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認(rèn)證類型：個人認(rèn)證

認(rèn)證主體：王**（實名認(rèn)證）

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1、引言2022 年 6 月 23 日下午，馬斯克在接受彭博社采訪時稱“人形機(jī)器人Tesla Bot-Optimus（擎天柱），將在 9 月 30 日的特斯拉 AI 日活動上面世”，并最早將于 2023 年投入生產(chǎn),意在代替部分危險、重復(fù)性勞動以及填補(bǔ)勞動力缺口。馬斯克表示，在未來人形機(jī)器人“擎天柱”業(yè)務(wù)條線比特斯拉汽車更重要、更值錢。受此消息催化， 6 月 23 日以來，機(jī)器人指數(shù)在近一個月取得 18超額收益。圖表 1：6 月 23 日以來機(jī)器人指數(shù)取得 18 超額收益機(jī)器人指數(shù)收益率滬深300收益率20.0%15.0%10.0%5.0%0.0%-5.0%來源：，我們在 7 月 10 日發(fā)布報告

2、人形機(jī)器人即將推出，產(chǎn)業(yè)鏈未來可期新興產(chǎn)業(yè)研究系列專題，截至 2022 年 7 月 28 日機(jī)器人指數(shù)上漲超過 10，取得 13的超額收益。本篇報告主要挖掘上游零部件的潛在投資機(jī)會。人形機(jī)器人或帶動上游核心零部件發(fā)展人形機(jī)器人或帶來機(jī)器人上游核心零部件投資機(jī)會。參考工業(yè)機(jī)器人零部件及 特斯拉公布的人形機(jī)器人技術(shù)細(xì)節(jié)和應(yīng)用場景，人形機(jī)器人可能受益的環(huán)節(jié)有減速器、電機(jī)、結(jié)構(gòu)件、半導(dǎo)體芯片及器件、傳感器、面板玻璃和材料等。圖表 2：人形機(jī)器人上游核心產(chǎn)業(yè)鏈圖譜來源：Wind，成本構(gòu)成方面，工業(yè)機(jī)器人的核心零部件主要為減速器、伺服系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，分別為 32、22和 12，成本占比超過 65。我們判斷

3、人形機(jī)器人零部件中減速器的價值量較大。圖表 3：工業(yè)機(jī)器人成本構(gòu)成中，上游核心零部件占比超過 65932251222減速器 伺服系統(tǒng)控制系統(tǒng)本體其他前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，減速器：機(jī)器人成本占比最高的零部件減速器產(chǎn)品主要可分為 RV 減速器、諧波減速器、擺線針輪行星減速器和精密行星減速器。減速器的作用是連接動力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中間機(jī)構(gòu)，具有匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，減速器將電機(jī)等高速運轉(zhuǎn)的動力通過輸入軸上的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達(dá)到減速的目的。目前工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)器人主要使用 RV 減速器和諧波減速器，根據(jù)兩者的特點各有不同的應(yīng)用位置。圖表 4：減速器產(chǎn)品分類圖表 5：RV 減速器與諧波減速器的應(yīng)用位

4、置來源：2022 中國工業(yè)機(jī)器人市場研究報告來源：2022 中國工業(yè)機(jī)器人市場研究報告RV 減速機(jī)與諧波減速機(jī)均可應(yīng)用于人形機(jī)器人的不同部位。RV 減速器的特點是擁有較高的傳動效率、輸出扭矩和扭轉(zhuǎn)剛性，通常應(yīng)用于機(jī)器人的腿部、腰部和肘部等承重關(guān)節(jié)；諧波減速器的特點是噪聲小、體積小、重量輕、運動精度高，主要應(yīng)用于輕型、小型工業(yè)機(jī)器人的末端部位。對于人形機(jī)器人來說，在進(jìn)行搬運物品時，承重較大的腰部、腿部等關(guān)節(jié)處可配置 RV 減速器，而進(jìn)行精細(xì)化操作時，機(jī)器人的小臂和腕部可配置諧波減速器。圖表 6：RV 減速器與諧波減速器對比項目RV 減速器諧波減速器背向間隙60 arc sec20 arc sec

5、傳動效率8075溫升4540噪聲70db60db減速比30-192.430-160額定轉(zhuǎn)矩下使用壽命6,000h8,000h額定輸出轉(zhuǎn)矩101-6,135 Nm6.6-921 Nm扭轉(zhuǎn)剛性20-1,176 Nm/arc min1.34-54.09 Nm/arc min技術(shù)特點通過多級減速實現(xiàn)傳動，一般由行星齒輪減速器的前級和擺線針輪減速器的后級組成，組成的零部件較多通過柔輪的彈性變形傳遞運動，主要由柔輪、剛輪、波發(fā)生器三個核心零部件組成。與 RV及其他精密減速器相比，諧波減速器使用的材料、體積及重量大幅度下降產(chǎn)品性能大體積、高負(fù)載能力和高剛度體積小、傳動比高、精密度高應(yīng)用場景一般應(yīng)用于多關(guān)節(jié)機(jī)

6、器人中機(jī)座、大臂、肩部等重負(fù)載的位置主要應(yīng)用于機(jī)器人小臂、腕部或手部終端領(lǐng)域汽車、運輸、港口碼頭等行業(yè)中通常使用配有 RV 減速器的重負(fù)載機(jī)器人3C、半導(dǎo)體、食品、注塑、模具、醫(yī)療等行業(yè)中通常使用由諧波減速器組成的 30kg 負(fù)載以下的機(jī)器人價格區(qū)間5,000-8,000 元/臺1,000-5,000 元/臺來源：綠的諧波招股說明書，減速器行業(yè)情況介紹根據(jù)中國通用機(jī)械工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2020 年中國減速機(jī)產(chǎn)量達(dá)到 917 萬臺，較 2013至 2018 年的平均值增長近 54。除此之外，近年來諧波減速機(jī)規(guī)模呈現(xiàn)平穩(wěn)增加的態(tài)勢，2020 年諧波減速機(jī)規(guī)模達(dá) 12.6 億元。根據(jù)“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)

7、發(fā)展規(guī)劃，到 2025 年，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)營業(yè)收入年均增速超過 20。我們預(yù)計到 2025 年我國機(jī)器人諧波減速機(jī)規(guī)模有望達(dá)到 31.4 億元。圖表 7 ： 國產(chǎn)減速機(jī)產(chǎn)量近兩年得到大幅提升（單位：萬臺）圖表 8：近 7 年中國機(jī)器人諧波減速機(jī)規(guī)模平穩(wěn)增加（單位：億元）10008006004002000減速機(jī)產(chǎn)量增長率（）1234567860.0040.0020.000.00-20.001412.611.4310.3210.916.114.014.631210864202014201520162017201820192020來源：中國通用機(jī)械工業(yè)協(xié)會，來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院國內(nèi)減速機(jī)行業(yè)領(lǐng)先公司側(cè)重

