汽車電子控制系統普遍遵循感知→控制→執行的工作流程。傳感器作為感知單元獲取系統的工作狀態,控制單元處理傳感器信號并計算輸出控制指令,最終由執行單元完成相應動作。
以電動助力轉向系統(EPS)為例, 車輛運行過程中, 方向盤扭矩轉角傳感器監測方向盤轉角及扭矩信息,輪速傳感器監測車輪轉速, 控制器(ECU)通過 CAN 總線實時獲取傳感器信號, 并根據特定邏輯實時處理信號,計算得到一個理想的助力力矩, 最后通過 MOSFET 控制電機,實現助力效果。
電動助力轉向系統(EPS)工作原理
汽車動力、底盤、車身、電氣四大系統中,絕大部分的電子控制具備類似的工作原理,從感知、控制到執行環節,半導體器件無處不在,包括感知系統的傳感器,控制環節的微控制器(MCU)、通信芯片(CAN/LIN 等)、模數轉換器(A/D),執行環節的功率器件(MOSFET、 IGBT、 DCDC)等。其中傳感器更是汽車的機會所在。
汽車傳感器可分為車輛感知、 環境感知兩大類。動力、底盤、車身及電子電氣系統中的傳感器屬于車輛感知范疇, ADAS 以及無人駕駛系統中引入的車載攝像頭、毫米波雷達、激光雷達等屬于環境感知范疇。本文重點介紹車輛感知傳感器,環境感知傳感器將在后續專題中介紹。
按照工作原理,傳感器主要可分為 MEMS、磁、化學、溫度四大類,我們統計傳統汽油車上 MEMS 傳感器超 50 個, 磁傳感器超過 30 個,合計占比約 90%。
每一類傳感器的競爭格局普遍集中度較高,主流企業一般在 5 家左右,比如 MEMS壓力傳感器供應商主要為 Bosch、 Sensata、 Infineon、 NXP、 Denso,磁傳感器供應商主要是 NXP、 Infineon、 Allegro、 TDK-Micronas、 Melexis,氣體傳感器供應商主要是Bosch、 NTK。
傳感器企業中,既有 Bosch、 Infineon、 NXP 這些巨頭, 產品線齊全,產業鏈完整,從芯片設計、生產,到傳感器產品的研發、配套,均具備很強的能力;也有 Allegro、Melexis、 ST、 NTK 等專注在部分領域或產業鏈環節,規模相對適中,同樣具備很強的市場競爭力。
不同原理傳感器主要供應商情況
據我們統計,目前一臺中高配汽油車擁有超過 90 個傳感器,單車價值量超過 2000元。其中動力傳動系統 45-60 個左右,單車價值 1000-1700 元;底盤安全系統 30-40 個,單車價值 500-1000 元;車身系統超過 20 個,單車價值至少 200-600 元。
傳統汽油車(中高配) 主要傳感器種類及個數匯總
動力系統:需要進排氣壓力類、冷卻液/燃油/機油溫度類、空氣流量、曲軸/凸輪軸位臵及轉速、爆震、氧傳感器等多類型傳感器同時監測發動機運行狀態,我們估計所需傳感器數量為 30-40 個。從價值量來看, 轉速及位臵類磁傳感器大多在 10-30 元范圍,低中壓 MEMS 15-30 元,熱敏元件普遍 5-10 元,氣體類、高溫、高壓類技術壁壘較高,比如尾氣壓差 GPF、排氣溫度傳感器大約 50-60 元, 氧傳感器大約 100-150 元。
傳動系統:涉及到離合器和變速器等復雜機械工況,需要離合器/變速器齒輪、變速器檔位等位臵傳感器、輸入/輸出軸轉速傳感器以及液壓油/冷卻液溫度傳感器等多種類型的傳感器,我們估計大約 15-20 個。
底盤及車身安全系統:傳感器遍布制動系統、轉向系統、車身穩定系統及安全氣囊系統中,我們估計共有 30-40 個。比如,加速度/角速度傳感器廣泛應用于安全氣囊系統、ESP 電動助力轉向系統、慣導模塊系統中。
