2025年芯动联科研究报告:高性能MEMS惯性龙头加速国产化

芯动联科:高性能 MEMS 惯性传感器龙头企业

公司是国内高性能 MEMS 惯性传感器龙头,过去四年收入快速稳定增长并且毛利率稳定 在 80%以上。公司主要产品包括 MEMS 陀螺仪和加速度计,以及由陀螺仪和加速度计组 合的惯性测量单元(IMU),用以实现导航定位、姿态感知等多项功能。2023 年公司营收 3.17 亿元,陀螺仪/加速度计/IMU 营收占比分别为 82/5/7%。公司陀螺仪、加速度计的部分 核心指标达到国际先进水平,主要应用于国防军工、高端工业等领域,正逐步对海外 Honeywell、ADI 等公司实现替代。我们看到:(1)由于公司在高性能 MEMS 惯性传感器 的领先地位,技术的稀缺性筑牢行业门槛。公司营收增速稳定且具有较好议价能力,2020 到 1-3Q24 公 司 营 收 增 速 分 别 为 35.9/53.0/36.6/39.8/41.2% , 毛 利 率 分 别 为 88.0/85.4/85.9/83.0/84.0%。(2)公司积极拓展产品布局,随着自动驾驶、商业航天等领域 的商业落地,对高性能惯性传感器的需求也在提升。

主要投资逻辑

1. 公司 MEMS 惯性传感器芯片达到导航级精度,比肩国际大厂。公司虽然较全球知名大 厂 Honeywell 在部分技术和产品线上仍旧有差距,但公司是目前全球除 Honeywell 外 少有的,且国内唯一的陀螺仪和加速度计均达到导航级精度的公司。公司最大的业务 MEMS 陀螺仪,技术达到国际先进水平。公司产品目前主要应用于高可靠领域和高端 工业、无人系统领域,有望借助性能和价格优势获取市场份额,我们看好公司在高端应 用领域持续推进高性能 MEMS 惯性传感器的国产替代。

2. 在商业航天、自动驾驶、低空经济、机器人等新型应用领域潜在需求空间扩张。借助 已有的高性能 MEMS 陀螺仪和 MEMS 加速度计器件核心技术储备,公司在 IMU 业务 上的发展迅速。我们预计 2025 年起随着下游自动驾驶、低轨卫星等新兴科技应用领域 的需求快速增长,能够为公司业务高速增长奠定基础。2024 年 7 月,公司宣布获得某 国内知名汽车品牌的定点。

与市场不同的观点

市场担心公司高增长持续性。我们认为凭借国产替代需求以及下游新兴增量,公司有望长 期受益,我们预期公司 24-26 年保持收入同比 39.3%/41.1%/39.4%的快速增长:(1)市场 空间:根据 Yole,2027 年全球高性能惯性传感器市场达到 45 亿美元,下游领域对应高端 工业、无人驾驶、商业航天,包括远期在低空经济、人型机器人的发展,需求有望逐步提 高。我们认为随着 MEMS 技术能力逐步增强,鉴于产品小型化集成化以及成本优势,有望 替代大部分传统惯性传感器的市场。在 MEMS 技术领域公司是国内唯一具有导航级精度的 公司,且下游客户分布在高端工业、高可靠市场,国产替代需求强劲,公司长期有望受益。 (2)公司过去收入集中在陀螺仪产品(占收入比例约 80%),我们认为今年开始公司实现 FM 加速度计、IMU 产品的研发到量产,后续经过客户逐步验证,订单力度有望加大,千颗 以上批量出货的订单有望逐步增加,加速度计和 IMU 产品的对应的收入空间可观。 我们认为公司作为半导体公司,在技术与国际大厂的可比度、收入成长性和盈利能力方面 在半导体领域都比较突出,对应市场下游成长性和替代提升空间可观,看好公司后续维持 收入高成长性和高盈利能力。