8、點有較大差別。綠的諧波主要專注于精密諧波減速機(jī)的開發(fā)及其銷售工作，是中國第一家成功量產(chǎn)諧波減速機(jī)的企業(yè)，打破了國外企業(yè)長久以來的壟斷地位。而國茂股份專注于齒輪減速機(jī)、行星減速機(jī)領(lǐng)域和提供一體化的減速電機(jī)設(shè)備，即減速器+電機(jī)機(jī)電一體化。寧波東力主要生產(chǎn)專用齒輪箱、非標(biāo)齒輪箱、標(biāo)準(zhǔn)減速機(jī)、傳動裝置、特種高效電動機(jī)等設(shè)備。中技克美以諧波減速機(jī)為其主要產(chǎn)品，而香農(nóng)芯創(chuàng)、昊志機(jī)電也同樣擁有諧波減速機(jī)產(chǎn)品構(gòu)成。圖表 9：國產(chǎn)減速機(jī)廠商可制造不同類型的減速機(jī)iFinD、公司年報，行業(yè)整體進(jìn)入投資積累階段，非流動性資產(chǎn)逐年提高。從 2017 年到 2021 年，綠的諧波、國茂股份、昊志機(jī)電等國內(nèi)減速機(jī)行業(yè)領(lǐng)先

9、企業(yè)均處于加大固定資產(chǎn)投資的階段，固定資產(chǎn)的投資將有助于企業(yè)未來產(chǎn)能釋放，進(jìn)一步提高國產(chǎn)減速機(jī)的供給量和市場占用水平。從圖表中我們可以看到綠的諧波、國茂股份、中大力德、香農(nóng)芯創(chuàng)等在去年均有超過 30%的增速，處于較高的增長水平。圖表 10：國內(nèi)減速器廠商處于投資積累階段，非流動性資產(chǎn)逐年提高（單位：萬元）300000250000200000150000100000500000綠的諧波 國茂股份 中大力德 中技克美 香農(nóng)芯創(chuàng) 昊志機(jī)電 寧波東力 恒豐泰20172018201920202021iFinD、公司年報，行業(yè)內(nèi)公司利潤率逐年提升，國產(chǎn)減速機(jī)表現(xiàn)良好。國內(nèi)減速機(jī)行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)近 5 年利潤均

10、有較大幅度提升，整體表現(xiàn)良好，其中綠的諧波、昊志機(jī)電等公司去年均實現(xiàn)凈利潤增長超過 100%，凈利潤的快速增長意味著公司前期投資已經(jīng)逐漸得到回報，國產(chǎn)減速機(jī)的質(zhì)量也得到了其他企業(yè)的認(rèn)可，隨著減速機(jī)需求的進(jìn)一步提升，行業(yè)內(nèi)公司的利潤率有望保持較高增長。圖表 11：綠的諧波、國茂股份等公司表現(xiàn)出色，實現(xiàn)凈利潤大幅增長（單位：萬元）50000400003000020000100000綠的諧波 國茂股份 中大力德 中技克美 香農(nóng)芯創(chuàng) 昊志機(jī)電 恒豐泰-10000-2000020172018201920202021iFinD、公司年報，諧波減速器市場格局方面，內(nèi)資企業(yè)滲透率逐漸提升。日企哈默納科和電產(chǎn)新

11、寶在 2021 年合計市占率為 43.9。較 2020 年下滑 2.1 個百分點。內(nèi)資企業(yè)綠的諧波在近兩年國內(nèi)市占率位于行業(yè)第 2 名，2021 年占比（24.7）相比 2020 年提升 3.7個百分點。在國產(chǎn)替代的大背景下，內(nèi)資企業(yè)有望進(jìn)一步提高市場滲透率。圖表 12：國內(nèi)諧波減速器市場格局哈默納科綠的諧波電產(chǎn)新寶來福同川福德大族其他18.1%4.1%40.70%6.1%9.0%10.3%4.5%4.2%5.7%7.7%7.4%21.0%24.7%37.0%35.5%120.0100.080.060.040.020.00.02020年2021年GGII，RV 減速器市場格局方面，日企占據(jù)主導(dǎo)

12、地位。日企納博特斯克和住友在 2020 年和 2021 年市占率均超過 50。內(nèi)資企業(yè)雙傳環(huán)動市占率由 2020 年 9.3提升至 2021年 15.10；上市公司中大力德市占率穩(wěn)中有升，較 2020 年提升 1 個百分點，從行業(yè)第 4 名上升至行業(yè)第 3 名。圖表 13：國內(nèi) RV 減速器市場格局納博特斯克雙環(huán)環(huán)動住友中大力德南通鎮(zhèn)康秦川其他16.30%24.260%6.20%6.60%9.30%12.20%23.680%7.20%4.30%15.10%54.80%51.80%120.00100.0080.0060.0040.0020.000.002020年2021年GGII，主要受益標(biāo)的雙

13、環(huán)傳動：齒輪領(lǐng)域龍頭，RV 減速器國產(chǎn)替代。雙環(huán)傳動是國內(nèi)汽車齒輪龍頭企業(yè)，在行業(yè)深耕多年，客戶覆蓋海內(nèi)外主流車企。公司自 2012 年開始研發(fā)RV 減速器，不斷在關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)突破，目前已成為國內(nèi) RV 減速器龍頭。公司 2021 年實現(xiàn)營收 53.91 億元，同比增長 47.13，實現(xiàn)歸母凈利潤 3.26 億元，同比增長 536.98。圖表 14：雙環(huán)傳動歷年營業(yè)收入及增速（億元）圖表 15：雙環(huán)傳動歷年歸母凈利潤及增速（億元）營收營收YOY6050403020106045033402302201101歸母凈利潤歸母凈利潤YOY600500400300200100000201720182

14、01920202021020172018201920202021-100來源：公司年報，來源：公司年報，中大力德：國內(nèi) RV 減速器 top2 上市公司。中大力德是從事機(jī)械傳動與控制應(yīng)用領(lǐng)域關(guān)鍵零部件的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)，主要產(chǎn)品包括精密減速器、傳動行星減速器、各類小型及微型減速電機(jī)等，為各類機(jī)械設(shè)備提供安全、高效、精密的動力傳動與控制應(yīng)用解決方案。公司 2021 年實現(xiàn)營收 9.53 億元，同比增長 25.3，實現(xiàn)歸母凈利潤 0.81 億元，同比增長 15.85。圖表 16：中大力德歷年營業(yè)收入及增速（億元） 圖表 17：中大力德歷年歸母凈利潤及增速（億元）營收營收YOY1

15、210864202017201820192020202140353025201510500.90.80.70.60.50.40.30.20.10.0歸母凈利潤歸母凈利潤YOY20172018201920202021403020100-10-20-30-40Wind，Wind，綠的諧波：打破海外壟斷，國內(nèi)首家諧波減速器企業(yè)。綠的諧波從事精密傳動裝置的生產(chǎn)與銷售工作，主要產(chǎn)品為諧波減速器以及其他精密設(shè)備，早年國內(nèi)的諧波減速器領(lǐng)域由海外企業(yè)壟斷，公司通過技術(shù)攻堅打破海外壟斷，成為國內(nèi)首家諧波減速器廠商。公司 2021 年實現(xiàn)營收 4.43 億元，同比增長 104.77，實現(xiàn)歸母凈利潤 1.89億元，

