MEMS陀螺儀產(chǎn)業(yè)工作總結

多渠道引進高端人才和青年人才，加快形成具有國際領先水平的專家隊伍。發(fā)揮行業(yè)組織及大專、高等院校作用，鼓勵企業(yè)培育和引進掌握關鍵技術的科技人才和團隊，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供智力支持。MEMS慣性傳感器市場根據(jù)Yole發(fā)布的StatusofMEMSIndustry2022，2021年世界MEMS慣性傳感器市場規(guī)模約35．09億美元，其中，2021年MEMS陀螺儀和MEMS加速度計市場規(guī)模達到15．93億美元，占全球MEMS行業(yè)總市場規(guī)模的45．40%。總體目標到2023年，優(yōu)勢產(chǎn)品競爭力進一步增強，產(chǎn)業(yè)鏈安全供應水平顯著提升，面向智能終端、5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等重要行業(yè)，推動基礎電子元器件實現(xiàn)突破，增強關鍵材料、設備儀器等供應鏈保障能力，提升產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈現(xiàn)代化水平。（一）產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大電子元器件銷售總額達到21000億元，進一步鞏固我國作為全球電子元器件生產(chǎn)大國的地位，充分滿足信息技術市場規(guī)模需求。（二）技術創(chuàng)新取得突破突破一批電子元器件關鍵技術，行業(yè)總體創(chuàng)新投入進一步提升，射頻濾波器、高速連接器、片式多層陶瓷電容器、光通信器件等重點產(chǎn)品專利布局更加完善。（三）企業(yè)發(fā)展成效明顯形成一批具有國際競爭優(yōu)勢的電子元器件企業(yè)，力爭15家企業(yè)營收規(guī)模突破100億元，龍頭企業(yè)營收規(guī)模和綜合實力有效提升，抗風險和再投入能力明顯增強。促進行業(yè)質量提升（一）加強標準化工作加強關鍵核心技術和基礎共性技術的標準研制，持續(xù)提升標準的供給質量和水平。引導社會團體加快制定發(fā)布具有創(chuàng)新性和國際性的團體標準。鼓勵企事業(yè)單位和專家積極參與國際標準化活動，開展國際標準制定。（二）提升質量品牌效益優(yōu)化產(chǎn)品設計、改造技術設備、完善檢驗檢測，推廣先進質量文化與技術。引導企業(yè)建立以質量為基礎的品牌發(fā)展戰(zhàn)略，豐富品牌內(nèi)涵，提升品牌形象和影響力。開展質量興業(yè)、品牌培育等活動，定期發(fā)布質量品牌報告。（三）優(yōu)化市場環(huán)境引導終端企業(yè)優(yōu)化電子元器件產(chǎn)品采購模式，倡導優(yōu)質廉價，避免低價惡性競爭、哄抬價格、肆意炒作等非理性市場行為，推動構建公平、公正、開放、有序的市場競爭環(huán)境。MEMS慣性傳感器細分行業(yè)發(fā)展情況及市場規(guī)模（一）MEMS陀螺儀的發(fā)展情況1、陀螺儀的發(fā)展歷史最早的陀螺儀基于牛頓經(jīng)典力學原理，利用高速旋轉的陀螺轉子來測量計算運動載體的旋轉角速率。經(jīng)歷一百多年的漫長發(fā)展，人們又研制出了多種基于不同測量原理具有不同測量精度的陀螺儀。按不同測量原理和發(fā)明先后，慣性技術發(fā)展通常分為四代，MEMS陀螺儀是第三代陀螺儀的代表。第一代，基于牛頓經(jīng)典力學原理。典型代表為靜電陀螺以及動力調(diào)諧陀螺，其特點是種類多、精度高、體積質量大、系統(tǒng)組成結構復雜、性能受機械結構復雜性和極限精度制約、產(chǎn)品制造維護成本昂貴。第二代，基于薩格奈克效應。典型代表是激光陀螺和光纖陀螺，其特點是反應時間短、動態(tài)范圍大、可靠性高、環(huán)境適應性強、易維護、壽命長。光學陀螺技術較為成熟，精度高，隨著產(chǎn)品迭代，光學陀螺及其系統(tǒng)應用從戰(zhàn)術級應用逐步拓展到導航級應用，在陸、海、空、天等多個領域中得到批量應用，但由于其成本高、體積大，應用領域受到一定限制。