发展历程:深耕 MEMS 惯性器件十余年

公司深耕 MEMS 器件十余年,2020 年布局车载业务。总部位于安徽省,下设北京、无锡、 石家庄等研发测试生产中心。2015 年公司成功研制第一代高性能陀螺,2018 年高性能 MEMS 加速度计达到规模量产,2019 年第三代 MEMS 陀螺仪量产。2020 年进行高性能压 力传感器流片,同年面向汽车智能驾驶业务成立芯动联科科技河北有限公司,从事车载组 合导航定位系统及相关产品的研发生产工作。2022 年在研第四代高性能陀螺仪,同时车规 级惯性传感器送样。公司陀螺仪主要应用于惯性传感器市场的高端工业、无人系统和高可 靠等领域。2023 年公司谐振压力传感器推出,2024 年公司与国内汽车厂商签订定点合作 协议。

股权结构。金晓冬为实控人,宣佩琦、毛敏耀为一致行动人,均为中国国籍。2022 年 12 月金晓冬分别与宣佩琦、毛敏耀签署了《一致行动协议》,宣佩琦、毛敏耀分别与金晓冬就 相关事项的决策保持一致行动,以金晓冬的意见为准。截止 2024 年 9 月末,公司前五大股 东及持股比例分别为 MEMSLink Corporation(20.20%)、安徽北方微电子研究院集团有限 公司(14.00%)、北京芯动联科微电子技术(13.48%)、北方电子研究院有限公司(6.00%)、 宣佩琦(2.88%)。芯动致远为 MEMS 传感器研发设计子公司;芯动科技主要面向智能驾 驶行业,提供车载组合导航定位系统及相关产品;Moving Star 为公司海外业务销售子公司。

股权激励调动团队积极性,反映公司对未来信心充足。2023 年 10 月,公司发布股权激励 公告,本次激励计划拟授予的限制性股票数量 334.21 万股,约占公司当时股本总额 40,001 万股的 0.84%。本激励计划首次授予的激励对象总人数为 59 人,约占公司员工总 人数的 59%,包括董事、高管、核心技术人员等。该计划分成 3 个考核年度,以公司 2022 年营业收入及净利润为业绩基数,各年度对应的目标分别是:2023 年营收增长 30%、净利 润增长 10%;2024 年营收增长 69%、净利润增长 21%;2025 年营收增长 119%、净利润 增长 33%。根据 2024 年中报,公司 1H24 累计摊销金额 894.7 万元,2024 年 10 月公司 首次授予限制性股票 66.84 万股,占总股票激励数量比例 20%。

经营情况:营收快速增长,高盈利能力稳定

业务稳步拓展,营收快速增长。1-3Q24 公司实现营收 2.71 亿元(YoY +41.21%)、归母净 利润 1.38 亿元(YoY +42.39%)。主要是下游客户陆续验证导入、相关订单陆续增多,当 期产销量较上年同期稳步提升,使得公司营业收入较上年同期增加,净利润稳步增长。

公司 MEMS 陀螺仪收入占据绝大部分。1H24 公司 MEMS 陀螺仪营收 1.23 亿元,同比增 速+52.49%,占总营收 88.98%;其次是 MEMS 加速度计,营收同比增速+44.76%,营收 占比 7.85%;IMU 位于收入第三位,营收同比增速-48.15%,营收占比为 3.14%。从营收 分布看,公司 100%业务位于国内。 毛利率维持 80%以上。2021到 1-3Q24,芯动联科毛利率分别为 85.39/85.92/83.01/83.97%; 净利率分别为 49.73/51.40/52.16/50.87%。由于公司 MEMS 惯性传感器核心技术指标已 达到国际先进水平,在高端工业、高可靠领域具有稀缺性,销售议价能力强。同时,产品 具有小型化、低重量等特点,并且借助半导体技术,实现了批量化生产,生产成本较低, 故毛利率较高。

高性能惯性传感器下游需求持续开拓,MEMS 替代加速

MEMS 惯性传感器主要包括 MEMS 陀螺仪、MEMS 加速度计和惯性测量单元(IMU)。陀 螺仪作为测量角速率的器件,主要用于导航定位、姿态感知、状态检测、平台稳定等下游 领域。加速度计主要测量物体的线加速度,已经广泛应用于导航定位、姿态感知、状态检 测、平台稳定等功能。IMU 由 MEMS 陀螺仪和 MEMS 加速度计组装而成,能够同时感测 多个自由度的多种感测类型。随着电子电路、芯片制造、材料等相关技术的进步,MEMS 惯性传感器的精度正在逐步提升,应用领域正在逐渐从汽车、消费电子等向 5G 通信、航 空航天、勘探测绘等高端工业以及高可靠领域拓展,对性能的要求也逐步提高。

