人形機器人專題報告

人形機器人專題報告1.人形機器人或帶動上游核心零部件發(fā)展人形機器人或帶來機器人上游核心零部件投資機會。參考工業(yè)機器人零部件及

特斯拉公布的人形機器人技術細節(jié)和應用場景，人形機器人可能受益的環(huán)節(jié)有減速器、電機、結構件、半導體芯片及器件、傳感器、面板玻璃和材料等。成本構成方面，工業(yè)機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%。我們判斷人形機器人零部件中減速器的價值量較大。2.減速器：機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)行機構的中間機構，具有匹配轉速和傳遞轉矩的作用，減速器將電機等高速運轉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到減速的目的。目前工業(yè)領域的機器人主要使用RV減速器和諧波減速器，根據(jù)兩者的特點各有不同的應用位置。RV減速機與諧波減速機均可應用于人形機器人的不同部位。RV減速器的特點是擁有較高的傳動效率、輸出扭矩和扭轉剛性，通常應用于機器人的腿部、腰部和肘部等承重關節(jié)；諧波減速器的特點是噪聲小、體積小、重量輕、運動精度高，主要應用于輕型、小型工業(yè)機器人的末端部位。對于人形機器人來說，在進行搬運物品時，承重較大的腰部、腿部等關節(jié)處可配置RV減速器，而進行精細化操作時，機器人的小臂和腕部可配置諧波減速器。2.1減速器行業(yè)情況介紹根據(jù)中國通用機械工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2020年中國減速機產(chǎn)量達到917萬臺，較2013至2018年的平均值增長近54%。除此之外，近年來諧波減速機規(guī)模呈現(xiàn)平穩(wěn)增加的態(tài)勢，2020年諧波減速機規(guī)模達12.6億元。根據(jù)“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，到2025年，機器人產(chǎn)業(yè)營業(yè)收入年均增速超過20%。我們預計到2025年中國機器人諧波減速機規(guī)模有望達到31.4億元。國內(nèi)減速機行業(yè)領先公司側重點有較大差別。綠的諧波主要專注于精密諧波減速機的開發(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、行星減速機領域和提供一體化的減速電機設備，即減速器+電機機電一體化。寧波東力主要生產(chǎn)專用齒輪箱、非標齒輪箱、標準減速機、傳動裝置、特種高效電動機等設備。中技克美以諧波減速機為其主要產(chǎn)品，而香農(nóng)芯創(chuàng)、昊志機電也同樣擁有諧波減速機產(chǎn)品構成。行業(yè)整體進入投資積累階段，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、昊志機電等國內(nèi)減速機行業(yè)領先企業(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，進一步提高國產(chǎn)減速機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。行業(yè)內(nèi)公司利潤率逐年提升，國產(chǎn)減速機表現(xiàn)良好。國內(nèi)減速機行業(yè)領先企業(yè)近5年利潤均有較大幅度提升，整體表現(xiàn)良好，其中綠的諧波、昊志機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)減速機的質量也得到了其他企業(yè)的認可，隨著減速機需求的進一步提升，行業(yè)內(nèi)公司的利潤率有望保持較高增長。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)有望進一步提高市場滲透率。RV減速器市場格局方面，日企占據(jù)主導地位。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。2.2重點企業(yè)分析雙環(huán)傳動：齒輪領域龍頭，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，不斷在關鍵領域實現(xiàn)技術突破，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%。中大力德：國內(nèi)RV減速器top2上市公司。中大力德是從事機械傳動與控制應用領域關鍵零部件的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務的高新技術企業(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等，為各類機械設備提供安全、高效、精密的動力傳動與控制應用解決方案。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%。