第三代，基于哥氏振動效應和微納加工技術。典型代表是半球諧振陀螺和MEMS陀螺。半球諧振陀螺是哥式振動陀螺儀中的一種高精度陀螺儀，正逐步在空間、航空、航海等領域開展應用，但受限于結構及制造技術，市場上可規(guī)?；a(chǎn)的企業(yè)較少。MEMS陀螺儀具有體積小、重量輕、環(huán)境適應性強、價格低、易于大批量生產(chǎn)等特點，率先在汽車和消費電子領域得到了大量應用。隨著性能的進一步提高，MEMS陀螺儀應用也被拓展到了工業(yè)、航空航天等領域，使得慣性系統(tǒng)應用領域大為擴展。第四代，基于現(xiàn)代量子力學技術。典型代表為核磁共振陀螺、原子干涉陀螺。其目標是實現(xiàn)高精度、高可靠、小型化和更廣泛應用領域的導航系統(tǒng)，目前仍處于早期研究階段。MEMS陀螺儀具有小型化、高集成、低成本的優(yōu)勢，解決了第一、二代陀螺儀體積質量大、成本高的不足，并隨著精度和穩(wěn)定性的持續(xù)提升，在陀螺儀市場中占據(jù)了重要的位置。2、不同類型陀螺儀的應用情況及發(fā)展趨勢目前，市場上大量使用的陀螺儀主要包括激光陀螺儀、光纖陀螺儀和MEMS陀螺儀，陀螺儀技術發(fā)展處于相對成熟的狀態(tài)，應用領域相對廣泛。激光陀螺儀和光纖陀螺儀分別屬于第一代光學陀螺儀和第二代光學陀螺儀，其中激光陀螺儀利用光程差的原理來測量角速度，兩束光波沿著同一個圓周路徑反向而行，當光源與圓周均發(fā)生旋轉時，兩束光的行進路程不同，產(chǎn)生了相位差，通過測量該相位差可以測出激光陀螺的角速度。光纖陀螺儀使用與激光陀螺儀相同的基本原理，但由于光纖可以進行繞制，因此光纖陀螺儀中激光回路的長度比激光陀螺儀增加，使得檢測靈敏度和分辨率也提高，從而有效地克服了激光陀螺儀的閉鎖問題。隨著微機械電子系統(tǒng)（MEMS）等學科的興起，基于哥氏振動效應和微納加工技術的MEMS陀螺儀開始出現(xiàn)，MEMS陀螺儀具備小型化、高集成、低成本的特點，因此，雖然其精度較激光陀螺儀與光纖陀螺儀低，但仍具有廣闊的應用場景。由于不同技術路線的陀螺儀可實現(xiàn)類似的功能，因此MEMS陀螺儀和兩光陀螺在部分無人系統(tǒng)、高端工業(yè)、高可靠等應用領域有所重合。隨著高性能MEMS陀螺儀的精度不斷提升，并依托成本的優(yōu)勢，可逐步應用于中低精度兩光陀螺的應用領域。同時，由于高性能MEMS陀螺儀具有小體積、高集成、抗高過載的優(yōu)勢，可以解決光纖陀螺和激光陀螺由于體積較大、抗沖擊能力弱的問題，滿足高可靠、無人系統(tǒng)等領域智能化升級的要求，進一步拓展高性能MEMS陀螺儀的增量市場。根據(jù)Yole發(fā)布的High-EndInertialSensing2022，高性能MEMS陀螺儀在工業(yè)級應用領域使用較為廣泛，占據(jù)了該應用領域86%的市場份額，具體應用場景包括資源勘探、測量測繪、光電吊艙等；在戰(zhàn)術級和導航級應用領域，兩光陀螺應用比較廣泛，分別占據(jù)了該應用領域78%和92%的市場份額，具體應用場景包括無人系統(tǒng)、衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)、動中通等；在戰(zhàn)略級應用領域，激光陀螺儀的適用性較強，占據(jù)了該應用領域72%的市場份額，具體應用場景為航天航海等領域。（二）MEMS加速度計MEMS加速度計是一種能夠測量物體線加速度的器件，通常由質量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等部分組成。加速度計的理論基礎是牛頓第二定律，傳感器在加速過程中，可通過對質量塊所受慣性力的測量計算出加速度值。如果初速度已知，就可以通過加速度對時間積分得到線速度，再次通過線速度對時間積分可計算出直線位移。按工作原理劃分，MEMS加速度計可以分為以下類型：電容式、壓電式、熱感式、諧振式等。其中，電容式MEMS加速度計是目前應用最多的類型。