上海市浦东新区-工业应用的传感及控制芯片研发及产业化项目可行性研究报告

思瀚产业研究院 2025-09-08 12:00

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1、项目基本情况

项目名称: 工业应用的传感及控制芯片研发及产业化项目

实施主体 :上海南芯半导体科技股份有限公司

项目总投资: 63,079.74 万元

项目建设期: 3 年

项目建设内容 : 公司拟通过本项目,聚焦工业应用的传感及控制芯片研发,重点开发光学传感器、惯性传感器、磁传感器、高速高精度数字控制器的芯片架构设计,并自研工艺平台,购置测试设备,储备从芯片设计、工艺设计到交付的完整技术能力。

本项目将利用公司在模拟电路设计、传感、控制、工艺等领域积累的能力,在减少环境干扰控制、提升算法可靠性方面进一步实现突破,研发高精度、低功耗的传感及控制解决方案。

项目计划在上海浦东租赁场地并购置研发、检测及办公所需相关设备,建设传感器实验室,完善研发软硬件条件。项目将引入研发人才,通过三年左右的研发周期完成新产品的设计、验证,最终实现量产。

项目实施后,公司将构建从工艺平台搭建、测试验证到控制优化的深度技术开发能力,可向更高精度要求的工业机器人及各形态的智能传感终端等不同应用领域拓展,为公司业务增长提供助力。同时项目顺应国家顶层设计,为行业发展提供更多技术方案支撑,为加速我国传感及控制芯片的国产替代赋能。

项目建设地点:上海市浦东新区

2、项目实施的必要性

(1)提高传感芯片国产化率与技术水平,保障产业链安全

当前,我国传感芯片市场高度依赖进口。核心技术与高端产品供给高度受制于海外企业,各细分领域“卡脖子”问题突出:光传感领域,AMS、Broadcom、Vishay 的环境光、ToF 传感器在工业安全防护、物流智能分拣精密制造检测、车载电子中市场份额较高;惯性传感领域,TDK InvenSense、Bosch、STMicro 的六轴/九轴 IMU,凭借高精度、高可靠性优势几乎垄断高端无人机、工业自动化及汽车电子稳定程序(ESC)、高级辅助驾驶(ADAS)市场;磁传感领域,TDK、Infineon、Allegro 的 TMR/AMR 磁阻传感器长期占据高端位置。

国内企业虽已在中低端霍尔开关、简单三轴加速度计等单品上取得突破,但仍在灵敏度、温漂控制、长期稳定性等核心指标上表现不足,与海外高端产品仍存在明显差距,无法满足高端整机厂商的技术要求。

导致高端整机厂被迫采用“碎片化”进口模式,需从不同海外厂商采购各类传感芯片,不仅推高了供应链管理成本,更面临地缘政治、贸易摩擦等带来的断供风险,严重制约下游高端制造业的稳定发展。

本项目拟开发具有自主知识产权的磁传感、光传感、惯性传感三大系列芯片及高速高精度数字控制器等产品。填补国产高端传感芯片空白,打破国外垄断,强化智能终端、工业装备产业链安全,项目的实施符合行业发展趋势,契合公司自身发展战略,具有必要性。

(2)传感及控制芯片应用场景持续增加,将成为公司创收的重要抓手

随着汽车电子、人形机器人、低空经济、AI 终端设备与工业互联网等行业的爆发式增长,下游行业对传感器的需求激增,传感芯片的应用场景也随之增加。

光传感芯片作为光电信号转换的核心器件,已成为自动驾驶、消费电子、医疗成像等领域的底层支撑。2025 年全球市场迈入加速扩容与技术裂变的关键阶段。在工业场景中,光传感芯片可用于精确测量光线的各种参数,包括强度、波长等;在自动控制系统中,光学传感芯片可以作为感知元件,实现对光线的自动控制和调节;在光通信系统中,光学传感芯片用于接收和转换光信号,实现信息的传输和交换。 

