浅谈高端惯性传感器技术的未来运用市场

机器人和工业应用驱动，激发市场对高端惯性传感器的浓厚兴趣

据麦姆斯咨询介绍，全球航空航天和国防工业在2019年全速发展。在国防领域，由于地缘政治局势紧张，政府支出增加，导致世界排名前六位的国防承包商营收大幅增长了12%。据斯德哥尔摩国际和平研究所（SIPRI）估计，2018年全球国防和军事支出约为1.8万亿美元，美国则达到了创纪录的7600亿美元。据美国联邦航空管理局称，航空航天产业也在蓬勃发展，商用飞机大量交付，预计到2038年将交付39000架新飞机。

高端惯性传感器是上述系统中用于导航、稳定及其它用途的关键组件之一。高端惯性传感器包括加速度计、陀螺仪及其组合，在某些情况下还包括更复杂的结构，例如姿态航向参考系统或导航系统，其中可能包括磁力计和全球导航卫星系统（GNSS）接收器。

2019年，Yole预估全球高端惯性传感器市场规模约达32.4亿美元，并且这仍然是一个应用很广且高度分散的市场。其中，国防和军事应用约占40%，商用航空航天应用约占26%。其它高度依赖惯性传感器的市场还包括商业海事和工业应用，分别占据18%和16%的市场份额。国防和军事、商业航空航天以及海事应用，预计将在未来五年内以3~4%的复合年增长率（CAGR）成长，相比之下，工业应用领域最具前景，预计复合年增长率将超过10%。到2025年，高端惯性传感器市场规模有可能将达到40亿美元的里程碑。

长远来看，高端惯性传感器市场将由我们之前预测并期待已久的工业应用驱动，例如：自主机器人、无人驾驶汽车、工业物联网（IIoT）以及微型卫星等，它们已经迈出了关键的一步。这些领域的新晋厂商大多具有不同的背景，但都会在产品中应用惯性传感技术。在这些大批量应用中，系统集成制造商可选的技术有很多，良好的成本、尺寸、重量和功耗（C-SWAP）优势，可能使基于MEMS陀螺仪、光纤陀螺仪（FOG）和半球谐振陀螺仪（HRG）的惯性传感系统受益。

各种陀螺仪的性能及应用

在此背景下，全球高端惯性传感器市场在2019~2025年期间的复合年增长率预计将接近4.7%，一直以来比较稳定的高端惯性传感器市场看起来前景光明。

2019~2025年高端惯性传感器主要细分领域的市场预测

主导市场的传统领导者，是否该担心惯性传感技术的生命周期？

惯性传感器市场经历了几个技术发展阶段。事实上，从首次应用到逐渐成熟的近20年技术周期中，市场似乎出现了一些变化。最早出现的是机械陀螺仪，然后是环形激光陀螺仪（RLG）和光纤陀螺仪（FOG）。霍尼韦尔（Honeywell）仍然以其传统的RLG技术在市场上占据主导地位，而诺斯罗普·格鲁曼（Northrop Grumman）和赛峰集团（Safran）则主导了FOG市场。

2019年高端惯性传感器市场分额

iXblue和KVH等其它体量较小的FOG供应商正在尝试通过拓展供应能力来发展，以与高性能领域的RLG以及性能略低的硅基MEMS惯性传感器竞争。KVH新发布的光子FOG正努力走向大批量生产，这款产品是FOG的微型版本，可用于自动驾驶汽车，并且已经进入评估阶段。

目前，HRG正在走向成熟，这主要得益于大批量生产方面的突破，尤其是赛峰集团的努力。这可能会在不远的中期改变惯性传感器市场格局，也可能潜在地影响RLG业务。

陀螺仪未来的性能趋势

另一方面，硅基MEMS陀螺仪已经在高端惯性系统市场完成首秀。尽管硅基MEMS陀螺仪主要用于消费类和其它低端商业领域，但它们具有较低的C-SWAP。硅基MEMS陀螺仪正在不断改进，并挤占了很多FOG的工业应用和一些被认为高端的战术级应用（零偏稳定性为1~10°/h）。不过，硅基MEMS陀螺仪在要求零偏稳定性低于1°/h的其它应用中仍然还不够成熟。在10到20年的时间范围内，硅基MEMS陀螺仪是否能够突破性能枷锁？许多传统厂商正试图驾驭即将来临的MEMS浪潮，例如霍尼韦尔、诺斯罗普·格鲁曼、赛峰集团和联合技术航空系统（UTC）等，它们已经在使用硅基MEMS技术。