MEMS 惯性传感器占 2022 年 MEMS 市场的 26%。惯性传感器(加速度计、陀螺仪、磁传 感器、惯性传感组合)始终占据 Mems 主要市场份额。根据 Yole 报告,2022 年全球 MEMS 惯性传感器占整个 MEMS 市场比重高达 26.1%;至 2028 年惯性传感器仍将占据主要份额 25%。

从市场规模看,MEMS 惯性传感器有望维持稳定增长。据 Yole,2021 年全球 MEMS 行业 迎来较快增长,年同比增速超 18%。2022 年至 2025 年 MEMS 全球整体市场规模预计从 148 亿美元增长至 188 亿美元,其中 MEMS 惯性传感器全球市场规模预计将从 37 亿美元 增长至 43 亿美元,CAGR 约 5.2%。

看好高性能 MEMS 惯性传感器规模快速成长

我们看好高性能的 MEMS 惯性传感器市场具有更好的增长性。由于:(1)高端工业、高可 靠、无人系统等高端应用领域的持续技术升级对高性能惯性传感器提出了较大需求;根据 Yole,2027年全球高性能惯性传感器市场规模有望达到45亿美元,22-27年CAGR为6.5%。 其中无人系统/高端工业等领域贡献主要增量,分别从 21 年的 12/4.5 亿美元增长至 27 年的 17/11 亿美元。(2)MEMS 技术追赶实现更高集成度和更低成本,随着 MEMS 惯性传感器 的精度不断提高,高性能 MEMS 惯性产品有望对原先的高性能领域使用的传统惯性产品(如 光纤、激光陀螺仪、石英加速度计等)进行替代。根据 QY Research,2022 年全球 MEMS 高性能惯性传感器市场在 4.13 亿美元,在整体高性能惯性传感器市场中占比较小,仍有较 大的渗透空间。

下游高端工业领域不断开拓带来需求空间

高性能惯性传感器下游行业需求持续成长。我们看好未来高端工业及高可靠行业拓展以及 无人系统(自动驾驶、机器人等)新领域技术突破,带来对高性能 MEMS 惯性传感器需求 增长。

(1)场景 1:高端工业领域。高性能 MEMS 应用拓展,高端工业等特定场景性能要求严 格。典型的高端工业领域包括:测量测绘、系统监测、通信、高速铁路、卫星航天、精密 农业等。由于高端工业环境复杂多变,其对测量仪器的耐高温和稳定性等有极高要求,是 MEMS 产品进入的核心壁垒。随着行业内对于 MEMS 惯性传感器的技术升级和性能提升, 高性能 MEMS 惯性传感器能够在保持高集成度和低功耗低成本等优势下,持续提升精度水 平,将应用场景扩展到更多高性能领域。根据 Yole,2021 年,全球 MEMS 产品在高端工 业领域的市场规模约 22 亿美元,预计至 2027 年能增长至 33 亿美元。

(2)场景 2:无人系统。自动驾驶市场规模有望迎来放量,高精度 IMU 将发挥更大的作用。 MEMS 惯性测量单元(IMU)正逐步被用于自动驾驶,辅助 GNSS、视觉和其他探测及测 距的系统,在卫星信号较弱甚至丢失的情况下,根据 IMU 实时测量的加速度和角速率信息, 继续利用惯性导航以推算出最新的位置,在短时间内仍可得到较高精度的位置信息,利用 航迹推算实现短时导航,以填补 GNSS 更新之间的空隙。另外,IMU 作为人形机器人保持 平衡及运动控制的关键传感器,配置确定性高。随着人形机器人在中长期的商业化和规模 化,将带动 IMU 需求高速增长。

无人系统长期发展,MEMS 需求持续扩张。据 Yole,经历过 21 年 MEMS 需求的高增长后, 未来几年 MEMS 产品在无人系统领域的市场规模增速有望稳定在 4%-10%。随着各下游的 持续技术突破和产品落地放量,2027 年预计全球无人系统领域 MEMS 产品需求能够达到 64 亿美元。

