此前市场对IMU上车/机器人的必要性，以及量的规模，价的变化仍有较多疑问，背后是对行业&公司成长确定性的担忧，因此我们在本篇再次针对核心问题进行阐述，分析如下。
要点：
1、成长性来自哪里？
行业beta来自L2+车型预埋IMU，叠加机器人放量；公司alpha来自从0-1导入车规级市场，看好壁垒最高的芯片环节公司向下能做成一体化，打开更大的增长空间，未来复合增速能看40%。
2、确定性怎么看：
确定性缘于IMU本质上是智能终端不可或缺的感知零件，汽车&机器人某种程度上是在复刻当年消费电子IMU走过的路；IMU格局好于下游系统集成，上游芯片自研贡献更好的盈利&更高的壁垒，这类公司做成的概率大。
3、投资建议：
综合长期成长性（行业高增+市占率提升）和未来格局的确定性（所处环节壁垒高，盈利能力好），我们看好上游具备芯片研发设计能力的公司，继续重点推荐：
1）【芯动联科】：高端领域芯片具备稀缺性，车规级IMU正在导入车企客户，预计24年两个定点有望批量出货，未来两年主业保持40%复合增速，预计25、30年利润分别为3.6、15亿，对应当前PE 44、11倍。
2）【苏州固锝】：参股子公司明皜传感（持股21.63%）具备车规级研发能力，从消费级惯性传感器向车规级切入，未来有望实现从低单价、低毛利向高单价、高毛利的品类跃升，22年明皜净利润仅0.28亿，对标芯动弹性大，目前已递交IPO招股书。
一、IMU在自动驾驶&机器人领域的确定性及成长性
1、传统汽车需要惯性传感器来实现车身稳定等功能
传统汽车在多处使用了惯性传感器，包括涉及功能安全的ESP、气囊、ECS等。根据博世的统计，一辆汽车中有超过50颗MEMS传感器芯片，其中压力传感器20颗、加速度计23颗、陀螺仪4颗。上述惯性传感器的作用主要在于：
1） 测量汽车是否侧翻：车辆的侧翻检测系统是通过读取车辆的翻滚角度和翻滚速度来确定汽车是否处于侧翻状态，因此需要陀螺仪和加速计对车辆的角速度和加速度进行监测，辅以算法进行数据融合，通过得到的实时侧倾角系统会发出预警及提醒驾驶人员采取相应措施，防止侧翻事故发生。
2） 测量车辆的转弯角度和转弯角速度：汽车转弯时做离心运动，转弯速度越快，角速度越大，容易发生侧滑，而陀螺仪能计算出四个车轮的转弯角度和转弯角速度，在超过规定时由系统发出预警。
3） 测量急踩刹车、急踩油门：陀螺仪和加速度计可以感知车辆加速度和相对道路的倾角，以测量是否存在急踩刹车、急踩油门等情况。
2、IMU是L3+自动驾驶高精度定位的关键，集成化是趋势
惯性导航（INS）是利用陀螺仪和加速度计感知运动载体的角速率和加速度，从而解算运载体位置信息的自主导航定位方法，具有不依靠外部信号源而自主工作的能力。IMU与GNSS模块构成组合导航系统，通过航位推算做出相对定位，可以实现车辆高精度定位的导航能力，其优点在于：
1） INS具有不依靠外部信号源而自主工作的能力，具备连续及稳定的定位能力。在隧道、地下车库等环境下，GNSS卫星信号弱，无法提供精准定位，而INS不受干扰仍然可以提供准确定位。在相对定位失效时，INS可以对相对定位的结果进行航迹推演，在一段时间内保持相对定位的精度，从而能够保障自动驾驶的安全行驶。
2） GNSS更新频率低（仅有10Hz，延迟达100ms），不足以支撑实时位置更新，难以在高速运动物体上连续测量和导航；IMU更新频率＞100Hz（延时＜10ms），可弥补GNSS的实时性缺陷。
3） IMU可以验证RTK GPS结果的自洽性，并对无法自洽的绝对定位数据进行滤波和修正。
正因IMU/INS具备强自主性，数据更新率高、短期精度和稳定性好，所以将成为L3+自动驾驶汽车高精度定位导航的关键。
图：“GNSS+IMU”组合导航系统原理
来源：头豹研究院，天风证券研究所
此外，通过多感知数据融合，高精度IMU可提供更精准的姿态信息，辅助BEV算法多帧对齐。BEV算法为了更好地实现周围环境的3D环境重构，引入时间序列进行多帧图像融合，通过视角的转换得到一个深度估计，而通过IMU得到自车的旋转跟平移来获取精确的运动状态。对于城市复杂路段，由于GPS信号和摄像头被遮挡，存在大量Corner Case，这是城市NOA实现的一大难点，而高精度IMU可以辅助语义地图的拼接，来获得车辆更高精度的定位，保证安全通行。
图：IMU可优化BEV算法
来源：导远电子公众号，天风证券研究所
车规IMU未来主要趋势是集成化，体现在两方面：1）集成六轴的高精度IMU可以替代部分原有的车载惯性传感器，从而在功能不变的前提下减少传感器数量；2）向域控制器集成，当前部分IMU不再与GNSS构成独立的P-BOX装车，而是采用贴片式焊到域控制器主板上，可在提高数据交换效率、方便布置的同时进一步降低成本。
因此，我们认为未来L3+车规IMU的发展趋势是由2颗六轴IMU（一颗作为冗余备份）向悬架、制动、导航系统分享感知数据，进而提升功能和可靠性。