16、同比增長 130.56。圖表 18：綠的諧波歷年營業(yè)收入及增速（億元）圖表 19：綠的諧波歷年歸母凈利潤及增速（億元）營收營收YOY54321020172018201920202021120100806040200-20-40歸母凈利潤歸母凈利潤YOY2211020172018201920202021140120100806040200-20來源：公司年報，來源：公司年報，電機(jī)：機(jī)器人實現(xiàn)精準(zhǔn)操作的核心部件伺服電機(jī)伺服電機(jī)市場持續(xù)增長，機(jī)器人應(yīng)用占比基本穩(wěn)定。伺服電機(jī)的下游較為廣泛，包含機(jī)床、電子制造設(shè)備、包裝機(jī)械、紡織機(jī)械、機(jī)器人、塑料機(jī)械、醫(yī)療機(jī)械、食品機(jī)械以及其它領(lǐng)域，隨著下游需求的不斷

17、提升，伺服電機(jī)的市場規(guī)模持續(xù)增長，據(jù)統(tǒng)計伺服電機(jī)規(guī)模已從 2011 年的 25 億元提升至 2020 年的 83 億元，總體保持穩(wěn)定增長態(tài)勢。從應(yīng)用占比來看，早期機(jī)器人的伺服電機(jī)應(yīng)用占比較低，而在 2015 年已快速提升至 9，之后占比保持在 6-9的范圍內(nèi)，而隨著市場規(guī)模整體的擴(kuò)大，機(jī)器人領(lǐng)域所對應(yīng)的伺服電機(jī)規(guī)模也將提升。圖表 20：伺服電機(jī)歷年市場規(guī)模（億元）圖表 21：伺服電機(jī)下游應(yīng)用占比（2020 年）市場規(guī)模YOY908325807072672018.045960505215.0147 14.664115.0512.6715.7615403020353011.1610256.7751

18、01086伺服電機(jī)下游應(yīng)用占比：機(jī)器人9.08.76.21.0 4002011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020202011201520182020來源：MIR 睿工業(yè)，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，來源：工控網(wǎng)，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，液冷電機(jī)除傳統(tǒng)的伺服電機(jī)外，液冷電機(jī)也有望應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域。液冷電機(jī)的特點在于通過液體冷卻技術(shù)同時實現(xiàn)了高效散熱以及防水的功能。在高端電子產(chǎn)品、超級計算機(jī)的 CPU 散熱中，液冷電機(jī)已有一定程度的應(yīng)用，而在電動車領(lǐng)域綠源電動車也通過液冷技術(shù)來降低電機(jī)的工作溫度，大幅提高運行效率，有效解決了傳統(tǒng)電機(jī)因為發(fā)熱而導(dǎo)致的性能降低問題，

19、但液冷電機(jī)目前依然存在價格較高的問題。圖表 22：液冷發(fā)動機(jī)工作溫度較低來源：綠源電動車官網(wǎng)，空心杯電機(jī)空心杯電機(jī)主要由后蓋、接線端子、電刷、杯形繞組（轉(zhuǎn)子）、轉(zhuǎn)軸、定子等部件構(gòu)成，其中定子由永磁體、殼體、法蘭組成。外殼提供了恒定的磁場，使電機(jī)無鐵損耗，所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是均勻的，在較高的速度下可以減少振動及噪音，在低速下也能運行平穩(wěn)?？招谋姍C(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域為需要快速響應(yīng)的隨動系統(tǒng)，如光驅(qū)的隨動控制、高靈敏的記錄和檢測設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人、仿生義肢等產(chǎn)品。針對人形機(jī)器人的應(yīng)用場景，空心杯電機(jī)可使用在機(jī)器人的手指部位，實現(xiàn)手指的快速響應(yīng)以滿足工作需求。圖表 23：空心杯電機(jī)拆解圖來源：運控伺服，空心杯電

20、機(jī)可歸類為微特電機(jī)，當(dāng)前微特電機(jī)高端市場中由日本電產(chǎn)主導(dǎo)，國內(nèi)龍頭企業(yè)主要為鳴志電器、江蘇雷利、大洋電機(jī)等。其中僅鳴志電器生產(chǎn)以應(yīng)用方向為機(jī)器人的空心杯電機(jī)，且具有美國沃爾瑪 AGV 機(jī)器人獨供經(jīng)驗。此外，當(dāng)前鳴志電器發(fā)展路徑與世界龍頭日本電產(chǎn)相似，通過橫向并購海外公司并發(fā)展海外業(yè)務(wù)?？刂破鞴I(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)分為硬件類控制器和軟件類控制軟件?？刂破骺煞譃樯衔恢骺赜嬎銠C(jī)和下位多軸關(guān)節(jié)伺服控制器，主控計算機(jī)負(fù)責(zé)下達(dá)指令以控制各伺服驅(qū)動裝置，實現(xiàn)對機(jī)器人的工作順序、位置、運動速度、時間間隔的控制。工業(yè)機(jī)器人的控制方式包括運動控制和力控制。運動控制主要控制機(jī)器人的位置，而力控制則控制機(jī)器人末端執(zhí)行器的

21、作用力與力矩，主要用于會與環(huán)境接觸的加工機(jī)器人、裝配機(jī)器人?？刂破鳟a(chǎn)品的精密性會極大影響機(jī)器人的工作表現(xiàn)，目前海外部分企業(yè)的控制器產(chǎn)品在性能表現(xiàn)上較為領(lǐng)先，能夠滿足絕大多數(shù)應(yīng)用的需求，國產(chǎn)控制器產(chǎn)品仍有較多提升空間。圖表 24：工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)一般構(gòu)成圖表 25：ABB 控制器IRC5 系列來源：工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)，億歐智庫來源：億歐智庫，主要受益標(biāo)的目前國內(nèi)伺服電機(jī)市場主要由海外企業(yè)所主導(dǎo)，2020 年國內(nèi)匯川技術(shù)、臺灣臺達(dá)、禾川科技的市占率合計為 22.2，國內(nèi)許多企業(yè)的伺服電機(jī)產(chǎn)品仍主打中低端市場，隨著伺服電機(jī)相關(guān)核心技術(shù)的進(jìn)一步突破，國內(nèi)廠商在未來有望上攻高端市場加速國產(chǎn)化替代進(jìn)程。

22、圖表 26：國內(nèi)伺服電機(jī)行業(yè)競爭格局（2020 年）日本安川日本三菱日本松下匯川技術(shù)臺灣臺達(dá)德國西門子 禾川科技其他值值值值值值值值禾川科技招股說明書，匯川技術(shù)：工控領(lǐng)域龍頭，伺服國內(nèi)第一。匯川技術(shù)早期從事變頻器供應(yīng)，目前 已成為機(jī)電液綜合產(chǎn)品及解決方案供應(yīng)商，公司的工控產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各制造業(yè)裝備，其中伺服系統(tǒng)在 2021 年以 15.9的市占率居于國內(nèi)首位。公司 2021 年實現(xiàn)營收179.43 億元，同比增長 55.87，實現(xiàn)歸母凈利潤 35.73 億元，同比增長 70.15。圖表 27：匯川技術(shù)歷年營業(yè)收入及增速（億元）圖表 28：匯川技術(shù)歷年歸母凈利潤及增速（億元）2001501005