高性能 MEMS 惯性传感器对传统惯性传感器替代率有望提升

#1 陀螺仪:MEMS 陀螺替代两光陀螺仪

根据不同测量原理和发明时间,陀螺仪现有四代产品技术。激光陀螺和光纤陀螺是基于萨 格奈克效应的第二代陀螺仪,技术成熟精度高,已逐步从战术级应用拓展到导航级应用, 但因成本高、体积大而下游应用受限。MEMS 陀螺是基于哥氏振动效应和微纳加工技术的 第三代陀螺仪,具有体积小、重量轻、环境适应性强、价格低、易量产等特点。MEMS 陀 螺率先在汽车和消费电子领域大规模应用,随着精度等性能的不断提升,应用场景从工业 级领域有望拓展到导航级等高端领域。 在战术级和导航级领域,高性能 MEMS 陀螺仪有望加速替代两光陀螺。MEMS 陀螺仪主要 用于测量物体角速率,具有小型化、高集成、低成本的优势,可以较好地解决两光陀螺体 积较大、功耗大等问题。MEMS 陀螺仪目前主要覆盖工业级应用领域,2021 年占据全球工 业领域 86%的市场,战术级、导航级、战略级的应用主要依赖两光陀螺。但随着 MEMS 陀 螺仪精度和稳定性的提升,高性能 MEMS 陀螺仪在性能等效同时拥有更低的价格,在高端 工业、无人系统和高可靠领域的具体应用场景也将逐渐丰富,有望进一步渗透到导航级领 域。

#2 加速度计:电容式 MEMS 加速度计替代传统高性能加速度计

传统高性能加速度计应用受限,电容式 MEMS 加速度计实现替代。传统高性能加速度计如 石英加速度计等主要为系统复杂的高价值应用平台提供惯性技术服务,但难以向小型化、 低成本化和智能化发展。MEMS 加速度计应用牛顿第二定律理论,主要用于测量物体线加 速度,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。根据不同的 工作原理,MEMS 加速度计主要包括四种类型:电容式、压电式、热感式和谐振式。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、宽动态范围、可测量静态加速度等优点,更重要的是有低成本量产等优势,现被广泛 应用于消费电子、汽车、工业、高可靠等领域。

芯动联科优势:MEMS 陀螺龙头企业,积极拓展业务布局

优势#1:产品技术领先,受益国产替代

陀螺仪性能全球领先,高性价比利于国产替代

陀螺仪具有四项核心性能参数,不同类型应用领域性能要求有差异。零偏稳定性、零偏重 复性、角度随机游走和标度因数精度分别是决定陀螺仪核心性能的四项关键指标。零偏稳 定性衡量一个工作周期内,输入角速率为零时陀螺仪输出值围绕均值的离散程度。零偏重 复性衡量规定时间内,陀螺仪零偏相对均值的离散程度。角度随机游走衡量陀螺仪角速率 输出白噪声的大小。标度因数精度衡量陀螺仪在一系列影响因素下,标度因数围绕均值的 离散程度。四项指标数值越小,陀螺仪性能越高。

公司陀螺仪可以覆盖下游大部分市场。公司代表陀螺仪产品的零偏稳定性不超过 0.1°/h, 零偏重复性不超过 0.4°/h,角度随机游走不超过 0.05°/√h,达到导航级产品性能要求。 借助 MEMS 陀螺仪的优异性能和高性价比,公司陀螺仪在导航级、战术级领域逐步实现国 产替代,主要应用于辅助驾驶、工业无人平台、航姿系统和 L4 自动驾驶等领域。

