占比最高，2022 年为 24.57%；公司以直销为主，2022 年直销收入占比近 90%，2020-2022 年公司销售费用率维持在 2%左右。公司管理费用主要由折旧摊销和职工 薪酬构成，2022 年管理费用率约为 10.48%。 公司重视研发投入。2020 到 2022 年公司研发投入规模从 0.26 亿元提升至约 0.56 亿 元，研发投入占收入比率始终维持在 23%以上，未来研发投入落地转化有望加速。

2MEMS应用领域广阔，惯性传感器成长空间大

MEMS 即微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System），是利用大规模集成电路制造 技术和微加工技术，把微传感器、微执行器、微结构、信号处理与控制电路、电源以及通 信接口等集成在一片或者多片芯片上的微型器件或系统。经过 40 多年的发展，MEMS 已 被广泛应用于消费电子、汽车、工业与通信、医疗健康、高可靠等各个领域。基于 MEMS 技术的系统设备大大增强了人们与物理世界交互的能力，极大地改变了人们的生活方式。

2.1MEMS全球市场规模稳定增长，国产替代空间大

MEMS 产业链一般可分为四个环节：芯片设计、晶圆制造、封装测试以及系统应用。 MEMS 行业主要有 Fabless 和 IDM 两种经营模式。采用 Fabless 模式的 MEMS 企业主要负 责 MEMS 产品的设计与销售，将生产、封装、测试等环节外包。采用 IDM 模式的企业经 营范围覆盖了芯片设计、晶圆制造和封装测试等各环节，如意法半导体等。

MEMS 器件应用广泛，全球 MEMS 市场规模有望持续增长。MEMS 器件已经被广泛 应用于消费电子、汽车、医疗、工业、通信等多个领域。从 2021 年市场规模来看，消费电 子、汽车和工业市场是 MEMS 行业最大的三个细分市场。根据 Yole 的统计和预测，全球MEMS 行业市场规模将从 2021 年的 136 亿美元增长到 2027 年的 223 亿美元，2021-2027 年复合增长率为 9.00%。目前全球 MEMS 行业呈现垄断竞争格局，市场份额集中在 Honeywell、ADI、Northrop Grumman/Litef 等海外行业巨头手中，CR3 达到 50%以上，市 场集中度较高。

MEMS 产品在高端工业领域应用较广，市场规模较大。根据 Yole 发布的 Status of MEMS Industry 2022，2021 年全球高端工业领域中 MEMS 产品的市场规模为 22.34 亿美 元，预计到 2027 年全球高端工业领域中 MEMS 产品的市场规模将达 33.40 亿美元，2021- 2027 年复合增长率为 7.00%。我国人工智能、智慧城市等领域快速发展，国内 MEMS 市场成长空间较大。根据赛 迪顾问数据，2020 年中国 MEMS 市场保持快速增长，整体市场规模达到 736.70 亿元，同 比增长 23.24%，国内市场规模增速始终领先于全球市场。预计 2022 年中国 MEMS 市场规 模将突破 1,000 亿元，2020-2022 年复合增长率为 19.06%。2021 年中国 MEMS 市场以国外 厂商为主，发达国家在 MEMS 芯片设计和制造领域技术先进，在产品性能和可靠性等方面 优势更为明显。

2.2MEMS惯性传感器市场规模持续增长，目前国产化率较低

应用场景丰富，惯性传感器是 MEMS 行业主要产品类型。MEMS 产品主要分为 MEMS 传感器和 MEMS 执行器，MEMS 传感器是用来检测物理、化学或生物现象的器 件；而 MEMS 执行器是用来产生机械运动、力和转矩的器件。MEMS 惯性传感器包括加 速度计、陀螺仪、磁力计、惯性传感组合，2021 年上述四类产品市场规模合计 35.09 亿美 元，占比 25.81%，是 MEMS 行业中的主要产品类型。

根据 Yole 发布的 Status of MEMS Industry 2022，2021 年世界 MEMS 惯性传感器市场 规模约 35.09 亿美元。其中，2021 年 MEMS 陀螺仪和 MEMS 加速度计市场规模达到 15.93亿美元，占全球 MEMS 行业总市场规模的 45.40%。根据头豹研究院公司发布的《2022 年 中国 MEMS 传感器行业概览》，2021 年中国 MEMS 惯性传感器市场规模约 136.00 亿元。2021 年高性能 MEMS 惯性传感器约占全球 MEMS 惯性传感器市场份额的 20%。根据 Yole 统计的数据，2021 年，全世界高性能 MEMS 惯性传感器市场规模约 71,000 万美元 （含 MEMS 惯性传感器系统）， 约 452,270 万元人民币，公司 2021 年惯性传感器销售收入 为 16,609.31 万元。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，市场份额前三的公司合计占有 50%以上的份额。

MEMS 陀螺仪在体积、成本等方面具有优势，在工业级应用领域使用广泛。市场现有 主流陀螺仪包括 MEMS 陀螺仪与激光陀螺仪、光纤陀螺仪（“两光陀螺”）。根据 Yole 发布 的 High-End Inertial Sensing 2022，高性能 MEMS 陀螺仪在工业级应用领域使用较为广泛， 占据了该应用领域 86%的市场份额，具体应用场景包括资源勘探、测量测绘、光电吊舱 等；两光陀螺则主要被应用于战术级、导航级和战略级应用领域。