23、00營收營收YOY201720182019202020216050403020100歸母凈利潤歸母凈利潤YOY403530252015105020172018201920202021140120100806040200-20-40來源：公司年報，來源：公司年報，禾川科技：國內(nèi)工業(yè)自動化控制設(shè)備領(lǐng)軍企業(yè)，伺服系統(tǒng)國產(chǎn)品牌位列第二。禾川科技是一家技術(shù)驅(qū)動的工業(yè)自動化控制核心部件及整體解決方案提供商，主要從事工業(yè)自動化產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及應(yīng)用集成。禾川科技的主要產(chǎn)品包括伺服系統(tǒng)、PLC 等，覆蓋了工業(yè)自動化領(lǐng)域的控制層、驅(qū)動層和執(zhí)行傳感層和工業(yè)富聯(lián)、寧德時代、順豐控股、三通一達(dá)、隆基股份、捷佳偉

24、創(chuàng)、先導(dǎo)智能、藍(lán)思科技、埃夫特等多家行業(yè)龍頭企業(yè)。公司 2021 年實現(xiàn)營收 7.51 億元，同比增長 38.13，實現(xiàn)歸母凈利潤 1.1 億元，同比增長 3。圖表 29：禾川科技?xì)v年營業(yè)收入及增速（億元）圖表 30：禾川科技?xì)v年歸母凈利潤及增速（億元）營收營收YOY8765432102018201920202021807060504030201001.21.00.80.60.40.20.0歸母凈利潤歸母凈利潤YOY2018201920202021140120100806040200-20來源：公司年報，來源：公司年報，鳴志電器：借力技術(shù)儲備優(yōu)勢，空心杯電機(jī)前景廣闊。鳴志電器利用早期在直 流無

25、刷系統(tǒng)的研發(fā)中所儲備的技術(shù)優(yōu)勢，進(jìn)一步研發(fā)出獨特的無齒槽空心杯無刷電機(jī)，具有無齒槽轉(zhuǎn)矩、低振動噪音及運轉(zhuǎn)平順等特點，控制模型線性化，最高轉(zhuǎn)速可達(dá) 10 萬轉(zhuǎn)，在生物醫(yī)療、小型精密機(jī)器人等領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用前景。公司 2021 年實現(xiàn)營收 27.14 億元，同比增長 22.66，實現(xiàn)歸母凈利潤 2.80 億元，同比增長 39.27。圖表 31：鳴志電器歷年營業(yè)收入及增速（億元）圖表 32：鳴志電器歷年歸母凈利潤及增速（億元）營收營收YOY302520151050201720182019202020212520151050歸母凈利潤歸母凈利潤YOY3322110201720182019202020

26、21454035302520151050來源：公司年報，來源：公司年報，汽車結(jié)構(gòu)件或可與機(jī)器人聯(lián)動結(jié)構(gòu)件基本情況介紹傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)件主要包含外部殼體、驅(qū)動裝置、傳動機(jī)構(gòu)等部件。特斯拉通過自身豐富的供應(yīng)商資源，或可在汽車結(jié)構(gòu)件與機(jī)器人結(jié)構(gòu)件之間形成聯(lián)動，共享供應(yīng)商資源。圖表 33：德國 KUKA 機(jī)器人結(jié)構(gòu)拆解圖表 34：旭升股份結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品來源：工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)，億歐智庫來源：旭升股份官網(wǎng)，2021 年 12 月，特斯拉全球副總裁陶琳表示，特斯拉上海工廠已經(jīng)實現(xiàn)超過 90的供應(yīng)鏈本土化。參考特斯拉汽車國內(nèi)供應(yīng)鏈占比，人形機(jī)器人量產(chǎn)階段或?qū)⒁雵鴥?nèi)供應(yīng)商，國產(chǎn)結(jié)構(gòu)件供應(yīng)商有望迎來新增量。

27、我們認(rèn)為人形機(jī)器人量產(chǎn)階段或依托現(xiàn)有汽車供應(yīng)鏈體系，其中結(jié)構(gòu)件部分技術(shù)難度低于動力系統(tǒng)和 AI 系統(tǒng)，國內(nèi)龍頭企業(yè)已形成規(guī)模，切入機(jī)器人供應(yīng)鏈的可能性較高。主要受益標(biāo)的拓普集團(tuán)：汽車 NVH 龍頭，技術(shù)行業(yè)領(lǐng)先。拓普集團(tuán)在汽車 NVH（即減振降噪以及舒適性控制）領(lǐng)域的技術(shù)水平居于國內(nèi)前列，是國內(nèi)較早進(jìn)入全球整車配套零部件采購體系的自主品牌汽車零部件供應(yīng)商。公司是特斯拉供應(yīng)鏈中極為重要的一環(huán)，自2016 年正式成為特斯拉供應(yīng)商，主要負(fù)責(zé)提供底盤系統(tǒng)、副車架、內(nèi)飾等，2020 年依托特斯拉成功開拓汽車熱管理業(yè)務(wù)，2021 年 1-9 月特斯拉升至拓普集團(tuán)第一客戶，占總營收比重為 41.47，未來人

28、形機(jī)器人量產(chǎn)有望為拓普集團(tuán)帶來增量。公司 2021年實現(xiàn)營收 114.63 億元，同比增長 76.05，實現(xiàn)歸母凈利潤 10.17 億元，同比增長61.93。圖表 35：拓普集團(tuán)歷年營業(yè)收入及增速（億元）圖表 36：拓普集團(tuán)歷年歸母凈利潤及增速（億元）14012010080604020營收營收YOY100 12801060840620402歸母凈利潤歸母凈利潤YOY806040200-20-40020172018201920202021-20020172018201920202021-60來源：公司年報，來源：公司年報，旭升股份：深耕鋁合金壓鑄件，產(chǎn)品受主流客戶認(rèn)可。旭升股份的主要產(chǎn)品為 熱成

29、型壓鑄鍛造的精密鋁合金零部件，下游應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋汽車行業(yè)及其他機(jī)械制造業(yè)，曾榮獲特斯拉“杰出合作伙伴”。公司與特斯拉的合作基礎(chǔ)深厚，自 2014 年起與特斯 拉全面合作，由個別零部件供應(yīng)商逐漸發(fā)展為全面供應(yīng)傳動系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)件 供應(yīng)商。同時，自 2015 年起，特斯拉一直是旭升股份第一大客戶，總營收貢獻(xiàn)率數(shù)年在 40以上。此外，在人形機(jī)器人輕量化發(fā)展的方向中，公司深耕汽車輕量化和精密鋁合金領(lǐng)域或?qū)⒕邆湎劝l(fā)優(yōu)勢。公司 2021 年實現(xiàn)營收 30.23 億元，同比增長 85.77，實現(xiàn)歸母凈利潤 4.13 億元，同比增長 24.16。圖表 37：旭升股份歷年營業(yè)收入及增速（億元）圖表 38：旭

30、升股份歷年歸母凈利潤及增速（億元）營收營收YOY3530252015105020172018201920202021100806040200歸母凈利潤歸母凈利潤YOY544332211020172018201920202021806040200-20-40來源：公司年報，來源：公司年報，安潔科技：綁定頭部客戶，橫跨消費與汽車兩大賽道。安潔科技為各類智能數(shù)碼產(chǎn)品以及新能源汽車提供精密功能性器件的生產(chǎn)，在存儲器和電腦業(yè)務(wù)方面切入微軟和蘋果供應(yīng)鏈，汽車領(lǐng)域已進(jìn)入特斯拉供應(yīng)鏈并為 Powerwall 儲能系統(tǒng)和 Model3進(jìn)行零部件供應(yīng)。公司 2021 年實現(xiàn)營收 38.84 億元，同比增長 33.

