【平安证券】MEMS惯性传感器领先者，产品性能达国际先进水平.pdf

2024-04-08

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一、高性能 MEMS 惯性传感器领先者，具备优异的盈利能力

1.1 公司聚焦 MEMS 惯性传感器，产品性能比肩国际先进水平

公司成立于 2012 年，主营业务为高性能硅基 MEMS 惯性传感器的研发、测试和销售，2023 年 6 月在科创板上市。公司采用 Fabless 模式进行运营，专注于 MEMS 惯性传感器芯片的研发和设计，晶圆制造和芯片封装则委托给晶圆制造厂和封装厂完成。目前，公司已形成自主知识产权的高性能 MEMS 惯性传感器产品体系并实现批量生产与应用，在 MEMS 惯性传感器芯片设计、工艺方案开发、封装测试等主要环节形成了技术闭环，建立了完整的业务流程和供应链体系。

公司主要产品为高性能 MEMS 惯性传感器，核心性能指标达到国际先进水平，广泛应用于高可靠、高端工业等领域。公司高性能MEMS 惯性传感器产品主要包括 MEMS 陀螺仪、MEMS加速度计以及惯性测量单元（IMU），前两者均包含一颗 MEMS 芯片和一颗ASIC 芯片，通过惯性技术实现物体运动姿态和运动轨迹的感知，后者则是 MEMS 陀螺仪和加速度计的组合。公司经过多年的探索和发展，产品已实现批量化应用并不断升级迭代，其高性能 MEMS 惯性传感器复杂环境下适应性强，产品核心性能指标达到国际先进水平，广泛应用于高端工业、无人系统和高可靠等领域。

1.2 公司重视研发，管理团队技术背景雄厚

公司无控股股东，实际实控人为金晓冬。截止 2023 年年末，MEMSLink、北方电子院、北京芯动联科微电子、宝鼎久磊、宣佩琦是公司前五大股东，分别持有公司 20.20%、20.00%、13.48%、3.5%、2.88%的股份，前三大股东 MEMSLink、北方电子院、北京芯动联科微电子持有公司股份比例相近且未超过 30%，不存在直接持有的股份所享有的表决权足以对股东大会/董事会决议产生重大影响的单一股东，因此公司无控股股东。

公司多名核心技术人员位列高级管理层，为产品持续更新迭代保驾护航。公司董事、副总经理、核心技术人员华亚平先生， 1987 年 7 月至 1996 年 5 月，任中国华晶电子集团公司工程师；1996 年 6 月至 1999 年 11 月，任应用材料中国有限公司资深工程师；1999 年 12 月至 2008 年 12 月，任美新半导体（无锡）有限公司总监、副总经理；2009 年 1 月至 2011 年 5 月，任深迪半导体（上海）有限公司副总经理；2011 年 6 月至 2012 年 9 月，任无锡华润上华半导体有限公司高级技术顾问； 2012 年 10 月至今，任芯动有限/芯动联科副总经理；2019 年 2 月至今，任芯动有限/芯动联科董事。公司董事、副总经理、核心技术人员张晰泊先生，2003 年 9 月至 2008 年 6 月，任天津中晶微电子技术有限公司模拟电路工程师；2008 年 7 月至 2011 年 9 月，任北京昆天科微电子技术有限公司资深模拟电路工程师；2011 年 10 月至 2012 年 6 月，任德州仪器半导体技术（上海）有限公司北京分公司资深模拟电路工程师；2012 年 7 月至今，历任芯动有限/芯动联科模拟设计总监、副总经理；2020 年 8 月至今，任芯动有限/芯动联科董事。公司强调科技研发，注重研发团队建设。公司已经建立了梯度相对完善的研发团队，在MEMS 陀螺仪、MEMS 加速度计以及压力传感器等领域建立了专门的研发队伍，并涵盖 MEMS 惯性传感器芯片设计、MEMS 工艺方案开发、封装与测试等主要环节；截止 2023 年末，公司研发人员共计 78 人，占公司总人数比例为 50%，研发团队中博士/硕士占比分别为 6%/45%。公司重视研发团队建设，为其产品的不断更新迭代奠定了基础。