2025 年全球光电传感器市场规模预计突破 300 亿美元,中国贡献超 40%的份额,成为全球最大单一市场。工业自动化、智能家居、新能源汽车三大应用场景驱动需求爆发,其中工业领域占比达 55%。国内市场渗透率从 2020 年的 28%提升至 2025 年的 42%,政策推动的智能制造升级和“双碳”目标成为核心增长引擎。

惯性传感器目前以 MEMS 惯性传感器为主,可应用于惯性导航、惯性测量、惯性稳控等方面。惯性导航系统一般包含三轴陀螺仪和三轴加速度计,分别测量三个自由度的角速率和线加速度。惯性导航不借助外源信息,也不向外发送任何信号,可免受外界干扰影响。

除独立使用外,惯性导航还可以与卫星导航结合使用,形成组合导航系统。惯性测量系统利用陀螺仪、加速度计等惯性敏感元件和电子计算机测量载体相对于地面运动的角速率和加速度,以确定载体的位置和地球重力场参数的组合系统。

目前已被应用于石油测斜、城市测绘、地质监测、寻北仪表等领域。惯性稳控系统通过连续监测系统姿态与位置变化,利用伺服机构动态调整系统姿态,使被稳定对象与设定目标保持相对稳定。

根据最新行业数据分析,全球惯性传感器市场正保持稳定增长趋势。2024 年市场规模已达 120.36亿美元(约合人民币 868 亿元),预计到 2031 年将增长至 175.08 亿美元,期间年复合增长率(CAGR)为 5.5%。

磁传感器主要分为霍尔效应磁传感器和磁阻(xMR)传感器。霍尔效应磁传感器主要利用霍尔效应,即当电流垂直于外磁场通过半导体时,垂直于电流和磁场的方向会产生附加电场,从而在半导体的两端产生电势差,来检测磁场的强度;磁阻传感器主要是在器件内构造薄膜,即给通以电流的材料加以与电流垂直或平行的外磁场,其电阻值会有所增加或减少。

通过应用上述物理效应,磁阻传感器能够精确测量电流、位置、方向、角度等物理信号。磁传感器可应用于工业机器人的高精度运动和定位,如用于机械臂运动和控制、服务机器人的导航系统及手术机器人的高精度操控系统中。

据 Yole 统计,2023 年全球磁传感器市场为 29 亿美元,预计 2029 年有望增长至 37 亿美元,CAGR 为 4%。其中工业控制是磁传感器最大的应用市场之一,2023 年工业领域磁传感器市场规模分别为 6.1 亿美元,到 2029 年各市场规模有望增长至 8.3 亿美元,2023-2029 年间 CAGR 可达 5%。

智能控制器是为实现特定功能而设计的嵌入式计算机控制单元,广泛应用于工业自动化、医疗设备及智慧建筑等多元化、专业化下游场景中,并形成了相对分散的行业格局。随着 AIoT 技术不断发展,智能控制器产品正持续向高集成度、自适应算法、低功耗设计方向升级,推动行业边界不断扩容。

根据 Frost & Sullivan等机构数据,全球智能控制器市场呈现稳步增长态势,规模从 2015 年的 1.23 万亿美元提升至 2024 年的 1.96 万亿美元,年均复合增长率达 5%。

公司依托本项目的全品类布局,可快速切入上述高成长赛道。项目开发的相关产品将成为公司下一轮业绩增长的核心引擎与创收的有力抓手。

(3)储备传感器芯片设计能力,提升公司 MEMS 工艺能力

当前,智能终端、新能源汽车、机器人与低空经济等新兴赛道的兴起,使得传感器市场发展日渐增速,国际龙头企业凭借其领先优势在 IP、专利、生态等方面逐步构建高准入壁垒,留给国内企业的发展窗口期正在收窄。公司长期深耕电源管理芯片领域,是国内领先的芯片设计企业,拥有人才、管理、供应链等优势,具备传感器芯片的研发设计能力,正可趁此机会布局传感器芯片的研发设计,跻身国内领先传感及控制芯片供应商行列。