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備，早年國內(nèi)的諧波減速器領域由海外企業(yè)壟斷，公司通過技術攻堅打破海外壟斷，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，同比增長130.56%。3.電機：機器人實現(xiàn)精準操作的核心部件3.1伺服電機伺服電機市場持續(xù)增長，機器人應用占比基本穩(wěn)定。伺服電機的下游較為廣泛，包含機床、電子制造設備、包裝機械、紡織機械、機器人、塑料機械、醫(yī)療機械、食品機械以及其它領域，隨著下游需求的不斷提升，伺服電機的市場規(guī)模持續(xù)增長，據(jù)統(tǒng)計伺服電機規(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。從應用占比來看，早期機器人的伺服電機應用占比較低，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)模整體的擴大，機器人領域所對應的伺服電機規(guī)模也將提升。3.2液冷電機除傳統(tǒng)的伺服電機外，液冷電機也有望應用于機器人領域。液冷電機的特點在于通過液體冷卻技術同時實現(xiàn)了高效散熱以及防水的功能。在高端電子產(chǎn)品、超級計算機的CPU散熱中，液冷電機已有一定程度的應用，而在電動車領域綠源電動車也通過液冷技術來降低電機的工作溫度，大幅提高運行效率，有效解決了傳統(tǒng)電機因為發(fā)熱而導致的性能降低問題，但液冷電機目前依然存在價格較高的問題。3.3空心杯電機空心杯電機主要由后蓋、接線端子、電刷、杯形繞組（轉子）、轉軸、定子等部件構成，其中定子由永磁體、殼體、法蘭組成。外殼提供了恒定的磁場，使電機無鐵損耗，所產(chǎn)生的轉矩是均勻的，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的主要應用領域為需要快速響應的隨動系統(tǒng)，如光驅的隨動控制、高靈敏的記錄和檢測設備、工業(yè)機器人、仿生義肢等產(chǎn)品。針對人形機器人的應用場景，空心杯電機可使用在機器人的手指部位，實現(xiàn)手指的快速響應以滿足工作需求?？招谋姍C可歸類為微特電機，當前微特電機高端市場中由日本電產(chǎn)主導，國內(nèi)龍頭企業(yè)主要為鳴志電器、江蘇雷利、大洋電機等。其中僅鳴志電器生產(chǎn)以應用方向為機器人的空心杯電機，且具有美國沃爾瑪

AGV機器人獨供經(jīng)驗。此外，當前鳴志電器發(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。3.4控制器工業(yè)機器人控制系統(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和下位多軸關節(jié)伺服控制器，主控計算機負責下達指令以控制各伺服驅動裝置，實現(xiàn)對機器人的工作順序、位置、運動速度、時間間隔的控制。工業(yè)機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器人的位置，而力控制則控制機器人末端執(zhí)行器的作用力與力矩，主要用于會與環(huán)境接觸的加工機器人、裝配機器人?？刂破鳟a(chǎn)品的精密性會極大影響機器人的工作表現(xiàn)，目前海外部分企業(yè)的控制器產(chǎn)品在性能表現(xiàn)上較為領先，能夠滿足絕大多數(shù)應用的需求，國產(chǎn)控制器產(chǎn)品仍有較多提升空間。3.5重點企業(yè)分析目前國內(nèi)伺服電機市場主要由海外企業(yè)所主導，2020年國內(nèi)匯川技術、臺灣臺達、禾川科技的市占率合計為22.2%，國內(nèi)許多企業(yè)的伺服電機產(chǎn)品仍主打中低端市場，隨著伺服電機相關核心技術的進一步突破，國內(nèi)廠商在未來有望上攻高端市場加速國產(chǎn)化替代進程。匯川技術：工控領域龍頭，伺服國內(nèi)第一。匯川技術早期從事變頻器供應，目前已成為機電液綜合產(chǎn)品及解決方案供應商，公司的工控產(chǎn)品廣泛應用于各制造業(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%。禾川科技：國內(nèi)工業(yè)自動化控制設備領軍企業(yè)，伺服系統(tǒng)國產(chǎn)品牌位列第二。禾川科技是一家技術驅動的工業(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)自動化領域的控制層、驅動層和執(zhí)行傳感層和工業(yè)富聯(lián)、寧德時代、順豐控股、三通一達、隆基股份、捷佳偉創(chuàng)、先導智能、藍思科技、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%。鳴志電器：借力技術儲備優(yōu)勢，空心杯電機前景廣闊。