31、68，實現(xiàn)歸母凈利潤 1.99 億元，同比增長-57.50。圖表 39：安潔科技?xì)v年營業(yè)收入及增速（億元）圖表 40：安潔科技?xì)v年歸母凈利潤及增速（億元）營收營收YOY4540353025201510502017201820192020202160850640430220010-20-4-10 -6-20 -8歸母凈利潤歸母凈利潤YOY20172018202020212019200150100500-50-100-150-200-250來源：公司年報，來源：公司年報，半導(dǎo)體芯片及器件人形機(jī)器人需要多種半導(dǎo)體產(chǎn)品。特斯拉的人形機(jī)器人定位于執(zhí)行家庭服務(wù)與工業(yè)生產(chǎn)中更復(fù)雜的任務(wù)，最終實現(xiàn)勞動力替代。

32、參考智能網(wǎng)聯(lián)汽車架構(gòu)，人形機(jī)器人在具體完成某項任務(wù)時的基本流程也可分為感知、決策和執(zhí)行三個層面，因此我們認(rèn)為人形機(jī)器人在半導(dǎo)體產(chǎn)品的使用上可以參考特斯拉的 Model 系列轎車：包括實現(xiàn)數(shù)字、圖像、聲音等多類型數(shù)據(jù)處理的主控芯片、各類功能實現(xiàn)所需要的控制單元芯片 MCU 和動力單元所需要的核心器件 IGBT。圖表 41：人形機(jī)器人半導(dǎo)體產(chǎn)品使用情況可使用自動駕駛 FSD 芯片及平臺主控芯片應(yīng)用描述芯片類型IGBT用于動力單元主電驅(qū)、OBC 等系統(tǒng)實現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換MCU實現(xiàn)人形機(jī)器人各系統(tǒng)的功能控制，例如手部與足部的運動控制來源：整理主控芯片：自研 FSD 芯片生態(tài)完善汽車端決策層生態(tài)完善，F(xiàn)SD

33、 芯片助力人形機(jī)器人。特斯拉在智能汽車的決策層具備非常深厚的技術(shù)積累：在硬件層面公司已經(jīng)開發(fā)了自有的 FSD（Full Self-Drive）全自動駕駛系統(tǒng)及 FSD 芯片，F(xiàn)SD 芯片主要作用是將視覺系統(tǒng)采集到的圖像信息通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型相關(guān)算法進(jìn)行處理并做出實施決策。以 2019 年在 Model 3 上批量交貨的 FSD 芯片為例，該芯片采用三星的 14nm FinFET 工藝，面積約為 260 平方毫米，集成了 CPU、GPU、NPU、ISP 和各種硬件加速器。與智能汽車類似，人形機(jī)器人也是通過攝像頭等感知傳感器對周邊的信息進(jìn)行采集，我們認(rèn)為特斯拉基本會使用自研的 FSD 芯片作為人形機(jī)

34、器人的主控芯片，高性能的 FSD 芯片將會幫助人形機(jī)器人實現(xiàn)一系列的復(fù)雜功能。圖表 42：FSD 芯片基本架構(gòu)圖表 43：FSD 芯片各模塊介紹12 個，工作頻率 2.2GHz，Cortex-A72 核，每三個CPU組成一個集群模塊介紹模塊GPUISP1 個，工作頻率 2GHz，最高算力可以達(dá)到 600 GFLOPS2 個，每個均包含 32MB 的 SRAM9696 MAC 陣NPU列，最高算力達(dá)到 36.86 TOPS具備 24 位流水線，每秒可處理 10 億像素，具備降噪功能wikichip，來源：整理MCU：國內(nèi)廠商積極布局有望導(dǎo)入人形機(jī)器人對 MCU 的需求量大。根據(jù)特斯拉在 2021

35、 年“人工智能日”公布的數(shù)據(jù)，人形機(jī)器人全身共有 40 個左右的機(jī)電執(zhí)行器，我們初步判斷每個人形機(jī)器人至少需要搭載 3040 顆 MCU，考慮到人形機(jī)器人的控制對于精度的要求非常高，所使用的控制器應(yīng)該為更高端的 32 位 MCU。MCU 市場規(guī)模穩(wěn)步提升，汽車和工控為前兩大應(yīng)用領(lǐng)域。在汽車智能化、電動化和積極推動雙碳政策的大背景下，汽車和工控領(lǐng)域繼續(xù)推動全球 MCU 市場規(guī)模增長，根據(jù) IC Insights 數(shù)據(jù)，2021 年全球 MCU 市場需求旺盛，全年銷售額增長 23至 196億美元，預(yù)計 2022 年將增長 10至 215 億美元，2026 年將達(dá)到 272 億美元，2022-202

36、6年 CAGR 為 6.77。2020 年全球 MCU 市場下游應(yīng)用中，汽車與工業(yè)占比位列前二，分別為 35和 24；國內(nèi) MCU 市場下游應(yīng)用中，消費電子占比最大達(dá)到 26，其后分別為計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)（19）、汽車電子（15）等。圖表 44：2019-2021 年全球MCU 市場規(guī)模300250200150100500市場規(guī)模(億美元)yoy(%)CAGR=6.77%201920202021 2022E2026E35%30%25%20%15%10%5%0%-5%-10%-15%IC Insights，圖表 45：2020 年全球MCU 市場下游分布圖表 46：2020 年中國MCU 市場下游分布

37、4.00% 5.00%14.00%35.00%18.00%24.00%15.00%26.00%10.00%15.00%19.00%15.00%汽車工業(yè)消費電子醫(yī)療健康航空國防其他消費電子計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò) 汽車電子IC卡工業(yè)控制其他IC Insights， IC Insights，市場份額集中在國外廠商。根據(jù) IC Insights 數(shù)據(jù)，2021 年全球 MCU 市場份額前五名分別為NXP（18.8%）、Microchip（17.8%）、Renesas（17%）、ST（16.7%）和 Infineon（11.8%），前五大廠商共占據(jù) 82.1%的市場份額，在尋求芯片自主可控的大背景下，國內(nèi) MCU