1.3 公司近年业绩稳定增长，毛利率高于行业平均水平

公司近年业绩稳定增长，2019-2023 年营收 CAGR 为 41.15%，且具备较强的盈利能力。营业收入方面，2019-2023 年公司营收分别为 0.80 亿元、1.09 亿元、1.66 亿元、2.27 亿元、3.17 亿元，收入体量大幅增长，增速相对较为稳定，期间 CAGR 约为 41.15%，主要原因为：1）公司产品下游用户陆续验证导入，进入试产及量产阶段的项目逐渐增加；2）公司高性能 MEMS 陀螺仪正逐渐替代光纤陀螺仪、激光陀螺仪的部分行业应用，产品微型化更适应行业发展趋势。净利润方面， 2019-2023 年公司归母净利润分别为 0.38 亿元、0.52 亿元、0.83 亿元、1.17 亿元、1.65 亿元，增长趋势较为稳定，期间 CAGR 约为 44.51%，净利润率分别为 47.47%、47.80%、49.73%、51.40%、52.16%，长期维持在较高水平，具备较强的盈利能力。

MEMS 陀螺仪贡献主要收入，高研发费用奠定稳定成长基础。收入结构方面，MEMS 陀螺仪贡献主要收入，2019-2023 年的收入占比分别为 85.05%、77.69%、80.13%、80.63%、82.13%，稳定在 80%左右，是公司收入的主要来源，MEMS 加速度计、惯性测量单元也有较为可观的收入规模，2023 年的收入占比分别为 5.21%、7.12%。期间费用率方面，公司研发费用率高企，2019-2023 年分别为 19.20%、23.96%、24.39%、24.57%、25.29%，公司研发费用率始终维持在较高水平，为公司产品持续更新迭代以及在客户端的量产规模扩张奠定了基础。

公司产品性能达到国际先进水平，国内稀缺性强，综合毛利率位于行业较高水平。2019-2023 年，公司综合毛利率分别为 90.24%、87.95%、85.39%、85.92%、83.01%，总体呈现小幅下降趋势，但仍位于行业高位水平，主要原因为公司MEMS 惯性传感器核心技术指标已达到国际先进水平，销售议价能力强，同时公司产品体积小、重量轻，借助半导体技术实现批量生产，生产成本相对较低，以上两方面共同作用，促使公司毛利率维持在行业较高水平。

二、 MEMS 惯性传感器产品性能优异，市场规模广阔

2.1 微电子&微机械技术的巧妙融合，MEMS 技术获市场青睐

MEMS 是微电子技术和微机械技术的巧妙结合，分为 MEMS 传感器和 MEMS 执行器。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，具有体积小、成本低、可靠性强等特点。MEMS 器件种类众多，主要分为 MEMS 传感器和 MEMS 执行器，MEMS 传感器可以感知和测量物体的特定状态和变化，并按一定规律将被测量的状态和变化转变为电信号或者其它可用信号，MEMS 执行器则将控制信号转变为微小机械运动或机械操作。

MEMS 技术被誉为 21 世纪具有革命性的高新技术之一，经过数十年的发展，已广泛应用于消费电子、汽车、工业与通信、医疗健康、高可靠等领域。从发展历程看，MEMS 起源可追溯至 20 世纪 50 年代，硅的压阻效应被发现后，学者们开始了对硅传感器的研究；20 世纪 70 年代末-90 年代，安全气囊、制动压力、轮胎压力检测系统等应用需求增长推动了 MEMS 行业发展的第一次浪潮，压力传感器和加速度计取得快速发展；20 世纪 90 年代末-21 世纪初，信息技术的兴起和微光学器件的需求推动了MEMS 行业发展的第二次浪潮，MEMS 惯性传感器与MEMS 执行器取得共同发展，1991 年，电容式微加速度计开始被研制，1998 年美国 Draper 实验室研制出了较早的MEMS 陀螺仪，1994 年德州仪器以光学 MEMS 微镜为基础推岀投影仪，21 世纪初MEMS 喷墨打印头出现；2010 年至今，产品应用场景的日益丰富推动了MEMS 行业发展的第三次浪潮，如高性能的 MEMS 陀螺仪在工业仪器、航空、机器人等多方面得到应用。MEMS 商业化将 MEMS 技术从最早的汽车应用领域向航空、工业和消费电子等领域不断扩展。