車身舒適性系統:包括雨量傳感器、日照傳感器、雨刷電機/車窗升降電機轉子位臵傳感器、空調系統傳感器等,我們估計會超過 20 個,普遍單價較低。
磁傳感器:新場景、新技術
目前磁傳感器有四代技術, 分別為霍爾效應、 AMR(Anisotropic magnetoresistance effect)、 GMR(Giant magnetoresistance effect)、 TMR(Tunnel magnetoresistance effect),主要用于測量運動量,具體產品形式為速度傳感器、 線性及角度位臵傳感器、電流傳感器等。
磁效應傳感器技術更新換代方向
磁傳感器應用場合
縱觀整條產業鏈, 磁傳感器芯片競爭格局十分集中,全球 5 家芯片供應商 Allegro、TDK、 Melexis、 Infineon、 NXP 幾乎壟斷市場;相比較而言, 全球汽車磁傳感器供應商相對分散, Bosch、 Delphi、 Conti、 Denso 等眾多 Tier1 均有相應產品系列,與具體應用的汽車電子系統為 OEM 統一配套。
汽車磁傳感器產業鏈主要廠商
對于磁傳感器來說, 我們估計芯片的成本占比超過 60%(磁性元件通常與 ASIC 封裝在一起),傳感器供應商在產品端二次開發的空間被壓縮,導致產品趨于同質化,因此與整車廠的配套關系尤為關鍵,其中產品品質、價格、服務是制勝要素。
我們認為芯片主導了磁傳感器的發展趨勢,集成度越來越高:1)磁性元件與 ASIC集成:從多芯片到單芯片的集成封裝;2)雙傳感器集成:EPS 等功能安全等級高的系統,對傳感器冗余要求高,通常配備兩個轉矩、踏板位臵傳感器,雙傳感器集成封裝有助于縮小尺寸、降低成本。
(一)霍爾傳感器:技術、市場成熟,關注 3D 霍爾和電流
目前汽車上應用的磁傳感器大多基于霍爾效應的原理,簡稱為霍爾傳感器。主要用來測量運動量,如位臵、角度、速度、電流等, 分為霍爾開關、位臵霍爾(線性/角度/3D)、轉速霍爾、電流霍爾及導航系統磁力計等類型。
霍爾傳感器的技術以及產品應用已十分成熟, 平均每輛汽油車 35-50 個,單車價值量 500-1200 元。
我們認為需求增長主要來自 3 個方面:
1、汽車電子配臵不斷提升,比如電動助力轉向(EPS)、電子踏板、電動座椅等;
2、 3D 霍爾的應用,主要產品為旋鈕式換擋器、 電子節氣門閥位臵傳感器、 EGR 閥位臵傳感器等, 從高檔車向經濟型車不斷滲透。
3、新能源汽車中的電流傳感器,隨全球市場,同步放量。
全球主流的汽車霍爾傳感器供應商主要有 Bosch、 Denso、 Continental、 Valeo 等眾多 Tier1,普遍從 Melexis、 Infineon、 TDK-Micronas 等芯片廠商處采購磁傳感器芯片,根據自身電控系統要求來設計傳感器產品,最終大多以系統的形式供應給 OEM。而Sensata 則是一個特例,不以系統的形式配套,而是僅將單個傳感器產品出售給 OEM。
霍爾傳感器的測量原理?;魻栃侵府旊娏魍ㄟ^磁場中的霍爾元件時,磁場會對霍爾元件中的電子產生垂直于電子運動方向的作用力,使得在垂直導體與磁感線方向正負電荷聚集,形成霍爾電壓?;魻杺鞲衅鞯臏y量原理是運動切割磁感線引起磁場以及感應電流的變化,最終導致霍爾電壓的變化,依據該變化來探測目標的運動狀態變化。
霍爾效應原理圖
(二)xMR 磁阻:性能出眾,開始嶄露頭角
AMR、 GMR、 TMR 均基于磁阻原理,作為下一代磁傳感器技術,憑借性能優勢,滲透率正日益提升,主要磁傳感器芯片廠商均有所布局。
霍爾、 AMR、 GMR 及 TMR 技術參數對比
各主流廠商技術路線匯總(紛紛布局 TMR)