鳴志電器利用早期在直流無刷系統(tǒng)的研發(fā)中所儲備的技術優(yōu)勢，進一步研發(fā)出獨特的無齒槽空心杯無刷電機，具有無齒槽轉矩、低振動噪音及運轉平順等特點，控制模型線性化，最高轉速可達10萬轉，在生物醫(yī)療、小型精密機器人等領域擁有廣泛的應用前景。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%。4.汽車結構件或可與機器人聯(lián)動4.1結構件基本情況介紹傳統(tǒng)的工業(yè)機器人的結構件主要包含外部殼體、驅動裝置、傳動機構等部件。特斯拉通過自身豐富的供應商資源，或可在汽車結構件與機器人結構件之間形成聯(lián)動，共享供應商資源。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%的供應鏈本土化。參考特斯拉汽車國內(nèi)供應鏈占比，人形機器人量產(chǎn)階段或將引入國內(nèi)供應商，國產(chǎn)結構件供應商有望迎來新增量。我們認為人形機器人量產(chǎn)階段或依托現(xiàn)有汽車供應鏈體系，其中結構件部分技術難度低于動力系統(tǒng)和AI系統(tǒng)，國內(nèi)龍頭企業(yè)已形成規(guī)模，切入機器人供應鏈的可能性較高。4.2重點企業(yè)分析拓普集團：汽車NVH龍頭，技術行業(yè)領先。拓普集團在汽車NVH（即減振降噪以及舒適性控制）領域的技術水平居于國內(nèi)前列，是國內(nèi)較早進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商。公司是特斯拉供應鏈中極為重要的一環(huán)，自2016年正式成為特斯拉供應商，主要負責提供底盤系統(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，2021年1-9月特斯拉升至拓普集團第一客戶，占總營收比重為41.47%，未來人形機器人量產(chǎn)有望為拓普集團帶來增量。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%。旭升股份：深耕鋁合金壓鑄件，產(chǎn)品受主流客戶認可。旭升股份的主要產(chǎn)品為熱成型壓鑄鍛造的精密鋁合金零部件，下游應用領域覆蓋汽車行業(yè)及其他機械制造業(yè)，曾榮獲特斯拉“杰出合作伙伴”。公司與特斯拉的合作基礎深厚，自2014年起與特斯拉全面合作，由個別零部件供應商逐漸發(fā)展為全面供應傳動系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)等結構件供應商。同時，自2015年起，特斯拉一直是旭升股份第一大客戶，總營收貢獻率數(shù)年在40%以上。此外，在人形機器人輕量化發(fā)展的方向中，公司深耕汽車輕量化和精密鋁合金領域或將具備先發(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%。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)務方面切入微軟和蘋果供應鏈，汽車領域已進入特斯拉供應鏈并為Powerwall儲能系統(tǒng)和Model3進行零部件供應。公司2021年實現(xiàn)營收38.84億元，同比增長33.68%，實現(xiàn)歸母凈利潤1.99億元，同比增長-57.50%。5.半導體芯片及器件人形機器人需要多種半導體產(chǎn)品。特斯拉的人形機器人定位于執(zhí)行家庭服務與工業(yè)生產(chǎn)中更復雜的任務，最終實現(xiàn)勞動力替代。參考智能網(wǎng)聯(lián)汽車架構，人形機器人在具體完成某項任務時的基本流程也可分為感知、決策和執(zhí)行三個層面，因此我們認為人形機器人在半導體產(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。5.1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芯片助力人形機器人。特斯拉在智能汽車的決策層具備非常深厚的技術積累：在硬件層面公司已經(jīng)開發(fā)了自有的FSD（FullSelf-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)絡模型相關算法進行處理并做出實施決策。以2019年在Model3上批量交貨的FSD芯片為例，該芯片采用三星的14nmFinFET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，人形機器人也是通過攝像頭等感知傳感器對周邊的信息進行采集，我們認為特斯拉基本會使用自研的FSD芯片作為人形機器人的主控芯片，高性能的FSD芯片將會幫助人形機器人實現(xiàn)一系列的復雜功能。5.2MCU：國內(nèi)廠商積極布局有望導入人形機器人對MCU的需求量大。根據(jù)特斯拉在2021年“人工智能日”公布的數(shù)據(jù)，人形機器人全身共有40個左右的機電執(zhí)行器，我們初步判斷每個人形機器人至少需要搭載30~40顆MCU，考慮到人形機器人的控制對于精度的要求非常高，所使用的控制器應該為更高端的32位MCU。