MEMS 应用范围广阔，市场规模较为可观。根据Yole 数据，2018 年，MEMS 行业全球市场规模约为 100 亿美元，预计到 2027 年将增长到约 223 亿美元，期间 CAGR 约为 9.3%；按照下游行业应用划分，根据 Yole 数据，2022 年，消费电子、汽车、工业是MEMS 行业最大的三个细分市场，三者市场规模合计达 128 亿美元；按照产品结构划分，陀螺仪、加速度计、磁力计、惯性传感组合统一归类为 MEMS 惯性传感器，2022 年市场规模合计约37.83 亿美元，较为可观。

2.2 MEMS 技术赋能惯性传感，应用范围广泛

MEMS 惯性传感器是 MEMS 技术的重要应用方向，具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性强等特点，主要包括陀螺仪、加速度计等，并可通过组合形成 MEMS 惯性传感系统，竞争优势明显。 MEMS 惯性传感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，其中，中低性能的 MEMS 惯性传感器主要应用于消费电子和汽车等领域，高性能 MEMS 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。

1） MEMS 陀螺仪

陀螺仪是测量角速率的一种器件，是惯性系统的重要组成部分，主要用于导航定位、姿态感知、状态监测、平台稳定等应用领域。陀螺仪的核心性能指标包括零偏稳定性、零偏重复性、角度随机游走、标度因数精度等；根据陀螺仪的核心性能参数情况，陀螺仪一般可分为战略级、导航级、战术级、消费级，精度要求依次降低。

从陀螺仪的发展历程来看，陀螺仪已经历四代：第一代，基于牛顿经典力学原理，典型代表为静电陀螺及动力调谐陀螺，特点是种类多、精度高、体积质量大、系统组成结构复杂等；第二代，基于萨格奈克效应，典型代表为激光陀螺和光纤陀螺，特点是反应时间短、可靠性高、环境适应性强、成本高、体积大等；第三代，基于哥氏振动效应和微纳加工技术，典型代表是半球谐振陀螺和 MEMS 陀螺，半球谐振陀螺正逐步在空间、航空、航海等领域开展应用，但受限于结构及制造技术，市场上可规模化生产的企业较少，MEMS 陀螺仪具有体积小、重量轻、环境适应性强、价格低、易于大批量生产等特点，率先在汽车和消费电子领域得到大量应用，随着性能的进一步提高，MEMS 陀螺仪应用也被拓展到了工业、航空航天等领域；第四代，基于现代量子力学技术，典型代表为核磁共振陀螺、原子干涉陀螺，目前仍处于早期研究阶段。

目前，市场上大量使用的陀螺仪包括激光陀螺仪、光纤陀螺仪和 MEMS 陀螺仪，三者技术发展相对成熟，应用领域相对广泛。激光陀螺仪利用光程差的原理测量角速度，两束光波沿着同一个圆周路径反向而行，当光源与圆周均发生旋转时，两束光的行进路程不同，产生了相位差，通过测量该相位差可以测出激光陀螺的角速度，光纤陀螺仪基本原理与激光陀螺仪相同，但由于光纤可以进行绕制，因此光纤陀螺仪中的光回路比激光陀螺仪更长，检测灵敏度和分辨率也更高。而 MEMS 陀螺仪的核心是一颗 MEMS 芯片、ASIC 芯片以及应力隔离封装，其工作原理为采用半导体加工技术在硅晶圆上制造出的 MEMS 芯片，在 ASIC 芯片的驱动控制下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，ASIC 芯片再将上述信号变化转化成电学信号，最终通过封装将芯片保护起来并将信号输出。