目前 AMR/GMR 技術已經在輪速、方向盤轉角/扭矩、電子節氣門位臵、曲軸和凸輪軸轉速等傳感器領域得到規?;瘧?, 我們估計 TMR 有望于未來 2 年在電動助力轉向(EPS)系統中開始切入。
傳感器廠商中, Conti 及 Denso 大力推廣 xMR 技術, Conti 采購 NXP 芯片,將 AMR技術引入大部分產品線,而 Denso 依靠其在霍爾傳感器領域豐富的產品經驗,自制 AMR芯片以開發新一代傳感器。目前來看, AMR 傳感器配套的 OEM 以美系、日系為主。
從芯片廠商的技術路線來看, xMR 領域布局各有側重。NXP 在 AMR 領域優勢顯著,2015 年其 AMR 芯片市占率 70%, Allegro 及 Infineon 有小批量的 GMR 芯片出貨,而TDK 依靠傳統磁頭業務 TMR 技術積淀深厚。
TMR 傳感器的性能提升十分顯著,利用磁性多層膜材料的隧道磁電阻效應,與霍爾元件、 AMR、 GMR 相比, 優勢突出:
第一, 溫度性能好,前端模塊電鍍了納米厚度的氧化層, 而不是半導體;
第二, 電流功耗小,從霍爾的 5-20mA 減少到 μA 級別;
第三, 敏感性很強,規模上量后成本更低, 霍爾元件需要用釹鐵硼等強力磁鐵。
TMR 傳感器將憑借突出的產品性能, 在高要求應用場景替代霍爾傳感器:
1、 角度、轉速、位臵類傳感器:包括 BLDC 轉子位臵、方向盤轉角、輪速、節氣門位臵、曲軸/凸輪軸角度等功能安全等級要求非常高的應用場合。
2、 液位傳感器:TMR 取代干簧管, 干簧管容易破裂、 一致性差、 成本較高, TMR靈敏度高、成本低、克服破碎問題。
干簧管與 TMR 液位傳感器對比
MEMS:考究工藝,技術迭代
MEMS 傳感器(Micro-Electro-Mechanical System) 是一個將微型機械結構、微型傳感器、微型執行器、信號處理和控制電路以及接口、通信和電源模塊都集成于芯片上的微機電系統,在汽車上廣泛應用于壓力類以及運動類傳感器。
MEMS 芯片模組的構成
根據 Bosch 估計, 目前一輛汽車上安裝有超過 50 個 MEMS 傳感器, 我們估計單車價值量 500-1000 元。應用較多的是壓力傳感器、 加速度計、陀螺儀及磁力計等慣導系統傳感器。這些產品雖都采用微機電系統封裝,但對應原理各不相同。
汽車上有超過 50 個 MEMS 傳感器(Bosch)
MEMS 傳感器的優勢非常顯著,高集成、小尺寸、低成本,已經實現全自動化控制,適合大規模批量生產, 1995 年由博世量產,目前在汽車行業已經獲得大規模應用, 根據 IHS 估計, 汽車行業 MEMS 持續保持 3.3%的穩定增長水平。
汽車行業 MEMS 傳感器銷售額保持穩定
從行業格局來看, Bosch、 ST、 TI 在產品線布局、市場占有率方面都占據絕對領導地位;AKM 等磁傳感器廠商從電子羅盤切入;MEMSIC、 ADI 則一直專注包括汽車加速度計、陀螺儀、磁力計在內的慣性模塊 IMU;TDK 先后收購壓力傳感器公司 EPCOS、慣性傳感器公司 Invensense、 Tronics 等,補充 MEMS 產品線。
我們估計的汽車行業不同 MEMS 平均單價對比(美元)
與數字 IC 不同, MEMS 芯片對電特性和機械特性要求都很高, 對于傳感器供應商來說,芯片能力和封裝工藝都是核心技術。我們估計 MEMS 芯片與 ASIC 的成本合計占比超過 60%。同時, 封裝需要考慮溫度、化學、應力等因素,對傳感器性能也有比較大的影響。
MEMS 傳感器產業鏈