電容式MEMS加速度計具有檢測精度高、受溫度影響小、功耗低、寬動態(tài)范圍、以及可以測量靜態(tài)加速度等優(yōu)點，被廣泛應用于消費電子、汽車、工業(yè)、高可靠等各個領域。（三）MEMS慣性系統(tǒng)從技術層次來看，慣性技術領域可以分為慣性器件與慣性系統(tǒng)兩個層級，慣性器件主要包括測量角速率的陀螺儀和測量線加速度的加速度計；慣性系統(tǒng)是以慣性器件為核心，利用集成技術實現(xiàn)的慣性測量、慣性導航以及慣性穩(wěn)控系統(tǒng)，其中慣性導航應用領域最為廣泛。目前，MEMS慣性系統(tǒng)已由發(fā)展初期的消費、汽車領域擴展到工業(yè)、航空航天等高端應用領域。慣性導航系統(tǒng)的核心器件是陀螺儀和加速度計。通常情況下，每套慣性系統(tǒng)包含三軸陀螺儀和三軸加速度計，分別測量三個自由度的角速率和線加速度；通過對角速率和線加速度按時間積分以及疊加運算，可以動態(tài)確定自身位置變化，從而確定自身移動軌跡以實現(xiàn)導航功能。慣性導航不借助外源信息，也不向外發(fā)送任何信號，因而不用借助其他設備，可免受外界干擾影響。除獨立使用外，慣性導航還可以與衛(wèi)星導航結合使用，形成組合導航系統(tǒng)，具備以下主要優(yōu)勢：一方面，在開放的外界環(huán)境中使用衛(wèi)星定位導航確定絕對位置，可利用慣性導航提高位置更新速率；另一方面，在高架橋、山間隧道等衛(wèi)星信號較弱甚至消失的場合，設備可自動切換至慣性導航來提供定位信息以繼續(xù)導航。慣性測量系統(tǒng)是利用陀螺儀、加速度計等慣性敏感元件和電子計算機測量載體相對于地面運動的角速率和加速度，以確定載體的位置和地球重力場參數(shù)的組合系統(tǒng)。目前已被應用于石油測斜、城市測繪、地質監(jiān)測、尋北儀表等領域。例如，陀螺尋北儀通常采用陀螺儀和加速度計的組合方案，利用陀螺儀測量地球旋轉角速率的水平分量以獲得載體的北向信息，利用加速度計測量陀螺的姿態(tài)角，對陀螺信號進行補償。慣性穩(wěn)控是通過連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)姿態(tài)與位置變化，利用伺服機構動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)姿態(tài)，使被穩(wěn)定對象與設定目標保持相對穩(wěn)定的裝置。慣性穩(wěn)控利用陀螺儀敏感框架的角速率信號，利用控制算法進行伺服結構的控制，保持在外部干擾情況下平臺的穩(wěn)定，提高平臺設備工作的性能。慣性穩(wěn)控因其隔離載體干擾的能力，在各類運動平臺得到了廣泛的應用。常見的慣性穩(wěn)控包括動中通天線，光電吊艙，攝像平臺等。隨著MEMS陀螺儀性能的不斷提高，MEMS陀螺儀在慣性穩(wěn)控系統(tǒng)中得到了越來越多的應用。優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境加強對電子元器件行業(yè)壟斷、傾銷、價格保護、侵犯知識產(chǎn)權等不正當競爭行為的預警和防范，維護公平競爭、健康有序的市場發(fā)展環(huán)境。促進行業(yè)誠信經(jīng)營、依法納稅、節(jié)能環(huán)保、和諧用工。引導電子元器件行業(yè)信用體系建設，推行企業(yè)產(chǎn)品標準、質量、安全自我聲明和監(jiān)督制度。加強公共平臺建設（一）建設分析評價公共平臺支持有能力、有資質的企事業(yè)單位建設國家級電子元器件分析評價公共服務平臺，加強質量品質和技術等級分類標準建設，圍繞電子元器件各領域開展產(chǎn)品檢測分析、評級、可靠性、應用驗證等服務，為電子系統(tǒng)整機設計、物料選型提供依據(jù)。（二）建設科技服務平臺支持地方、園區(qū)、企事業(yè)單位建設一批公共服務平臺，開展知識產(chǎn)權培訓與交易、科技成果評價、市場戰(zhàn)略研究等服務。鼓勵建設專用電子元器件生產(chǎn)線，為MEMS傳感器、濾波器、光通信模塊驅動芯片等提供流片服務。建設創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化平臺。