MEMS 陀螺仪在高端工业中占主导，并逐渐往其他领域渗透，不断拓展增量市场。根据 Yole 数据，高性能 MEMS 陀螺仪在工业级应用领域使用较为广泛，占据该应用领域 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；在战术和导航级应用领域，两光陀螺则应用较为广泛，分别占据该领域 78%和 92%的市场份额，具体应用场景包括无人系统、卫星姿态控制系统、动中通等；在战略级应用领域，激光陀螺仪适用性较强，占据该领域 72%的市场份额，具体应用场景为航天航海等。目前，高性能MEMS 陀螺仪的精度可以达到中低精度两光陀螺仪的水平，随着MEMS 惯性技术的愈发成熟，MEMS 惯性传感器在保持原有低成本、小体积、可批量生产的特点下，精度水平进一步提高，目前可在诸多战术级应用场景替代激光陀螺和光纤陀螺，并逐渐渗透导航级应用场景，不断拓展增量市场。

2） MEMS 加速度计

加速度计是一种能够测量物体线加速度的器件，与陀螺仪组合共同构成 IMU。加速度计的理论基础是牛顿第二定律，传感器在加速过程中，可通过对质量块所受惯性力的测量计算出加速度值，如果初速度已知，就可以通过对时间积分得到线速度，再次积分即可计算出直线位移，与陀螺仪组合构成惯导模组可获取物体的运动状态，广泛应用于导航定位、姿态感知、状态监测、平台稳定等领域。描述加速度计性能水平的核心参数指标包括零偏稳定性、零偏重复性、线速度随机游走、标度因数精度等，与陀螺仪类似，根据上述加速度计的性能参数情况，加速度计一般可划分为战略级、导航级、战术级和消费级，性能要求依此降低，其中，机械摆式加速度计及高精度石英谐振加速度计按照性能主要归类为战略级和导航级，应用于航天、航海、陆地巡航等领域， MEMS 加速度计和石英加速度计主要属于战术级和导航级，用于航空、长航时无人系统及高端工业领域。

MEMS 加速度计的核心是一颗MEMS 芯片、一颗ASIC 芯片及应力隔离封装，通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成，其产品构造与前述陀螺仪基本相同。通常来讲，MEMS 加速度计利用敏感结构将线加速度的变化转换为电容的变化量，最终通过专用集成电路读出电容值的变化，得到物体运动的加速度值。按工作原理划分，MEMS 加速度计可以分为电容式、压电式、热感式、谐振式等，其中，电容式 MEMS 加速度计是目前应用最多的类型，具有检测精度高、受温度影响小、功耗低、动态范围宽以及可以测量静态加速度等优点，被广泛应用于消费电子、汽车、工业、高可靠等各个领域。

3）MEMS 惯性系统

从技术层次来看，惯性技术领域可以分为惯性器件与惯性系统两个层级，惯性器件主要包括测量角速率的陀螺仪和测量线加速度的加速度计；惯性系统是以惯性器件为核心，利用集成技术实现的惯性测量、惯性导航以及惯性稳控系统，其中惯性导航应用领域最为广泛。目前，MEMS 惯性系统已由发展初期的消费、汽车领域扩展到工业、航空航天等高端应用领域。

2.3 高性能 MEMS 惯性传感器行业技术先进，市场规模可观

高性能 MEMS 惯性传感器对参数指标的要求高，在新结构、新工艺的加持下，技术水平先进。MEMS 陀螺仪的性能及技术水平是高性能 MEMS 惯性传感器行业技术水平的集中体现，对 MEMS 结构设计、工艺、ASIC 设计的要求较高，故以MEMS 陀螺仪为例加以说明：结构设计方面，高性能 MEMS 陀螺仪从传统的双质量块方案向四质量块、多环结构等新型对称结构发展，灵敏度、抗干扰性和精度得到提高，工艺方面，从传统的硅-玻璃工艺过渡到全硅工艺，且晶圆级高真空技术、薄膜吸气技术被采用，材料不匹配引起的测量偏差得到有效降低，电路设计方面，采用数模混合 ASIC 电路，满足高性能MEMS 陀螺仪体积小、功耗低的要求。因此，高性能 MEMS 惯性传感器采用的技术水平更高，性能表现更加优异，可满足部分高端应用场景的需求。