以 MEMS 壓力傳感器的制造過程為例,需要在硅片上通過氮化硅薄膜熱沉積、光刻、金屬離子注入等工藝制備出壓力敏感電阻與金屬的互連引線后,在硅片背面進行各向異性濕法腐蝕,通過調整腐蝕速率和時間來控制壓力敏感膜的厚度,最后用玻璃進行鍵合作為芯片的支撐架構。我們估計需要 7-8 層襯底,需要一層一層去做沉積、光刻、注入、腐蝕等過程,對溫度控制精度、應力的要求非常高。而且襯底不僅是硅,還有金屬、塑料、陶瓷、聚合物等。
縱觀整條產業鏈, 我們發現 MEMS 以及 ASIC 芯片的競爭格局相對集中,主要供應商有 Bosch、 Sensata、 NXP(Freescale)、 Denso、 Infineon、 ADI 等;傳感器產品供應商更為分散,主流企業包括 Bosch、 Sensata、 Denso、 Conti、 Delphi、 TE、 Amphenol等。
其中 Bosch 具備全產業鏈能力, 采用 IDM 模式, 從晶圓廠到最終的汽車電子系統均自行生產;Sensata 具備芯片設計能力以及傳感器產品的開發制造能力,但采用Fabless 模式, 芯片全部由晶圓廠代工;其余的 NXP、 Infineon、 ADI、 ST 等芯片廠商則結合 IDM 及 Fabless 兩種模式,根據產品線的不同靈活布局.
MEMS 工藝基本流程圖
(一)壓力傳感器:技術成熟,中國市場快速增長
壓力 MEMS:大多基于硅的壓阻效應,壓力作用于硅薄膜引起 4 個電阻應變片電阻的變化,惠斯頓電橋輸出與壓力成正比的電壓信號,適用于中低壓場景,如發動機進氣歧管、胎壓檢測系統 TPMS、真空度、油箱壓力等。中、高壓場合多采用陶瓷電容的技術路線。
硅壓阻式壓力 MEMS 工作原理
汽車 MEMS 壓力傳感器技術已十分成熟, 汽油車安裝數量普遍在 15-20 個左右,單車價值 300-500 元,主要集中在動力傳動及排放系統。
汽油車 MEMS 壓力傳感器
從市場需求看,歐美日等發達市場趨于平穩,相比較而言中國市場正快速增長,主要有兩個原因:一是 2020 年 1 月 1 日起所有乘用車強制安裝 TMPS,需要增加 4 個胎壓傳感器,單車價值 100-120 元左右, 二是國六排放標準于 2020 年在全國范圍內推廣,需要增加 4 個左右壓力傳感器,單車價值 100-120 元左右。
國六新增傳感器(乘用車)
(二)運動類傳感器:無人駕駛推動精度、 集成度大幅提升
一輛乘用車普遍安裝運動類傳感器 10-15 個,平均單價 20 元,對應單車價值量200-300 元,主要用于監測車身姿態,如車身的加速度、角速度,為安全氣囊、車身穩定控制(ESP)等汽車電子系統提供信號輸入。
汽車運動類傳感器的需求將小幅增加, 我們估計復合增速不超過 5%, 主要受益全球尤其發展中國家,汽車安全氣囊、 ESP 配臵比例提升以及功能不斷完善,如側面氣囊的引入將增加 4 個加速度計和 2 個壓力計,車外行人氣囊的引入將增加 1 個壓力計。
安全氣囊系統傳感器分布(紅色加速度類,綠色壓力類)
目前車輛上常用 ESP 系統的 MEMS 加速度計、陀螺儀來進行慣性導航,精度較差,無法滿足無人駕駛的舒適性要求,精度亟待提升,同時為了降低成本,集成度也越來越高。
1、 加速度計、陀螺儀、地磁力計集成封裝,即從獨立的 3 軸傳感器到兩兩封裝形成 6 軸電子羅盤 e-compass 或 6 軸 IMU 模塊,再到共同集成為 9 軸 IMU模塊,有些甚至還將壓力傳感器封裝進來成為 10 軸 IMU;
2、 與全球衛星導航系統 GNSS、激光雷達等共同融合用于無人駕駛系統中的車輛精確定位,精度要求高達厘米級別。根據 iHS Markit, L4/L5 級別 IMU 中對陀螺儀的零偏不穩定性要求范圍在1°/h-0.1°/h,而單軸價格在 10-100 美元的水平(三軸 30-300 美元),考慮集成加速度計、部分廠商集成磁力計,我們估計 IMU 價格至少是百美元的量級。