支持電子元器件領域眾創(chuàng)、眾包、眾扶、眾籌等創(chuàng)業(yè)支撐平臺建設，推動建立一批基礎電子元器件產(chǎn)業(yè)生態(tài)孵化器、加速器，鼓勵為初創(chuàng)企業(yè)提供資金、技術、市場應用及推廣等扶持。MEMS慣性傳感器應用領域目前MEMS慣性傳感器已被廣泛應用于工業(yè)與通信、高可靠、汽車電子、醫(yī)療健康、消費電子等多個領域。隨著MEMS慣性技術的持續(xù)進步，高性能MEMS慣性傳感器應用逐漸拓展到無人系統(tǒng)、自動駕駛、高端工業(yè)、高可靠等領域，而中低性能MEMS慣性傳感器主要應用于消費電子和汽車等領域。（一）MEMS慣性傳感器無人系統(tǒng)領域應用無人系統(tǒng)是指具有一定自治能力和自主性的無人控制系統(tǒng)，它是人工智能、機器人技術以及實時控制決策系統(tǒng)的結合產(chǎn)物。通過利用慣性器件及捷聯(lián)慣性導航技術，可以為無人系統(tǒng)提供精確的速度、位置和姿態(tài)等信息，從而實現(xiàn)其精確的導航定位和姿態(tài)控制。無人系統(tǒng)能廣泛替代人類于各種環(huán)境下獨立完成布置的任務，而不需要或者只需要極少操控人員的控制，大大擴充了人類的行為能力。無人系統(tǒng)包含無人機、無人車、無人船、無人潛航器以及機器人等多種無人平臺，其中尤以無人機的應用最為廣泛。根據(jù)DroneIndustryInsight數(shù)據(jù)，2020年全球無人機市場規(guī)模為209億美元，預計到2026年全球無人機市場規(guī)模將達413億美元，2020-2026年復合增長率為12．02%。2020年新冠疫情爆發(fā)，無人機作為智能無人化工作的代表，具有高效無休、零接觸的工作特點，成為阻斷疫情傳播的防控利器，在安防巡檢、消殺作業(yè)、物流配送、宣傳喊話、照明測溫、農(nóng)業(yè)植保等方面發(fā)揮了重要的作用。Frost&Sullivan估計，2020年中國民用無人機行業(yè)整體市場規(guī)模達599億元，發(fā)展?jié)摿薮?。（二）MEMS慣性傳感器自動駕駛領域應用現(xiàn)代汽車系統(tǒng)已經(jīng)搭載了多種MEMS慣性傳感器，如陀螺儀、加速度計、磁力計和慣性測量單元，以增強汽車的可靠性，提高駕駛的安全性。最早應用于汽車的是MEMS加速度計，用于監(jiān)測汽車運行狀態(tài)，判斷突然減速過程中是否啟用安全氣囊，MEMS加速度計還被用于胎壓監(jiān)測（TPMS）中監(jiān)測車輛運動狀態(tài)以優(yōu)化TPMS傳感器的電池壽命，MEMS陀螺儀也被大量用于車身穩(wěn)定系統(tǒng)以增強行車安全性。如今，MEMS慣性測量單元正逐步被用于自動駕駛并輔助GPS導航，在衛(wèi)星信號較弱甚至丟失的情況下，根據(jù)慣性測量單元實時測量的加速度和角速率信息，繼續(xù)利用慣性導航以推算出最新的位置，在短時間內(nèi)仍可得到較高精度的位置信息，利用航跡推算實現(xiàn)短時導航，大大提高了用戶體驗。根據(jù)iimedia估計，2025年全球無人駕駛汽車市場規(guī)模將突破1，200億美元，2021-2025年復合增長率為46．78%，增長潛力巨大。根據(jù)相關研究機構數(shù)據(jù)，2017-2021年我國無人駕駛市場規(guī)模由681億元增至2，358億元，年均復合增長率為36．4%。相關研究機構預測，2022年我國無人駕駛市場規(guī)?？蛇_2，894億元。（三）MEMS慣性傳感器測量測繪領域應用隨著衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)平臺、現(xiàn)代測繪基準體系基礎設施、航空航天遙感影像快速獲取平臺、先進野外測繪技術裝備、地理信息數(shù)據(jù)處理技術裝備以及地理信息數(shù)據(jù)交換傳輸服務網(wǎng)絡等測繪裝備體系完成構建，測繪行業(yè)進入信息化測繪階段。高精度MEMS慣性測量單元是信息化測繪體系的重要支撐。