高性能 MEMS 惯性传感器主要应用于高端工业、无人系统、高可靠等领域，市场规模较为可观，行业集中度较高。根据 Yole 统计数据，2021 年，全世界高性能MEMS 惯性传感器市场规模约 45.23 亿元人民币（含MEMS 惯性传感器系统），市场份额集中在 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，市场集中度较高。

三、公司 MEMS 惯性传感器达国际先进水平，具备一定的全球竞争力

3.1 公司掌握 MEMS 惯性传感系列核心技术，自主专利体系和技术闭环较为完善

公司掌握 MEMS 陀螺仪设计和工艺方案开发、MEMS 加速度计设计和工艺方案开发、MEMS 传感器封装、MEMS 惯性传感器测试标定等核心技术。公司是国内较早从事高性能 MEMS 惯性传感器研发的芯片设计企业，自设立以来一直专注于高性能硅基 MEMS 惯性传感器的研发、测试与销售，已形成 MEMS 惯性传感器核心技术体系，涵盖 MEMS 惯性传感器芯片设计、MEMS 工艺方案开发、封装与测试等主要环节，并应用于产品量产，是目前少数可以实现高性能 MEMS 惯性传感器稳定量产的企业。知识产权方面，截至 2023 年 12 月 31 日，公司已取得发明专利 23 项、实用新型专利 22 项，集成电路布图设计 3 个，在 MEMS 惯性传感器芯片领域已形成自主的专利体系和技术闭环，知识产权护城河较为完善。

3.2 公司产品性能优异，核心指标达到国际先进水平

1）陀螺仪。高性能 MEMS 陀螺仪是公司的核心产品，性能优异，是公司收入的主要来源。公司高性能 MEMS 陀螺仪核心性能指标已达到国际先进水平，亦可达到部分光纤陀螺仪和激光陀螺仪等传统陀螺仪精度水平，同时公司 MEMS 陀螺仪借助半导体技术，体积、重量和功耗相比上述传统陀螺仪优势明显，有力推动了 MEMS 陀螺仪在高性能惯性领域的广泛应用。目前公司高性能 MEMS 陀螺仪的核心性能指标已可达到导航级陀螺仪精度水平，33 系列陀螺仪是其代表性产品。

公司高性能 MEMS 陀螺仪产品可比肩国际先进水平。我们选取国际上具有代表性的 HG4930（Honeywell 已量产性能最优的硅基 MEMS 陀螺仪组成的惯性测量单元）、CRH03（Silicon Sensing 已量产性能最优的硅基MEMS 陀螺仪）、STIM210 （Sensornor 已量产性能最优的三轴硅基 MEMS 陀螺仪组件）三款 MEMS 陀螺仪为标准，与公司代表性产品 33 系列陀螺仪进行对比：零偏稳定性方面，公司 33 系列陀螺仪低于 0.1°/h，优于 HG4930、CRH03 及 STIM210 系列陀螺仪；角度随机游走方面，33 系列陀螺仪优于STIM210 系列陀螺仪，与 HG4930、CRH03 系列陀螺仪接近；标度因数精度方面，33 系列陀螺仪优于 CRH03、STIM210 系列陀螺仪。综上，公司 33 系列陀螺仪在零偏稳定性、角度随机游走、标度因数精度等核心指标方面均比肩甚至超过国际先进水平，具有一定的全球竞争力。

公司高性能 MEMS 陀螺仪达到部分激光、光纤陀螺仪水平。我们分别选取 Honeywell 产品线中的两款代表性激光陀螺仪 HG1700、HG5700 以及 Emcore 产品线中的两款代表性光纤陀螺仪 EG200、EG1300 进行对比，可以看出，公司 33 系列陀螺仪产品在零偏稳定性、角度随机游走、标度因数精度等核心指标方面达到或接近上述激光、光纤陀螺仪产品水平，同时，公司产品体积更小、价格更低、重量更轻，与部分激光、光纤陀螺仪相比也具有一定的竞争力，有逐渐侵蚀部分激光、光纤陀螺仪市场份额的潜力。