MCU市場規(guī)模穩(wěn)步提升，汽車和工控為前兩大應用領域。在汽車智能化、電動化和積極推動雙碳政策的大背景下，汽車和工控領域繼續(xù)推動全球MCU市場規(guī)模增長，根據(jù)ICInsights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，預計2022年將增長10%至215億美元，2026年將達到272億美元，2022-2026年CAGR為6.77%。2020年全球MCU市場下游應用中，汽車與工業(yè)占比位列前二，分別為35%和24%；國內(nèi)MCU市場下游應用中，消費電子占比最大達到26%，其后分別為計算機與網(wǎng)絡（19%）、汽車電子（15%）等。市場份額集中在國外廠商。根據(jù)ICInsights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廠商的替代空間較大。國內(nèi)廠商積極布局工控與汽車領域，建議關注兆易創(chuàng)新。在MCU領域，國內(nèi)4位、8位和16位的MCU自給率較高，已經(jīng)在消費電子領域實現(xiàn)了替代，但在性能要求較高的工控、汽車領域自給率還較低，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)了供不應求的情況。在此背景下，國內(nèi)MCU龍頭兆易創(chuàng)新積極完善產(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，我們認為未來人形機器人也有望成為兆易創(chuàng)新的業(yè)績增長的驅動力之一。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是人形機器人不可或缺的器件。人形機器人進行任何任務的執(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、驅動電機、電池管理系統(tǒng)等。特斯拉在動力電池及電池管理系統(tǒng)領域具備較強的技術積累，參考特斯拉Model汽車配置，我們認為人形機器人也需要電機（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在人形機器人中的作用包括：在逆變器中將直流轉換為交流，從而驅動電機運行；在充電器中實現(xiàn)交流到直流的轉換并進行高低壓變換。IGBT：電氣電子領域的“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、驅動電路簡單、開關速度快和BJT通態(tài)電流大、導通壓降低、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，制造工藝為環(huán)氧注塑工藝；IPM模塊應用于白色家電中的變頻空調(diào)、變頻洗衣機，制造工藝為環(huán)氧注塑工藝；IGBT模塊應用于大功率變頻器、電焊機、新能源車、集中式光伏等領域，制造工藝為灌膠工藝。按照電壓等級劃分，600V以下的低壓IGBT主要應用于消費電子領域，600V~1200V的中壓IGBT主要應用于新能源車、光伏、工業(yè)等領域，1700V以上的超高壓IGBT主要應用于軌交、風電、智能電網(wǎng)領域。新能源汽車與光伏成為IGBT市場主要增量領域。根據(jù)Omdia數(shù)據(jù)，全球IGBT市場規(guī)模2024年預計達到66.19億美元，2020-2024年CAGR約為5.16%；中國IGBT市場規(guī)模2024年預計達到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、光伏和儲能等領域對于IGBT需求呈現(xiàn)高增長，已經(jīng)成為IGBT市場核心驅動力。第三代半導體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，基于第三代半導體SiC的功率器件在新能源領域還未大規(guī)模使用。相比于硅材料，SiC材料的擊穿電場強度更高，可以達到硅材料的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損耗。SiC功率器件主要應用領域包含新能源汽車、電力供應、光伏、UPS通信、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動力，光伏領域的發(fā)展也將進一步刺激市場增長。根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，SiC功率半導體市場產(chǎn)值到2025年將達到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，Model3是新能源汽車領域第一款使用SiC功率器件（SiCMOSFET）的車型，基于此我們認為人形機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域。