产品性能国际领先性价比高,筑牢公司技术壁垒。与国际厂商 Honeywell、ADI 等公司的公 开产品数据相比,公司陀螺仪产品性能均处于国际先进水平。Honeywell 的 HG4930、Silicon Sensing 的 CRH03 以及 Sensonor 的 STIM 210 均为其已量产的性能最优的硅基 MEMS 陀 螺仪。公司陀螺仪 33 系列 HC 型号产品的核心指标零偏稳定性可以做到 0.05°/h,角度随 机游走达到 0.05°/√ℎ,标度因数精度达到 90ppm,综合性能优于 Sensonor 和 ADI,和 Honeywell 和 Silicon Sensing 接近,具有显著技术壁垒。另外,根据公司第二轮审核问询 函回复意见,公司 24 年上半年 33 系列陀螺仪产品平均单价不到 9000 元人民币,远低于 国外同业公司产品价格,有望对全球陀螺仪品牌产品实现国产替代。

公司加速度计零偏稳定性好,技术国际先进

不同应用领域对加速度计性能要求不同。在加速度计的技术指标中,零偏稳定性是主要核 心指标,衡量当输入线加速度为零时,加速度计输出值的离散程度,数值越小表示离散程 度越低,产品性能越高。战略级、导航级、战术级和消费级应用对零偏稳定性的数值要求 分别为小于 5μg、5-50μg 之间、50-1000μg 之间以及大于 1000μg。MEMS 加速度计 目前主要应用于导航级、战术级和消费级领域内。

公司加速度计主要覆盖导航级和战术级应用领域。由于 MEMS 加速度计难以达到极高的精 度水平,较难满足战略级产品的性能要求,因此其主要用于除战略级外的其他应用领域。 公司加速度计借助性能和价格优势则主要集中于导航级和战术级领域,覆盖面广泛的同时 还在持续拓展下游应用领域。

产品零偏稳定性达国际先进水平,筑牢行业壁垒。目前为实现高灵敏度、环境适应性好, 高精度的特点,加速度计从传统单质量块技术方案向多质量块阵列式结构技术方案演进, 检测机理从 AM 向 FM 演进,同时由于谐振式加速度计具有高精度潜能、准数字输出等特 点,谐振式技术方案愈发为客户采纳。MEMS 工艺方面,加速度计工艺方案由传统的硅-玻 璃工艺过渡到全硅工艺,降低材料不匹配和走线引起的寄生和热失配,并采用高深宽比的 体硅深槽刻蚀等技术,实现机械增益的大幅提升。公司加速度计 35 系列采用全硅工艺和先 进的阵列梳齿结构,零偏稳定性不超过 20μg,与国际厂商 Honeywell、ADI 等公司的公开 产品数据相比处于国际先进。

公司产品布局丰富。与国内外 MEMS 惯性传感器头部厂家相比,公司主攻硅基 MEMS 陀 螺仪、加速度计及由此组成的惯性单元,产品类别相对丰富且全面,产品性能覆盖工业级、 战术级、导航级,具有较多元的下游应用场景。

MEMS 惯性传感器市场目前国产化率较低。由于 MEMS 惯性传感器工艺难度大,对技术投 入要求较高,国内参与厂商较少,主要由海外头部厂商占据市场份额。根据 Yole,从全球 高性能 MEMS 惯性传感器市场竞争格局看,21 年 CR3 约 67%。其中,Honeywell 占据市 场份额高达 34%,排名第一,份额远远领先排名第二的 Northrop Grumman/Litef,头部属 性较强。随着公司高性能 MEMS 惯性传感器技术达到国际厂商的水平,有望加速实现国产 替代。

优势#2:积极布局新产品新赛道,提供成长新动能

下游拓展:公司在不断拓宽研发产品的种类,在研项目涵盖车规级适用于 L3+自动驾驶的 高性能 MEMS IMU、汽车级功能安全 6 轴 MEMS IMU,并推进研发项目尽快量产。2024 年 7 月,公司公告获得国内某知名汽车企业产品定点。此外,在低轨卫星、低空经济、人 型机器人领域,公司有望逐步拓展产品和客户。 产品拓展:量产 FM 加速度计,进军压力传感器。(1)根据 24 年中报,由公司研发的 FM 加 速计可取代石英加速计,已形成量产能力并开始小批量出货,目前全球范围内尚未有其他 公司可以实现 FM 加速度计实现大规模量产。高性能加速度计小型化和成本效益提升的需 求,有望提升公司在加速度计领域的收入前景。(2)公司压力传感器研发取得突破,性能 国际先进,并向客户推广。目前公司已有谐振式压力传感器样品,最大量程 350KPa,综合 精度优于±0.02%FS,年稳定性±0.01%FS,达到国内领先、国际先进水平。