2）加速度计。高性能 MEMS 加速度计是公司产品线的重要组成部分，其主要性能指标达到国际先进水平，35 系列是公司目前主要量产的加速度计产品。我们选取 Honeywell HG4930、Colibrys MS1030（Colibrys 目前已知可以购买的性能较优的单轴导航级模拟输出MEMS 加速度计）、ADI ADXL357（目前世界上较高性能的单片三轴 MEMS 加速度计芯片）、美泰科技 8000D（美泰科技已量产的代表性 MEMS 加速度计产品）进行对比：零偏稳定性方面，公司 35 系列产品优于 HG4930 系列、MS1030 系列以及 8000D 系列中的部分产品，可比肩ADXL357 系列产品；线速度随机游走、标度因数精度指标方面，公司 35 系列产品均优于前述同行业竞争对手的产品。因此，公司加速度计产品主要性能指标达到国际先进水平。

3.3 公司产品应用范围逐渐拓展，成长潜力突出

高可靠、高端工业是目前公司高性能MEMS 惯性传感器的主要应用场景，未来有望拓展至无人系统、车载等新的应用领域，成长潜力较为可观。

1）高可靠&高端工业。高可靠是目前公司高性能 MEMS 惯性传感器的主要应用领域，细分场景丰富，潜在市场空间广阔，未来随着公司高性能 MEMS 惯性传感器精度的不断提升，有望持续侵蚀激光陀螺仪、光纤陀螺仪的部分市场份额，在高可靠系统中的应用范围有望逐渐扩大。高端工业是目前公司高性能 MEMS 产品除高可靠外的第二大应用场景，具体包括资源勘探、测绘测量、光电吊舱等，细分场景分散，市场规模可观，根据 Yole发布的Status of MEMS Industry 2022，2021 年全球高端工业领域中 MEMS 产品的市场规模约为 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约 33.40 亿美元，2021-2027 年复合增长率约为 7.00%。

MEMS 应用于高可靠&高端工业领域具有较高的壁垒，公司高性能MEMS 惯性传感产品力强大，成长潜力可观。MEMS 产品用于高可靠领域的核心壁垒为需要根据产品最终应用领域设计、生产出对应性能的产品，例如平台稳定需要超低噪声和高带宽处理技术做支撑，复杂环境导航需要抗高过载和温度补偿技术做支撑，而应用于高端工业的核心壁垒为在复杂、多变的环境中持续保持高精度感知和传递外部环境变化。公司在MEMS 惯性传感方面技术积累雄厚，产业化经验充足，其MEMS 产品在高可靠&高端工业中的应用有望逐渐拓展。

2）无人系统。无人系统的姿态平衡、导航等对惯性传感器带来规模可观的需求，有望成为公司继高可靠&高端工业场景后的全新增长点，具体包括无人机、无人车、机器人等。无人系统是人工智能、机器人技术以及实时控制决策系统的结合产物，通过利用惯性器件及捷联惯性导航技术，可以为无人系统提供精确的速度、位置和姿态等信息，从而实现其精确的导航定位和姿态控制。根据 Drone Industry Insight 数据，2020 年全球无人机市场规模约为 209 亿美元，预计 2026 年将达约 413 亿美元，年复合增长率约 12.0%；根据 Mordor Intelligence 数据，预计 2024 年全球机器人市场规模约为 458.5 亿美元，预计 2029 年将达到约 959.3 亿美元，年复合增长率约 15.9%；根据艾媒咨询数据，2022 年全球无人驾驶汽车市场规模约为 303.0 亿元，预计 2025 年将达到约 1299.7 亿元，复合增长率约 62.5%。无人机、机器人、无人车等系统发展速度较快，对惯性传感的需求也将大幅提升，公司 MEMS 惯性传感器性能优异，可满足上述无人系统的性能要求，且公司已有项目在研，包括车规级适用于 L3+自动驾驶的高性能 MEMSIMU 项目、汽车级功能安全 6 轴 MEMSIMU 项目等，均可应用于自动驾驶中，未来有望成为公司另一大增长点。

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