38、 廠商的替代空間較大。圖表 47：2021 年全球MCU 市場份額17.90%18.80%11.80%17.80%16.70%17.00%NXPMicrochipRenesasSTInfineonOthersIC Insights，國內(nèi)廠商積極布局工控與汽車領(lǐng)域，建議關(guān)注兆易創(chuàng)新。在 MCU 領(lǐng)域，國內(nèi) 4位、8 位和 16 位的 MCU 自給率較高，已經(jīng)在消費電子領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了替代，但在性能要求較高的工控、汽車領(lǐng)域自給率還較低，市場主要被國外廠商占據(jù)。2021 年由于全球 MCU 產(chǎn)能的緊張以及下游需求出現(xiàn)高景氣，全球 MCU 市場出現(xiàn)了供不應(yīng)求的情況。在此背景下，國內(nèi) MCU 龍頭兆易創(chuàng)新積極

39、完善產(chǎn)品矩陣，已成功量產(chǎn) 35 個系列約 400 種型號的 MCU 產(chǎn)品，可以滿足高、中、低端各種市場需求，公司 40nm車規(guī)級 MCU 已經(jīng)完成流片并進(jìn)入客戶測試，車規(guī)MCU 產(chǎn)品的性能要求相較工業(yè)類 MCU 更高，我們認(rèn)為未來人形機(jī)器人也有望成為兆易創(chuàng)新的業(yè)績增長的驅(qū)動力之一。5.3 IGBT：動力單元核心器件，SiC 廠商有望受益動力總成系統(tǒng)：IGBT 是人形機(jī)器人不可或缺的器件。人形機(jī)器人進(jìn)行任何任務(wù)的執(zhí)行均離不開動力總成系統(tǒng)，動力總成系統(tǒng)包括動力電池、驅(qū)動電機(jī)、電池管理系統(tǒng)等。特斯拉在動力電池及電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域具備較強(qiáng)的技術(shù)積累，參考特斯拉 Model 汽車配置，我們認(rèn)為人形機(jī)器人也

40、需要電機(jī)（逆變器）、充電模塊（類似新能源汽車 OBC）等，這增加了對于功率器件 IGBT 的需求。IGBT 在人形機(jī)器人中的作用包括：在逆變器中將直流轉(zhuǎn)換為交流，從而驅(qū)動電機(jī)運行；在充電器中實現(xiàn)交流到直流的轉(zhuǎn)換并進(jìn)行高低壓變換。IGBT：電氣電子領(lǐng)域的“CPU”。IGBT 全稱為絕緣柵雙極型晶體管，它由絕緣柵型場效應(yīng)管和雙極型三極管兩個部分組成，其兼具 MOSFET 輸入阻抗高、控制功率小、驅(qū)動電路簡單、開關(guān)速度快和 BJT 通態(tài)電流大、導(dǎo)通壓降低、損耗小等優(yōu)點。 IGBT 可分為單管、IPM 和 IGBT 模塊：IGBT 單管主要用于小功率家用電器、分部式光伏逆變器、小功率變頻器，制造工藝為

41、環(huán)氧注塑工藝；IPM 模塊應(yīng)用于白色家電中的變頻空調(diào)、變頻洗衣機(jī)，制造工藝為環(huán)氧注塑工藝；IGBT 模塊應(yīng)用于大功率變頻器、電焊機(jī)、新能源車、集中式光伏等領(lǐng)域，制造工藝為灌膠工藝。按照電壓等級劃分，600V 以下的低壓 IGBT 主要應(yīng)用于消費電子領(lǐng)域，600V1200V 的中壓 IGBT主要應(yīng)用于新能源車、光伏、工業(yè)等領(lǐng)域，1700V 以上的超高壓 IGBT 主要應(yīng)用于軌交、風(fēng)電、智能電網(wǎng)領(lǐng)域。新能源汽車與光伏成為 IGBT 市場主要增量領(lǐng)域。根據(jù) Omdia 數(shù)據(jù)，全球 IGBT市場規(guī)模 2024 年預(yù)計達(dá)到 66.19 億美元，2020-2024 年 CAGR 約為 5.16%；中國 I

42、GBT 市場規(guī)模 2024 年預(yù)計達(dá)到 25.76 億美元，2020-2024 年 CAGR 約為 4.34%，中國市場占全球比例約為 40%左右。2020 年以來，新能源汽車、光伏和儲能等領(lǐng)域?qū)τ?IGBT 需求呈現(xiàn)高增長，已經(jīng)成為 IGBT 市場核心驅(qū)動力。圖表 48：2017-2024 年全球IGBT 市場規(guī)模圖表 49：2017-2024 年中國IGBT 市場規(guī)模市場規(guī)模（億美元）yoy(%)706050403020100201720182019 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E20%15%10%5%0%-5%-10%-15%市場規(guī)模（億美元）yoy(%)30

43、2520151050201720182019 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E30%25%20%15%10%5%0%-5%-10%-15%Omida，來源：Omida，第三代半導(dǎo)體 SiC 功率器件廠商有望受益。目前新能源車使用的 IGBT 基本為硅 基器件，基于第三代半導(dǎo)體 SiC 的功率器件在新能源領(lǐng)域還未大規(guī)模使用。相比于 硅材料，SiC 材料的擊穿電場強(qiáng)度更高，可以達(dá)到硅材料的 10 倍以上，因此基于 SiC 制備的功率器件具備更高的耐壓性，同時還具備更好的耐高溫特性和更低的開關(guān)損耗。 SiC 功率器件主要應(yīng)用領(lǐng)域包含新能源汽車、電力供應(yīng)、光伏、UPS 通信、

44、軌交以 及航天軍工等，其中新能源汽車市場有望在 2023 年迎來快速上量，成為 SiC 器件市 場增長的主要驅(qū)動力，光伏領(lǐng)域的發(fā)展也將進(jìn)一步刺激市場增長。根據(jù) Yole 數(shù)據(jù)， SiC 功率半導(dǎo)體市場產(chǎn)值到 2025 年將達(dá)到 25.62 億美元，2019-2025 年 CAGR 為 29.6%。作為特斯拉最熱銷的車型之一，Model 3 是新能源汽車領(lǐng)域第一款使用SiC 功率器件（SiC MOSFET）的車型，基于此我們認(rèn)為人形機(jī)器人功率器件部分也會使 用一定比例的SiC 器件，國內(nèi)的 SiC 廠商有望迎來新的增量領(lǐng)域。圖表 50：2019-2026 年全球 SiC 功率器件市場規(guī)模Yole

45、 ，人形機(jī)器人時代關(guān)注國內(nèi) IGBT 和 SiC 優(yōu)質(zhì)廠商。我們認(rèn)為產(chǎn)品種類齊全、性能出色和下游進(jìn)入汽車或光伏領(lǐng)域，實現(xiàn)批量出貨的 IGBT 企業(yè)將會率先進(jìn)入人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈，因此我們建議關(guān)注國內(nèi) IGBT 模塊龍頭斯達(dá)半導(dǎo)和軌交領(lǐng)域 IGBT 龍頭時代電氣；第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域國內(nèi)企業(yè)以產(chǎn)業(yè)鏈單一環(huán)節(jié)為主，行業(yè)技術(shù)壁壘高，海外龍頭企業(yè)如意法半導(dǎo)體、英飛凌均采用 IDM 模式，因此我們建議關(guān)注具備全產(chǎn)業(yè)鏈整合生產(chǎn)（襯底/外延/器件/封測）能力的三安光電。上游零部件：傳感器感知層：視覺方案為主，輔以毫米波雷達(dá)。特斯拉是純視覺方案踐行者，即使用單一的攝像頭實現(xiàn)自動駕駛功能。我們認(rèn)為人形機(jī)器人應(yīng)用場景相