人形機器人時代關注國內(nèi)IGBT和SiC優(yōu)質廠商。我們認為產(chǎn)品種類齊全、性能出色和下游進入汽車或光伏領域，實現(xiàn)批量出貨的IGBT企業(yè)將會率先進入人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈，因此我們建議關注國內(nèi)IGBT模塊龍頭斯達半導和軌交領域IGBT龍頭時代電氣；第三代半導體領域國內(nèi)企業(yè)以產(chǎn)業(yè)鏈單一環(huán)節(jié)為主，行業(yè)技術壁壘高，海外龍頭企業(yè)如意法半導體、英飛凌均采用IDM模式。6.上游零部件：傳感器感知層：視覺方案為主，輔以毫米波雷達。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。我們認為人形機器人應用場景相對于自動駕駛汽車更加封閉，人性機器人在室內(nèi)需要實現(xiàn)更高精度定位，因此除了使用攝像頭外，還應該使用少量毫米波雷達配合攝像頭實現(xiàn)在室內(nèi)的精準定位，提升機器人任務執(zhí)行的準確率。除了會使用進行環(huán)境感知的傳感器外，與普通工業(yè)機器人一樣，人形機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。6.1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、光學鏡頭、圖像信號處理器及各種結構件組成，根據(jù)ONSEMI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%，因此我們主要關注光學鏡頭以及圖像傳感器賽道相關機會。光學鏡頭人形機器人使用性能更優(yōu)的玻璃鏡頭。光學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、晶圓級光學器件工藝（WLO，WaferLevelOptics）和晶圓級玻璃工藝（WLG，WaferLevelGlass）。人形機器人主要通過攝像頭對周邊環(huán)境信息進行采集，因此我們認為人形機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，技術壁壘高。模造成型工藝技術發(fā)展較為成熟，是當前行業(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。模具的設計與加工是該方法的核心，技術和工藝的壁壘較高，模具的精度將會直接影響玻璃鏡頭的生產(chǎn)良率與光學性能。機器視覺成為光學鏡頭重要增長領域。根據(jù)中國機器視覺產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟數(shù)據(jù)，機器視覺系統(tǒng)中游零部件環(huán)節(jié)成本占比最大（45%），其次為軟件開發(fā)（35%）、組裝集成（15%）和維護（5%），中游零部件主要包括光源、鏡頭、相機和視覺控制系統(tǒng)等。根據(jù)奧普特公司機器視覺整體解決方案顯示，光學鏡頭約占中游零部件成本的15.6%。益于智能制造加速，基礎建設投資力度加大，中國機器視覺市場規(guī)模由2018年的102億元增長至2020年的144億元，2021年市場規(guī)模達到181億元，預計2022年將達到229億元。根據(jù)中游成本結構測算，2021年國內(nèi)機器視覺領域光學鏡頭市場規(guī)模為12.7億元，預計2022年將達到16.1億元，4年CAGR為23.8%，市場規(guī)模增長較快。圖像傳感器CMOS圖像傳感器逐步占據(jù)市場主導地位。在攝像頭模組中，圖像傳感器決定著攝像頭的成像品質以及其他組件的結構和規(guī)格，CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor）圖像傳感器和CCD（Charge-CoupledDevice）圖像傳感器是當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出，即電信號從CMOS晶體管開關陣列中直接讀取，不需要逐行讀取。從20世紀90年代開始，CMOS逐步取代CCD占據(jù)市場主導地位，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)的標準流程工藝，在批量生產(chǎn)時單位成本遠低于CCD；2）尺寸層面上，CMOS傳感器能夠將圖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，適用于移動設備和各類小型化設備；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。CMOS圖像傳感器根據(jù)感光元件安裝位置可分為：前照式結構（FSI）、背照式結構（BSI）。1）前照式結構為CMOS圖像傳感器傳統(tǒng)結構，即自上而下的五層結構，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結構的CMOS圖像傳感器需要光線經(jīng)過線路層的開口后到達感光元件層進行光電轉換。