优势#3:研发投入较高,形成技术闭环筑牢行业领先优势

公司在高性能 MEMS 领域形成技术闭环,有助于提高公司护城河。高性能 MEMS 惯性传 感器要做到稳定量产,需要在 MEMS 芯片设计及工艺方案、ASIC 芯片设计、封装、测试 等各个环节均具备相应的技术能力并建立完善的技术体系和工艺方案,是行业技术水平的 集中体现,技术壁垒高。目前,国内外行业内技术领先的企业均在 MEMS 结构设计、MEMS 工艺、ASIC 设计等方面具备较强实力。公司采用 Fabless 模式经营,在 MEMS 惯性传感 器芯片设计、MEMS 工艺方案开发、封装与测试标定等环节拥有自主知识产权的核心技术, 已形成技术闭环。另外公司将晶圆制造环节外包,自身采取轻资产化运营模式,维持优异 的盈利能力。

具备多环节核心技术,技术成熟且设立保护措施。公司在 MEMS 陀螺仪和加速度计的芯片 设计、传感器封装及测试环节均有核心技术储备,已形成 MEMS 惯性传感器核心技术体系。 相关核心技术的成熟度高,已取得专利或设立保护措施,因此公司在生产闭环的多个关键 环节中具备技术优势,在产品生产中具有主动性和领先优势。

产品具有稀缺性,毛利率维持在 80%以上。2021 到 1-3Q24,芯动联科毛利率分别为 85.39/85.92/83.01/83.97%;净利率分别为 49.73/51.40/52.16/50.87%。由于公司 MEMS 惯性传感器核心技术指标已达到国际先进水平,在高端工业、高可靠领域具有稀缺性,销 售议价能力强。同时,产品具有小型化、低重量等特点,并且借助半导体技术,实现了批 量化生产,生产成本较低,因此维持较高毛利率。 公司研发投入增长较稳定。公司高度重视技术研发,每年投入大量经费进行新技术、新产 品的研发工作。2021 到 1-3Q24,公司研发投入分别为 0.41/ 0.56/0.80/0.83 亿元,其中 1-3Q24 研 发 投 入 同 比 增 长 24.75 % 。 研 发 投 入 占 营 收 比 例 分 别 为 24.39%/24.57%/25.29%/30.39%。研发投入不断提高,有助于形成技术优势,提高公司竞 争力。

财务分析

资产负债表分析:偿债能力稳健,营运能力有待提高

短 期 / 长 期 偿 债 能 力 均 比 较 稳 健 。 2020 至 1-3Q24 ,芯动联科的流动比率为 35.58/18.61/14.06/50.78/50.06,资产负债率分别是 2.35/5.10/7.12/2.81/2.79%。这反映出 公司的债务压力较小,资金流动性较好。23 年公司流动比率较 22 年大幅提升,主要系 202 年公司进行公开募股,筹集到大量现金所致。

存货和应收账款周转率呈微下降趋势,营运能力有待提高。2020 至 1-3Q24,公司的存货 周转率从 1.28 下降到 0.50,流动资产周转率从 0.44 下降到 0.13,反映出对存货等流动资 产的利用效率略有下降,其中应收账款周转率从 1.38 下降到 0.69,公司应收账款科目大幅 增加,或存在账期回款延长情况。

现金流量表分析:现金流整体较充裕,经营现金流呈上升趋势

1-3Q24,芯动联科经营/投资/筹资净现金流分别为 1.26/-3.23/-0.6 亿元。(1)经营现金流: 1-3Q24 对比 23 年经营现金流提升明显,主要系公司收入水平快速增长带来的利润提升; (2)投资现金流:1-3Q24 年投资现金流依旧为负,主要系公司购买低风险理财产品。 2021-2023 年公司资本支出占营收比例为 7.43/10.71/6.11%,资本支出较为稳定,保持平 稳扩张节奏;(3)筹资现金流:1-3Q24 年公司在经过了 23 年首次公开募股后,筹资现金 流降低至负数,主要为公司偿还了一定的债务和进行了股息分配。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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