传感芯片的研发难点主要有:1)微弱信号的检测——环境噪声比目标信号高百倍以上,需对环境光、声、电磁、震动等进行干扰抑制,从而识别到微弱信号;2)跨域干扰耦合——高温、振动、电磁场同时作用,温漂、机械应力、EMI交叉影响,补偿算法与封装协同难度极大。3)高度集成与低功耗——在毫米级封装层面整合传感、ADC、DSP、接口与安全岛等,功耗降至毫瓦级,同时还需保持高带宽实时响应。

面对以上研发难题,本项目以“储备传感器芯片深度设计能力”为核心目标,通过构建传感器实验室、购置研发及测试设备、搭建工艺设计平台,对光传感、惯性传感、磁传感三条技术路线进行研发,并开发高速高精度控制器芯片。

在光传感芯片领域,项目将聚焦于环境光干扰抑制、动态场景算法+相位控制以及平衡功耗方面的研发;惯性传感领域,公司将进一步攻克漂移控制、震动干扰等问题,并实现多传感器融合技术;磁传感芯片领域,项目将主要在电磁干扰抑制、运动算法补偿与误差控制、平衡灵敏度与精度等方面实现提升;高速高精度数字控制器方面,项目将主要攻克实时响应与低延迟、功能安全与可靠性、高算力与能效平衡问题,为前三类传感器提供实时、低延迟、高可靠的技术底座。

该项目的建设,不仅有利于公司突破国外企业对技术的垄断,更重要的是能使公司形成相关技术从芯片设计、工艺设计到交付的完整技术能力,显著提升议价能力与客户黏性。未来面对客户“一站式传感方案”的集采需求,公司可凭借跨品类协同优势快速响应,同时通过自研形成技术组合壁垒,从而在传感器产业链中拥有优势,提升公司的核心竞争力及盈利能力。

3、项目实施的可行性

(1)项目契合国家政策导向,具备政策可行性

中央政府在传感器领域密集出台了一系列支持政策,旨在推动该行业的技术创新和产业升级。2021 年 12 月,国务院发布的《“十四五”数字经济发展规划》强调了提升传感器及其他战略性前瞻性领域的数字技术研发能力,致力于增强核心产业竞争力,特别是在基础软硬件、核心电子元器件等产品的供给水平上,强化关键产品自给保障能力,提升产业链关键环节的竞争力。

2022 年 6 月,工信部等五部门联合发布的《关于推动轻工业高质量发展的指导意见》指出,要加快关键技术突破,特别是在家用电器和自行车钟表衡器领域的关键技术,如智能物联网技术、健康家电技术、中置电机力矩传感器、动态电子衡器等,以促进轻工业的高质量发展。

2023 年 1 月,工信部等六部门发布的《关于推动能源电子产业发展的指导意见》则聚焦于发展小型化、低功耗、集成化、高灵敏度的敏感元件,以及集成多维度信息采集能力的高端传感器,如新型 MEMS 传感器和智能传感器,旨在突破微型化、智能化的电声器件和图像传感器件,推动能源电子产业的进步。

2023 年 10 月,工信部发布的《人形机器人创新发展指导意见》提出,要聚焦人形机器人专用传感器,突破视、听、力、嗅等高精度传感关键技术,提升环境综合感知能力。这包括开发高精度仿生视觉传感器、宽频响高灵敏的仿生听觉传感器、高分辨率多点接触检测能力的仿人电子皮肤,以及高灵敏检测多种气体的仿生嗅觉传感器,形成人形机器人专用传感器产品谱系。

2023 年 8 月,工信部等五部门发布的《元宇宙产业创新发展三年行动计划》要求加强关键技术集成创新,突破高端电子元器件,加快图形计算芯片、高端传感器、声学元器件、光学显示器件等基础硬件的研发创新,为元宇宙产业提供坚实的技术支撑。

2023 年 6 月,工信部等五部门发布的《制造业可靠性提升实施意见》则重点提升仪器仪表用控制部件、传感器、源部件、探测器等通用基础零部件的可靠性水平,以提高制造业的整体质量。