46、對于自動駕駛汽車更加封閉，人性機(jī)器人在室內(nèi)需要實現(xiàn)更高精度定位，因此除了使用攝像頭外，還應(yīng)該使用少量毫米波雷達(dá)配合攝像頭實現(xiàn)在室內(nèi)的精準(zhǔn)定位，提升機(jī)器人任務(wù)執(zhí)行的準(zhǔn)確率。除了會使用進(jìn)行環(huán)境感知的傳感器外，與普通工業(yè)機(jī)器人一樣，人形機(jī)器人也需要普通的位置、壓力、速度、力矩等測量類型的傳感器。攝像頭：性價比最高的感知傳感器之一以車載攝像頭為例：鏡頭與圖像傳感器價值量較高。普通的車載攝像頭由圖像傳感器、光學(xué)鏡頭、圖像信號處理器及各種結(jié)構(gòu)件組成，根據(jù) ON SEMI 數(shù)據(jù)，車載攝像頭中圖像傳感器、模組封裝和鏡頭的成本占比分別為 50、25和 14，因此我們主要關(guān)注光學(xué)鏡頭以及圖像傳感器賽道相關(guān)機(jī)會。圖

47、表 51：車載攝像頭模組示意圖ICVTank，光學(xué)鏡頭人形機(jī)器人使用性能更優(yōu)的玻璃鏡頭。光學(xué)鏡頭按照制備材料不同可分為玻璃鏡頭（G）、塑膠鏡頭（P）和玻塑混合鏡頭（G+P），玻璃鏡頭相比塑膠鏡頭在折射率、穩(wěn)定性、環(huán)境耐受性等性能上具有更好的表現(xiàn)，但成本和制備難度也更高。玻璃鏡頭制備工藝主要包括模造成型工藝、晶圓級光學(xué)器件工藝（WLO，Wafer Level Optics）和晶圓級玻璃工藝（WLG，Wafer Level Glass）。人形機(jī)器人主要通過攝像頭對周邊環(huán)境信息進(jìn)行采集，因此我們認(rèn)為人形機(jī)器人也采用與特斯拉汽車 ADAS 相同的玻璃鏡頭。模造成型工藝是制備玻璃鏡頭的主流工藝，技術(shù)壁壘

48、高。模造成型工藝技術(shù)發(fā)展較為成熟，是當(dāng)前行業(yè)內(nèi)制備玻璃鏡頭的主流工藝，該方法的基本原理是將預(yù)加工的玻璃胚胎放置于精密成型模具中，加熱升溫使玻璃軟化，再向模具表面加壓使玻璃成型。模具的設(shè)計與加工是該方法的核心，技術(shù)和工藝的壁壘較高，模具的精度將會直接影響玻璃鏡頭的生產(chǎn)良率與光學(xué)性能。圖表 52：基于等溫和非等溫條件下的模造玻璃制備流程等溫條件下非等溫條件下Analysis of form deviation in non-isothermal glass molding，機(jī)器視覺成為光學(xué)鏡頭重要增長領(lǐng)域。根據(jù)中國機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟數(shù)據(jù)，機(jī)器視 覺系統(tǒng)中游零部件環(huán)節(jié)成本占比最大（45%），其次為軟件

49、開發(fā)（35%）、組裝集成（15%）和維護(hù)（5%），中游零部件主要包括光源、鏡頭、相機(jī)和視覺控制系統(tǒng)等。根據(jù)奧普特公司機(jī)器視覺整體解決方案顯示，光學(xué)鏡頭約占中游零部件成本的 15.6%。益于智能制造加速，基礎(chǔ)建設(shè)投資力度加大，我國機(jī)器視覺市場規(guī)模由 2018 年的 102 億元增長至 2020 年的 144 億元，2021 年市場規(guī)模達(dá)到 181 億元，預(yù)計 2022 年將達(dá)到229 億元。根據(jù)中游成本結(jié)構(gòu)測算，2021 年國內(nèi)機(jī)器視覺領(lǐng)域光學(xué)鏡頭市場規(guī)模為億元，預(yù)計 2022 年將達(dá)到 16.1 億元，4 年 CAGR 為 23.8%，市場規(guī)模增長較快。圖表 53：中國機(jī)器視覺系統(tǒng)成本占比圖表

50、 54：機(jī)器視覺中游零部件成本占比5%15%45%35%15.60%35.30%25.70%23.30%零部件軟件開發(fā)組裝集成維護(hù)視覺控制系統(tǒng)光源及控制器相機(jī)鏡頭來源：中國機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，來源：中國機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，圖表 55：2018-2022 年中國機(jī)器視覺市場規(guī)模圖表 56：2018-2022 年機(jī)器視覺鏡頭市場測算250200150100500市場規(guī)模(億元)yoy(%)20182019202020212022E30%25%20%15%10%5%0%市場規(guī)模(億元)yoy(%)18161412108642020182019202020212022E30%25%20%15%10%5%0

51、%來源：中國機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，來源：中國機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，圖像傳感器CMOS 圖像傳感器逐步占據(jù)市場主導(dǎo)地位。在攝像頭模組中，圖像傳感器決定著攝像頭的成像品質(zhì)以及其他組件的結(jié)構(gòu)和規(guī)格，CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）圖像傳感器和 CCD（Charge-Coupled Device）圖像傳感器是當(dāng)前主流的兩種圖像傳感器。其中CCD 電荷耦合器件集成在單晶硅材料上，像素信號逐行逐列依次移動并在邊緣出口位置依次放大，而 CMOS 圖像傳感器則被集成在金屬氧化物半導(dǎo)體材料上，每個像素點均帶有信號放大器，像素信號可以直接掃描導(dǎo)出，即電信號從 CM

52、OS 晶體管開關(guān)陣列中直接讀取，不需要逐行讀取。從 20 世紀(jì) 90 年代開始，CMOS 逐步取代CCD 占據(jù)市場主導(dǎo)地位，CMOS 圖像傳感器的優(yōu)勢包括：1）成本層面上，CMOS 圖像傳感器芯片一般采用適合大規(guī)模生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)流程工藝，在批量生產(chǎn)時單位成本遠(yuǎn)低于 CCD；2）尺寸層面上，CMOS 傳感器能夠?qū)D像采集單元和信號處理單元集成到同一塊基板上，體積得到大幅縮減，適用于移動設(shè)備和各類小型化設(shè)備；3）功耗層面上，CMOS 傳感器相比于 CCD 保持著低功耗和低發(fā)熱的優(yōu)勢。圖表 57：CMOS 圖像傳感器組成圖表 58：CMOS 圖像傳感器原理圖思特威招股說明書，思特威招股說明書，CMOS