3、机器人需要IMU姿态感知来维持平衡及行走导航
IMU在机器人上可以与摄像头、力传感器等多传感器数据融合，以达到维持身体平衡，预测速度和轨迹并进行定位导航等功能，在四足机器人、人形机器人上均有望标配。根据UCLA论文，ARTEMIS人形机器人的系统从 IMU 获取角速度和线性加速度、腿部的关节角度（即腿部运动学）和接触信息，以此估计陀螺仪偏差和加速度计偏差以及机器人的全局位姿和速度。
图：惯性平衡原理
来源：芯动联科招股书，天风证券研究所
4、成长性：L2+车型预埋，机器人标配，25-30年复合增速超40%
汽车&机器人领域IMU仍处于较早阶段的导入期，目前除百度、萝卜快跑等L4无人驾驶车辆采用了高精度IMU外，L2+高阶智驾的车型也开始逐步标配，我们预计未来搭载NOA功能的L2+及以上车型都有望标配IMU，且伴随自动驾驶等级提升，精度要求也将显著提高。我们认为相应的车规级IMU同样可用于人形机器人。
表：部分车型及其配套定位方案
来源：公开资料整理、天风证券研究所
重点关注车+机器人市场，空间测算如下：
1）车：假设2025、2030年国内乘用车产量分别为2500、3000万台，惯导渗透率分别为20%、40%，IMU用量为1-2只/车，单价750元/只（当前价格约500-1000元，考虑未来精度提升对冲降价），测算出2025、2030年自动驾驶IMU市场规模有望达37.5、180亿元；
2）机器人：假设2025、2030年国内人形机器人产量分别为10、400万台，参考UCLA论文中Artemis机器人参数，假设单个机器人IMU用量为2只，单价1500元/只（考虑初期选用高精度偏贵，后续降本与车规持平），测算出2025、2030年机器人IMU市场规模有望达3、60亿元。
我们预计2025、2030年车+机器人IMU合计市场规模为40.5、240亿元，25-30年CAGR=43%。
图：国内车+机器人IMU市场空间测算
来源：天风证券研究所
二、产业链竞争格局：芯片/模组>系统集成
产业链上游芯片壁垒最高，且随着精度要求提高而提高，符合典型的半导体行业规律，规模效应明显，博世等一体化厂商也在民用的IMU模组上形成寡头垄断，CR5达88%；系统集成则根据下游应用端的不同有较大差异。我们在上篇已提过，掌握上游芯片设计能力的厂商降本能力更强，拥有更好的盈利能力。
国内三类玩家：1）高性能MEMS芯片自主可控的半导体公司，如芯动联科、美泰科技、明镐传感（苏州固锝子公司）等，较为稀缺；2）本土消费级MEMS龙头，如士兰微、赛微电子等，主要面向消费电子领域；3）Tier 1系统集成商，如华依科技、星网宇达等，主要布局的是模块/系统集成的IMU-惯导系统环节，芯片为外采。
图：IMU产业链
来源：芯动联科招股书，天风证券研究所
表：2021年全球MEMS惯性传感器前五大厂商市占率
来源：明皜传感招股书，天风证券研究所
壁垒如何理解？惯性技术涉及复杂的三维坐标变换、力学及数学模型、多种最优滤波技术，技术复杂程度较高，尤其是高性能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。MEMS芯片具有“一类产品，一种制造工艺“的特点，不同下游由各自独特的设计和封装形式。即便基于相似的工艺原理，从图纸设计到硅刻工艺，尤其是车规级需要花时间做调校、冲击测试，最后的良率结果千差万别，因此是否长期积累行业Know-How是竞争的关键。此外，IMU模组算法包括了MEMS惯性传感器的标定等硬件信息的处理，涉及速度、加速度、航向及姿态的确定，以及与其他传感器信息、车身信息的融合，要求厂商对下游领域具备一定的理解。
图：惯性导航原理
来源：芯动联科招股书，天风证券研究所
1、汽车领域：除了精度，成本也很重要
车规级IMU，尤其是为高阶智能驾驶定位需达到功能安全等级ASIL-B/C/D，以满足汽车领域复杂工况和各类温度标定。目前在车载高精度定位模块及系统集成（P-BOX）方面，国内已有较多厂商布局，主要分为两类：1）IMU厂商，外购GNSS集成，自研耦合算法，如导远电子、华依科技；2）卫星导航厂商，外购IMU集成，自研RTK及耦合算法，如华测导航、北云科技等。
根据高工智能数据，2022年国内乘用车高精度定位模块（系统）市场CR2为92.8%，得益于汽车领域布局早+上下游一体化，导远电子率先在国内完成高精度定位系统的量产，截至22年已获得20家主机厂近70个车型定点。参照全球市场格局，我们预计未来随着新玩家加入，稳态下国内车规IMU的CR5有望达90%。我们认为，汽车领域IMU竞争要素主要是性价比，拼的是精度达标后的降本（看良率）、算法优化及车企客户导入能力，具备上游芯片研发设计、深耦合算法或重点车企扶持的厂商有望在未来占据一席之地。
图：车规IMU功能安全开发概貌
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