2023 年 12 月,国家发改委发布的《产业结构调整指导目录(2024 年本)》鼓励发展微纳位移传感器、柔性触觉传感器、高分辨率视觉传感器、可加密传感器等具有无线通信功能的低功耗智能传感器,以促进产业结构的优化升级。

项目研发方向涉及传感及控制芯片,是传感器行业的重要组成部分,与国家对传感器领域发展的支持政策吻合,属于国家和地方政府集成电路产业支持的范围,能够获得国家及政府的政策支持。

(2)项目市场前景广阔,产能消化具备可行性

根据 Frost & Sullivan 数据,中国传感器市场规模 2024 年为 2,725 亿人民币,预计 2025-2029 年 CAGR 为 18.2%。工业领域传感器市场的发展主要受益于工业自动化、智能化发展的影响,智能工厂产线大规模导入机器人、AGV、检测设备、数控设备等,对各类传感器的需求量大幅增加。

在实际生产中,传感器广泛应用于机器人、AGV 等设备的导航和防撞、机械设备的精确控制、设备故障诊断、产线自动检测等场景中,以减少设备故障、排除安全隐患、提升产线效能。因此,伴随智能工厂的进一步升级,传感器应用边界将不断外扩,市场空间同步放大。

根据 Frost & Sullivan 等机构数据,中国智能控制器市场延续强劲增长势头,2016 至2023 年期间规模从 1.36万亿元增至 3.42 万亿元,CAGR 达到约 14%,2024年中国市场规模预计达 3.87 万亿元,同比增长 13.1%,显著高于全球增速,占全球市场份额约为 29%。

下游市场持续放量将为本项目的建设提供广阔的市场空间,助力项目产能消化,因此,本项目的建设具有市场可行性。

另一方面,公司部分原有电源管理产品客户在传感器采购上,仍以国外产品为主导。这使得客户会面临供应链风险、成本压力以及服务响应滞后的问题。公司可依托与部分已有电源管理产品合作的客户进行项目联动合作,快速建立合作信任与对接通道。

当前双方在电源项目中已形成成熟的需求沟通、技术适配、交付协作机制,这一既有合作基础能大幅降低传感器产品的市场切入成本,无需从零搭建客户对接体系,可直接基于现有合作链路,同步推进传感器产品的需求调研、样品测试与方案落地,实现“从电源合作到多品类配套”的自然延伸,为项目的产能消化提供可行途径。

(3)项目依托公司优秀的研发及工艺开发实力,具备技术可行性

公司目前已在传感器赛道拥有研发经验、技术积累及人才储备优势,有助于项目的顺利实施。研发经验方面,公司目前已积累了低精度光学传感器和电源控制器的相关开发经验,相关产品已量产应用于消费级客户,拥有该领域产品研发、流片、验证、试产到量产的完整经验。技术积累方面,公司已拥有传感器的功耗控制与小型化相关的技术储备,并在电源管理芯片领域积累了大量技术。

人才方面,截至 2025 年半年度,公司研发人员数量增至 756 人,研发人员数量占公司员工总数的比例为 68.35%。现有传感芯片研发团队具备光传感、惯性传感、磁传感、模数混合相关项目的开发背景。

此外,公司拥有自研工艺平台,可在项目开发过程中实现部分产品的工艺定制,实现核心技术与工艺的完全自研。本项目依托公司人才优势、技术积累、自主可控的工艺平台和严格的质量控制体系,能够顺利完成项目研发、流片、验证、工艺开发及量产的全流程,降低项目实施风险,确保项目技术可行、风险可控、保障项目产品质量。

4、项目涉及的政府报批情况

截至本报告出具之日,本项目备案手续尚在办理中,公司将根据相关要求履行后续审批或备案程序。

此报告为摘录公开部分。定制化编制政府立项审批备案、IPO募投可研、国资委备案、银行贷款、能评环评、产业基金融资、内部董事会投资决策等用途可研报告可咨询思瀚产业研究院。

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