我們認為未來無人駕駛 IMU 行業將存在兩方力量:
一方面,博世、 MEMSIC(Aceinna)等傳統 MEMS 廠商不斷提升 IMU 系統精度,博世在今年慕尼黑 Electronica 電子展上最新推出的 SMI230 六軸慣性傳感器,零偏不穩定性甚至優于 NovAtel 為百度 Apollo 提供的 IMU-IGM-A1。
另一方面,戰術級 IMU 從軍事領域滲透至智能駕駛領域,但仍價格高昂,比如 ADI公司戰術級 IMU 產品 ADIS16497 單價超過 1700 美元(>1000 只), 我們判斷在規?;瘧弥叭源嬖诰薮蟮慕祪r訴求。
加速度 MEMS:基于牛頓第二定律,通過在加速過程中對質量塊對應慣性力的測量來獲得加速度值。采用電容式、壓阻式或熱對流原理,分為低 g(重力加速度)和高 g兩大類,區別在于測量的加速度范圍不同, ±2g~±24g 等低/中 g 傳感器用于主動懸架、ESP、側翻、導航等非安全類系統, ±200g 等高 g 傳感器用于氣囊等安全系統。
電容式 MEMS 加速度計工作原理
角速度 MEMS/陀螺儀:基于 Coriolis 力原理:一個物體在坐標軸中直線移動時,假設坐標系旋轉,物體會受到一個垂直的力和垂直方向的加速度。MEMS 陀螺儀通常安裝兩個方向的可移動電容板,徑向電容板加振蕩電壓迫使物體作徑向運動,而當旋轉時,橫向電容板能夠測量由于橫向 Coriolis 運動帶來的電容變化,從而計算出角速度。最多可測量 x/y/z 三軸角速度,用于側翻、車身穩定控制系統、慣性導航 IMU 等。
MEMS 陀螺儀工作原理
磁力計:運動過程中地磁場改變磁力計主磁場方向,從而引起導電薄膜內磁場方向與電流夾角值變化,而夾角的變化與電阻值呈線性關系,通過換算可以確定與地磁場的相對位臵來進行定位。磁力計主要與加速度計、陀螺儀一起,應用于慣性導航系統中(Dead Reckoning), 用于在 GPS 信號缺失時,通過測量與地磁場的相對位臵來判斷汽車的航向角及姿態。磁力計基于磁效應,采用 MEMS 工藝,由于霍爾效應靈敏度難以達到要求,普遍應用 AMR 來感應地磁場。
MEMS AMR 磁力計工作原理
氣體傳感器前裝空白,
溫度傳感器國產見成效
汽車中一般設臵前氧和后氧兩個氧傳感器,單價在 150 元左右。汽車氧傳感器具備極高的技術壁壘,全球市場主要被博世、 NTK 等外資壟斷, 目前博世的市場份額超過85%,本土傳感器供應商集中在國內外的售后市場。
前氧傳感器檢測混合排氣中氧的含量, 并反饋給發動機 ECU 修正噴油量,控制混合氣的空燃比在理論值附近,使三元催化達到效率最高。后氧傳感器檢測催化轉化后混合氣體中的氧含量,用來判定三元催化轉化器是否失效。
氧傳感器工作原理
從成本結構看, 我們估計芯片采購大約 25 元,封裝、組裝后成本大約 50 元,對應傳感器的毛利率在 70%左右。芯片的成本占比并不高,是傳感器的核心壁壘。以 FAE的陶瓷芯片為例,需要 12 層的加工工藝,高溫燒制工藝要求極高。
氧傳感器構造
(一)氮氧化物傳感器:針對柴油機市場,價值量高
氮氧化物傳感器主要應用在柴油車后處理 SCR 系統(Selective Catalytic Reduction System),用于檢測尾氣催化還原之后 NOx的含量是否滿足排放要求。
NOx 傳感器,與氧傳感器類似,核心壁壘在陶瓷芯片,目前全球前裝市場被大陸、NTK、博世等外資壟斷,每個車上 1 只,單價 600 元左右,我們估計毛利率超過 50%。