高端惯性传感器技术成熟度时间线

高端惯性传感器区域领导者及其未来前景

惯性传感器市场格局一直以来都相当稳定。在美国以及全球范围内，霍尼韦尔仍然是领导者，诺斯罗普·格鲁曼则紧随其后。其它值得关注但规模略小的公司包括KVH、Kearfott和Emcore/SDI等。美国公司统治着高端惯性传感器市场，欧洲和亚洲厂商则处于第二梯队。

高端惯性传感器市场主要厂商调研（部分）

一方面，欧洲惯性传感器市场主要由赛峰集团主导，赛峰集团是该地区规模最大的厂商，其营收比Raytheon Anschutz、iXblue、Sensonor、Meggitt、GEM elettronica、iMAR、Kongsberg以及IAI等厂商高出一个数量级。另一方面，亚洲及世界其它地区的市场很分散，体量较大的厂商包括中国航天科技集团有限公司（CASC）、星网宇达、美泰科技、JAE和Silicon Sensing等。

中国惯性传感器技术的发展主要源于军事或学术领域，这是很难切入的。尽管如此，中国市场仍应密切关注，因其关注度很高的多个领域正在快速发展，例如IIoT中的结构监控、微型卫星以及各种自动驾驶和机器人应用。

对于高端惯性传感器领域的相关厂商，根据目标终端应用选择合适的技术和合作伙伴是非常重要的。

得益于庞大的投资组合，高端惯性传感器市场仍将由三大巨头主导。由于市场的特定原因，所有技术都会有很长的生命周期，预计不会出现从一种技术突然过渡到另一种技术的情况，这就要求相关厂商确保技术紧跟市场发展。这意味着区域市场领导者预计不会发生很大的变化。

不过，从长远来看，这些领导厂商是否会面临来自“中国巨头”或“从工业和新兴应用中崛起的类似亚马逊（Amazon）和波士顿动力（Boston Dynamics）等厂商”的强大竞争和市场突破？因为这些新兴应用的要求和需求，有别于传统领导厂商过去遇到的问题及处理方法。他们如何像小公司一样具有灵活性，以应对可能打破市场格局的高度定制化、动态化的新兴市场呢？因为，最后的问题可能不在于是否会发生，而是这一刻何时到来。

2019年主要地区的高端惯性传感器市场规模及市场领导者

本报告涉及的部分公司：Airbus, Al Cielo, Analog Devices, AOSense, Astrium, Autoflug, Boeing, CASC, Civitanavi, Colibrys, ColdQuanta, Doosan, ElbitSystems(Elop), Elektropribor, Emcore/Systron Donner, Endevco, Epson Toyocom, FiberPro, Fizoptika, Freescale, GEM Elettronica, Gladiator Technologies, Hitachi, Honeywell, IAI, iMAR, Innalabs, iXBlue, JAE, Kearfott, Kongsberg, KVH, L3 Harris, LordMicrostrain, Lumedyne Technologies, MEMSense, Moog/Crossbow, MTMicrosystems, Murata, Navtech, Northrop Grumman, Litef, Optolink, Oshkosh, PCB Piezo, Perm, Physical Logic, Raytheon, Saab, Safran, Si-Ware, SBG Systems, Schlumberger, Sensonor, Sensorex/Meggitt, Silicon Design, Silicon Sensing System, Sensors in Motion, StarNeto, Tamagawa, TDK/Tronics, Teledyne TSS, Teknol, Thales, Tokyo Keiki, UTC Aerospace/AIS Goodrich, VectorNav, Watson Instruments, XSens…