前照式結構的主要優(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)嚴重，極大限制傳感器的整體性能；2）背照式結構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。采用背照式結構光線可從背面入射直接到達感光元件層，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，但設計和工藝難度均較大且成本較高。CMOS圖像傳感器根據(jù)快門曝光方式不同分為：卷簾快門（RS，RollingShutter）和全局快門（GS，GlobalShutter）。1）卷簾快門通過控制光敏元逐行或逐列進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在同一時間接收光照，是高速攝影等應用場景下的最佳快門方式，在需要實時進行精準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。得益于多攝手機的廣泛普及和安防監(jiān)控、智能車載攝像頭和機器視覺的快速發(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%，預計2025年將達到116.4億顆，2021-2025年CAGR為8.5%；全球CIS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%，預計2025年將達到330億美元，2021-2025年CAGR為11.9%。AIoT和5G為機器視覺注入活力。機器視覺指的是通過計算機、圖像傳感器及其他相關設備模擬人類視覺功能的技術，以賦予機器“看”和“認知”的能力。從使用場景來看，隨著AI和5G技術的商用落地，機器視覺不再局限于傳統(tǒng)的工業(yè)中的應用

（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），新興下游應用市場不斷涌現(xiàn)，包括無人機、掃地機器人、AR/VR等，為機器視覺行業(yè)發(fā)展注入新活力，同時對圖像傳感器的技術水平也提出了更高的要求。在機器視覺新興應用領域中，全局快門的應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”，而卷簾快門CMOS圖像傳感器難以避免“果凍效應”，因此全局快門技術是眾多新興機器視覺應用領域內(nèi)的必要核心技術，應用前景廣闊。根據(jù)Frost&Sullivan數(shù)據(jù)，全球新興領域全局快門CIS出貨量從2018年的1100萬顆增長至2020年的6000萬顆，預計2025年將達到3.92億顆，5年CAGR為27.6%。全球CIS市場：國外廠商主導，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供應商合計占據(jù)96%的市場份額，其中格科微以20.4億顆位居全球第一；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預測，2022年全球CIS市場將達到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%）、意法半導體（2.5%）和思特威（2.3%），CR5為86.1%。6.2毫米波雷達：配合攝像頭提升感知精度毫米波雷達：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再配合攝像頭即可達到更高的定位精確度。毫米波雷達按照可測距離分為短距雷達（ShortRangeRadar，SRR）、中距雷達（MediumRangeRadar，MRR）和長距雷達（LongRangeRadar，LRR），其優(yōu)點是可以實現(xiàn)精確位置檢測，分辨率高，缺點是信號容易被遮擋，感知信號少。國內(nèi)以主流Tier1廠商為主，關注國內(nèi)汽車電子核心供應商。隨著自動駕駛的快速發(fā)展，帶動毫米波雷達需求上升。根據(jù)頭豹研究院數(shù)據(jù)，預計2026年中國毫米波雷達市場將達到約300億元。目前中國毫米波雷達市場還以國外主流的Tier1廠商為主，例如博世、大陸等，它們擁有大量的技術與產(chǎn)品迭代經(jīng)驗，已經(jīng)形成了龐大且穩(wěn)定的客戶群體；國內(nèi)的汽車電子供應商起步較晚，少數(shù)企業(yè)如德賽西威、華域汽車已經(jīng)實現(xiàn)了24GHz毫米波雷達的量產(chǎn)，其中德賽西威在投資者互動平臺表示公司77GHz毫米波雷達已經(jīng)在多個國內(nèi)主流車型上實現(xiàn)量產(chǎn)。6.3常規(guī)傳感器：實現(xiàn)機器人狀態(tài)監(jiān)測多種內(nèi)部傳感器配合實現(xiàn)機器人自身狀態(tài)的監(jiān)測。與普通機器人類似，由于仍然有許多機械結構件，人形機器人需要通過位置傳感器、力