氮氧傳感器長期工作在高溫惡劣工況下, 每 6000 小時需要更換, 對應商用車平均1-2 年,乘用車平均 8-10 年。
國內傳感器供應商集中在售后市場,其中溫州百岸引入德國 KEKO 的高溫共燒陶瓷(High Temperature co-fired Ceramic, HTCC)生產設備,并與中國科學院和上海交通大學合作, 目前已成長成為全球第一的 NOx 傳感器后市場供應商。
SCR 系統工作原理
(二)溫度傳感器:單價較低, 國產化程度較高
汽車上普遍用熱敏電阻來測量溫度,可分為 PTC 和 NTC 兩類,汽油車單車用量 5-10個,純電動汽車在 15-20 個, 主要企業包括 TDK(EPCOS)、 Amphenol、 TE 等,普遍具備熱敏電阻自制能力,國內企業華工高理、匯北川同樣進入前裝體系,并批量供貨,但熱敏電阻采購外資為主,如 Murata、 Semitec。
NTC:電阻隨溫度升高而降低,主要用來測量氣體、液體、環境溫度,包括冷卻液、進氣管、空調蒸發器出口、車內外等溫度檢測, 基本在 200℃以下,平均單價在 5-10 元。
PTC:超過一定溫度時,電阻明顯增大, 主要用于過流保護、溫度限制、加熱等場景,如電機保護傳感器,單價與 NTC 相當。
面對高溫場合,如發動機排氣歧管、三元催化器溫度高達 800℃以上, 傳統的熱敏電阻無法滿足要求,通常采用鉑電阻溫度傳感器進行測量,我們估計單價在 50 元左右,汽油、 柴油車單車用量分別為 1、 4 個, 全球市場基本被 Sensata、 NTK、 Denso 壟斷,國內企業尚不具備前裝大批量供貨能力。
純電動汽車:
電氣化帶動磁傳感器需求旺盛
與汽油車相比,純電動汽車的動力系統更加簡單,電氣化程度更高,傳感器的類型和數量均有不小的變化。
總的來說,我們估計動力傳動系統的傳感器數量從 45-60 個減少至 20-35 個, 單車價值量從 1000-1700 元降至 300-800 元,大規模放量后,有可能降至 500 元以下,主要為電流和溫度兩大類傳感器。
1)磁傳感器:發動機、變速器中 10-20 個位臵/轉速類傳感器基本不再需要, BEV新增電流傳感器 10 個左右。
2) MEMS:發動機、變速器中 10 多個壓力 MEMS 不再需要, 底盤系統中真空助力泵壓力傳感器 BEV 也不需,而加速度、角速度等慣性傳感器不受影響。
3)化學類:汽油發動機中氧傳感器、爆震傳感器、 空氣/燃料流量傳感器等 5 個左右高價值量的化學類傳感器不再需要, 總價值量超過 300 元。
4)溫度:發動機、變速器中有 5-10 個 NTC, 而 BEV 中電池包 10-20 個 NTC,電機 1-2 個 NTC;而高溫鉑電阻傳感器不再需要。
插電混動汽車中動力傳動系統對傳感器的需求
(一)電流傳感器:受益電動車市場景氣度高
電動汽車上電流傳感器用于測量電氣系統的電流大小,單車用量 10 個左右, 我們估計目前總價值 300-400 元(小批量單價高)。
電流傳感器可分為兩種類型:一種是霍爾式電流傳感器,測量電池包、電機控制器的電流,單價較高,單車用量 5 個左右;另一種是電流互感器 CT,測量 OBC、 DCDC的電流,單價較低,單車用量 6 個左右。
從競爭格局看, Lem、 Melexis、 Allegro、 Honeywell 是電動汽車電流傳感器的主流競爭者,國內的電動汽車上的霍爾式電流傳感器大部分采用萊姆 Lem,還有部分采用Allegro、霍尼韋爾 Honeywell 等國外廠商的產品。而 TMR 領域將成為電流傳感器下一個競爭領域,各廠商都處于積極布局的階段。
霍爾式電流傳感器有開環和閉環兩種:
開環式由磁芯、霍爾元件和放大電路構成,原邊導體流過電流時,磁芯將導體周圍磁場聚集在開口處,開口處的霍爾元件產生同比例的電壓信號,放大后進行測量;而閉環在開環基礎上多了副邊的補償繞組,放大電流會將電流信號再給到副邊繞組,產生與原邊電流磁場大小相同、方向相反的磁場,通過這一負反饋使磁通量為零。
閉環與開環相比,優點在于響應時間更快、帶寬更寬,而且不受磁芯非線性和磁滯效應影響,線性度和精度更優越,精度可達 0.2%。缺點在于需要纏繞副邊繞組,成本高,且線圈纏繞對生產要求高。
霍爾電流傳感器與電流互感器 CT 相比優勢體現在各個方面:
1) CT 只能測量交流電,測量頻段比霍爾式窄;
2)交流 CT 如果開路會產生高電壓,有可能擊穿絕緣電路,因此二次側必須短接;而霍爾式不必短接;
3) CT 易受電流畸變、多次諧波、非正弦波等影響,精度低于霍爾式;
4)霍爾式線性度、動態性能、響應時間、體積上都有優勢?;魻柺街鸩饺〈?CT 的份額是一大趨勢。
TMR 技術在磁傳感器領域興起變革已成定局,電流傳感器也不例外。TMR 基于磁阻效應的原理測量電流, 不僅體積大大減小,而且帶寬高,響應時間快、溫度特性好。我們認為電機控制器、車載充電機等功率模塊向 SiC 路線轉變是長期趨勢。
傳統的Si 基 MOSFET 適宜于大多數頻率范圍的低功率控制場合,而 IGBT 由于開關頻率只有10k,僅適用于低頻高壓范圍。而 SiC Mosfet 開關頻率高達 100-200k, 適宜于較高頻段的全功率范圍,而且具備高功率密度、低功率損耗及良好的高溫穩定性。由于 SiC 功率模塊的開關頻率是傳統 IGBT 10-20 倍,對電流傳感器的響應速度要求很高,霍爾式無法滿足要求,所以 SiC 路線與 TMR 將成為相輔相成的長期趨勢。
我們對中國汽車傳感器的未來保持樂觀態度,并判斷在所有汽車半導體細分行業中最先取得突破,主要五點原因:
1、 投資規模適中, 我們估計 1 種傳感器研發、生產等全產業鏈累計投資額約 10億元;
2、 市場技術演變緩慢, 國內龍頭已研發儲備 5-8 年,臨近突破;
3、 國內需求旺盛,貿易戰激發整車廠培育本土供應商的強烈意愿;
4、 人才儲備充足,海外巨頭培育了一批從研發到銷售的本土人才;
5、 消費級的供應鏈已趨于完善,下一步提升至汽車級。
對于中國本土汽車傳感器供應商,我們也看到非常清晰的成長路徑。
目前國內汽車傳感器正處高速發展前期,尤其國六排放標準的實施,為本土企業提供了巨大的機遇, 我們判斷本土傳感器廠商處于開始進入到 OEM 前裝配套體系的階段,并拿到量產項目,開始搶占外資品牌的市場份額。
考慮國內的現狀,我們認為本土傳感器供應商應該從產品入手,類似森薩塔的模式,依托既有的客戶關系,靠性價比,做大銷售規模(3-5 億元),初步掌握芯片設計能力,然后通過并購擴充產品線,類似 TDK 的模式,形成技術協同、供應鏈協同、客戶協同,完善芯片能力,最后評估建設芯片生產能力的必要性,相對來說 MEMS 的必要性更強,偏 IC 的芯片必要性較弱。
編輯:jq
-
芯片
+關注
關注
455文章
50714瀏覽量
423158 -
MOSFET
+關注
關注
147文章
7156瀏覽量
213150 -
TDK
+關注
關注
19文章
692瀏覽量
79301 -
變速器
+關注
關注
5文章
317瀏覽量
34324
原文標題:分析 | 一文看懂汽車傳感器市場
文章出處:【微信號:wc_ysj,微信公眾號:旺材芯片】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
發布評論請先 登錄
相關推薦
評論