2.3下游应用市场增长稳定，人形机器人市场带来新增量

MEMS 惯性传感器下游应用场景丰富。目前 MEMS 惯性传感器已被广泛应用于工业 与通信、高可靠、汽车电子、医疗健康、消费电子等多个领域。随着 MEMS 惯性技术的持 续进步，高性能 MEMS 惯性传感器应用逐渐拓展到无人系统、自动驾驶、高端工业、高可 靠等领域，而中低性能 MEMS 惯性传感器主要应用于消费电子和汽车等领域。实现导航定位与姿态控制，MEMS 惯性传感器被应用于无人机、机器人等无人系统。 无人系统是指具有一定自治能力和自主性的无人控制系统，它是人工智能、机器人技术以 及实时控制决策系统的结合产物。惯性传感器可以通过测量机器人的加速度和角速度来计 算出机器人当前的姿态和位置信息，从而实现其精确的导航定位和姿态控制。

特斯拉首款人形机器人“擎天柱”(optimus)将于 7 月 6 日至 7 月 8 日间在 2023 世界人 工智能大会上首次亮相，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，MEMS 惯性传感器是生产该类机器人的重要配件。根据 Yole 发布的 Status of MEMS Industry 2022 和 High-End Inertial Sensing 2022，2021 年全球无人系统领域中 MEMS 产品的市场规模为 40.26 亿美元，预计到 2027 年全球无人系 统领域中 MEMS 产品的市场规模将达 64.21 亿美元，2021-2027 年复合增长率为 8.09%。

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%。目前无 人机在中国的安防巡检、消杀作业、物流配送、宣传喊话、照明测温、农业植保等方面发 挥了重要的作用。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，发展潜力巨大。提高驾驶安全性、辅助 GPS 导航，MEMS 惯性传感器被应用于自动驾驶领域。现代 汽车系统已经搭载了多种 MEMS 惯性传感器，如陀螺仪、加速度计、磁力计和惯性测量单 元，以增强汽车的可靠性，提高驾驶的安全性。除此之外 MEMS 惯性测量单元正逐步被用 于自动驾驶并辅助 GPS 导航。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%，增长潜力巨大。

根据中商产业研究院数据，2017-2021 年我国无人驾驶市场规模由 681 亿元增至 2,358 亿元，年均复合增长率为 36.4%。中商产业研究院预测，2022 年我国无人驾驶市场规模可 达 2,894 亿元。公司在研项目“MEMS 惯性导航系统”应用于自动驾驶，预计 2023 年项目结 项后，公司在自动驾驶领域的占有率有望逐步提高。 测绘行业进入信息化测绘阶段，高精度 MEMS 惯性测量单元是信息化测绘体系的重 要支撑。除传统方式外，其他现代化测绘方式需要基于高精度惯性测量单元的飞行控制系 统或光学稳定系统支撑，以便于载具在动态过程中采集到清晰的图像。 根据中国地理信息 产业协会数据，2021 年我国地理信息产业总产值达到 7,524 亿元，总产值较上年增长 9.20%。预计未来高精度 MEMS 惯性测量单元将在信息化测绘体系中占据重要地位。

3依托技术实力，公司有望打开MEMS传感器广阔替代空间

3.1海外企业占据MEMS传感器主导地位

从竞争格局来看，目前全球 MEMS 惯性产品市场份额集中在 Honeywell、ADI、 Northrop Grumman/Litef 等海外行业巨头手中，CR3 达到 50%以上。依据 Yole，2021 年 Honeywell 的 MEMS 惯性传感器实现收入约 15.38 亿元，市场份额达到 34%，位居第一。随着下游行业对 MEMS 传感器在体积、性能、稳定性等方面的要求逐步升级，技术 差异在各厂商间逐步显现，海外龙头依托自身技术实力占据全球主要市场。Honeywell、 ADI 等海外龙头在 MEMS 传感器的结构设计、封装等环节均具备一定自身创新，例如， ADI 通过对于 MEMS 传感器封装技术的迭代，能够实现其在−40°C 至+125°C 温度范围内的 稳定工作，提升产品稳定性。

3.2公司技术实力比肩海外，有望受益于国产替代趋势

MEMS 惯性传感器的核心技术壁垒在于保持自身低成本、小体积、可批量生产优势的 前提下，达到传统惯性传感器的高精度。衡量 MEMS 传感器性能的主要指标有零飘稳定 性、标度因数精度、角度随机游走等，依据各项指标的范围区间，可将 MEMS 传感器划分 为消费级、战术级、导航级和战略级四大类别。公司的 MEMS 传感器涵盖消费级、战术级、导航级产品，关键参数比肩海外龙头。

依据公司招股说明书，公司陀螺仪 33 系列的零偏稳定性低于 0.1°/h，角度随机游走低于 0.05°/ √h，标度因数精度低于 100ppm，性能优于 Honeywell 激光陀螺仪 HG1700 型号和 Emcore 光纤陀螺仪 EG200 型号，性能接近 Honeywell 激光陀螺仪 HG5700 型号和 Emcore 光纤陀螺仪 EG1300 型号，但产品体积、重量和价格低于上述激光陀螺和光纤陀螺产品。从行业对比来看，公司的 MEMS 传感器在产品类别、技术路线、性能等级上均处于 国际领先水平，在海外巨头垄断全球大部分市场的背景下，公司国产替代空间广阔。我们 认为，伴随行业下游智能驾驶、机器人等新兴领域的逐步成长，公司有望依托自身的技术 实力迎来广阔的份额提升空间。

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