53、圖像傳感器根據(jù)感光元件安裝位置可分為：前照式結(jié)構(gòu)（FSI）、背照式結(jié)構(gòu)（BSI）。1）前照式結(jié)構(gòu)為 CMOS 圖像傳感器傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即自上而下的五層結(jié)構(gòu)，分別是透鏡層、濾色片層、線路層、感光元件層和基板層。光從正面入射時，采用 FSI 結(jié)構(gòu)的 CMOS 圖像傳感器需要光線經(jīng)過線路層的開口后到達(dá)感光元件層進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。前照式結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點是工藝條件較易實現(xiàn)、制造成本較低，存在較大的局限性：隨著像素尺寸變小，可接收的入射光量下降，金屬布線反射和吸收的損耗在線路層變得愈發(fā)嚴(yán)重，極大限制傳感器的整體性能；2）背照式結(jié)構(gòu) CMOS 圖像傳感器將感光元件位置更換至線路層上方，感光層僅保留部分邏輯電路。采用背

54、照式結(jié)構(gòu)光線可從背面入射直接到達(dá)感光元件層，電路布線阻擋和反射等因素帶來的光線損耗大幅減少。與前照式相比，背照式感光效果顯著提升，但設(shè)計和工藝難度均較大且成本較高。圖表 59：前照式結(jié)構(gòu)（FSI）和背照式結(jié)構(gòu)（BSI）MEMS，CMOS 圖像傳感器根據(jù)快門曝光方式不同分為：卷簾快門（RS，Rolling Shutter）和全局快門（GS，Global Shutter）。1）卷簾快門通過控制光敏元逐行或逐列進(jìn)行 曝光來掃描完成所有像素單元的曝光。在感光度和低噪聲成像上較全局快門有一些 優(yōu)勢，但需要足夠的曝光時間，適合遠(yuǎn)距離拍攝靜止或移動速度較慢的對象；2）全 局快門圖像傳感器可使全部光敏元像素點

55、在同一時間接收光照，是高速攝影等應(yīng)用 場景下的最佳快門方式，在需要實時進(jìn)行精準(zhǔn)的影像捕捉以及識別的場景（例如快 速行駛的汽車車牌、無人機(jī)飛行時的避障系統(tǒng)等），全局快門傳感器已經(jīng)成為首選全球 CIS 市場保持快速增長。得益于多攝手機(jī)的廣泛普及和安防監(jiān)控、智能車 載攝像頭和機(jī)器視覺的快速發(fā)展，CIS 的整體出貨量及銷售額隨之不斷擴(kuò)大。根據(jù) Frost&Sullivan 數(shù)據(jù)，全球 CIS 出貨量從 2016 年的 41.4 億顆增長至 2020 年的 77.2 億顆，4 年CAGR 為 16.9%，預(yù)計 2025 年將達(dá)到 116.4 億顆，2021-2025 年 CAGR 為 8.5%；全球 C

56、IS 銷售額從 2016 年的 94.1 億美元增長至 2020 年的 179.1 億美元， 4 年CAGR 為17.5%，預(yù)計2025 年將達(dá)到330 億美元，2021-2025 年CAGR 為11.9%。AIoT 和 5G 為機(jī)器視覺注入活力。機(jī)器視覺指的是通過計算機(jī)、圖像傳感器及其他相關(guān)設(shè)備模擬人類視覺功能的技術(shù)，以賦予機(jī)器“看”和“認(rèn)知”的能力。從使用場景來看，隨著 AI 和 5G 技術(shù)的商用落地，機(jī)器視覺不再局限于傳統(tǒng)的工業(yè)中的應(yīng)用（主要包括產(chǎn)線檢測、不良品篩檢、條碼識別、自動化流水線運動等），新興下游應(yīng)用市場不斷涌現(xiàn)，包括無人機(jī)、掃地機(jī)器人、AR/VR 等，為機(jī)器視覺行業(yè)發(fā)展注入新

57、活力，同時對圖像傳感器的技術(shù)水平也提出了更高的要求。在機(jī)器視覺新興應(yīng)用領(lǐng)域中，全局快門的應(yīng)用廣度與深度都在迅速提升。全局快門 CMOS 圖像傳感器每個像素處都增加了采樣保持單元，使得所有像素可以同時捕獲圖像，從而避免了在高速拍攝場景下因每行像素曝光時間差異而形成的“果凍效應(yīng)”，而卷簾快門 CMOS 圖像傳感器難以避免“果凍效應(yīng)”，因此全局快門技術(shù)是眾多新興機(jī)器視覺應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的必要核心技術(shù)，應(yīng)用前景廣闊。根據(jù) Frost&Sullivan 數(shù)據(jù)，全球新興領(lǐng)域全局快門 CIS出貨量從 2018 年的 1100 萬顆增長至 2020 年的 6000 萬顆，預(yù)計 2025 年將達(dá)到 3.92億顆，5

58、年 CAGR 為 27.6%。圖表 60：2018-2025 年全球新興領(lǐng)域全局快門CIS 出貨及增速4.543.532.521.510.50全球新興領(lǐng)域全局快門CIS出貨量(億顆）yoy(%)180%160%140%120%100%80%60%40%20%0%2018201920202021E 2022E 2023E 2024E 2025EFrost&Sullivan，全球 CIS 市場：國外廠商主導(dǎo)，CR5 超過 80%。全球 CIS 市場呈現(xiàn)頭部龍頭壟斷局面，根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，以出貨量口徑計算，2020 年 CR5 供應(yīng)商合計占據(jù) 96%的市場份額，其中格科微以 20.4 億顆位居

59、全球第一；以銷售額計算，2020年索尼占有 39.1%的市場份額，CR5 為 83.3%。根據(jù) Counterpoint 預(yù)測，2022 年全球 CIS 市場將達(dá)到 219 億美元，索尼將占有 39.1%的市場份額，其次是三星（24.9%）、豪威科技（12.9%）、格科微（4.7%）、安森美（4.5%）、海力士（3.5%）、意法半導(dǎo)體（2.5%）和思特威（2.3%），CR5 為 86.1%。建議關(guān)注人形機(jī)器人利好光學(xué)鏡頭與圖像傳感器企業(yè)?；谔厮估嚹壳八褂玫募円曈X方案，我們判斷人形機(jī)器人使用攝像頭的確定性較高，這將利好國內(nèi)光學(xué)鏡頭與圖像傳感器企業(yè)，建議關(guān)注具備模造玻璃技術(shù)與制造優(yōu)勢的聯(lián)創(chuàng)

60、電子（特斯拉汽車鏡頭供應(yīng)商）以及國內(nèi)CIS 龍頭企業(yè)韋爾股份。毫米波雷達(dá)：配合攝像頭提升感知精度毫米波雷達(dá)：具備精確位置檢測性能，分辨率高。特斯拉憑借出色的圖像處理算法在汽車上證明了純視覺方案的可行性，但是攝像頭本身也有其不足的地方，包括受天氣影響大，距離誤差大等。人形機(jī)器人在室內(nèi)相對封閉的場合工作時，需要對四周的墻體有精確的定位，這時如果使用毫米波雷達(dá)再配合攝像頭即可達(dá)到更高的定位精確度。毫米波雷達(dá)按照可測距離分為短距雷達(dá)（Short Range Radar，SRR）、中距雷達(dá)（Medium Range Radar，MRR）和長距雷達(dá)（Long Range Radar，LRR），其優(yōu)點是可以