信息化測繪的數(shù)據(jù)采集方式包括傳統(tǒng)測量、航空攝影測量、衛(wèi)星遙感以及激光雷達測量等。除傳統(tǒng)方式外，其他現(xiàn)代化測繪方式需要基于高精度慣性測量單元的飛行控制系統(tǒng)或光學穩(wěn)定系統(tǒng)支撐，以便于載具在動態(tài)過程中采集到清晰的圖像。根據(jù)中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2021年我國地理信息產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達到7，524億元，總產(chǎn)值較上年增長9．20%。預計未來高精度MEMS慣性測量單元將在信息化測繪體系中占據(jù)重要地位。（四）MEMS慣性傳感器通信–動中通領域應用動中通是指通過天線基座對天線進行動態(tài)調(diào)整，使平臺保持和通訊衛(wèi)星相對穩(wěn)定的狀態(tài)，從而保證通訊質量。動中通共分四類：車載、船載、機載和全自動便攜站等產(chǎn)品，主要應用于應急通信、移動辦公、電視臺現(xiàn)場直播、航空寬帶、商船通信、游艇、漁船等領域。慣性傳感器是動中通的核心部件，在運動過程中根據(jù)慣性測量信息自動控制天線的方位、仰角和極化角，確保天線的波束中心始終精確指向衛(wèi)星，使系統(tǒng)在靜態(tài)、高速、高動態(tài)下均可穩(wěn)定運行，具有高機動性和高靈活性，具有一定的市場規(guī)模。（五）MEMS慣性傳感器工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領域應用各類傳感器是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的感知器官，高精度的傳感器才能保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定工作并提供高質量的數(shù)據(jù)。MEMS慣性傳感器已在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中被廣泛應用，例如風力發(fā)電塔姿態(tài)監(jiān)測、光伏發(fā)電太陽跟蹤系統(tǒng)、電網(wǎng)塔架安全監(jiān)測、水電大壩監(jiān)測、機器振動監(jiān)測、礦井礦山監(jiān)測、工程機械監(jiān)測等。隨著工業(yè)領域對數(shù)字化需求的增長，物聯(lián)網(wǎng)一方面設備數(shù)量增速較快，另一方面物聯(lián)網(wǎng)設備對可靠性的要求也進一步提升。根據(jù)statista的數(shù)據(jù)，在2021年，全球工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）市場規(guī)模超過了2，630億美元。預計未來幾年市場規(guī)模將大幅增長，到2028年將達到約1．11萬億美元，2021-2028年復合增長率將達到22．83%，市場前景廣闊。（六）MEMS慣性傳感器資源勘探領域應用慣性技術在資源勘探中，主要用于測量井身軌跡和鉆頭的實際位置，從而保證井深達到預定位置。隨著石油資源日益枯竭，勘探和開發(fā)情況愈加復雜，因此就需要精度更高、性能更加可靠的石油測斜儀器。而慣性技術的應用，使得這種需求得以滿足，通過采用高精度、高分辨率的慣性及磁傳感器來精確測量鉆井過程中井斜角、方位角及工具面角等工程參數(shù)，從而實現(xiàn)井身軌跡與鉆頭位置的實時監(jiān)測。根據(jù)中華人民共和國自然資源部發(fā)布的《全國石油天然氣資源勘查開采情況通報（2020年度）》，2020年油氣勘查投資達到710．24億元，開采投資為2，249．48億元。國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2021年原油產(chǎn)量同比增長約2．11%；天然氣產(chǎn)量同比增幅約7．84%。因此，在國內(nèi)油氣消費持續(xù)穩(wěn)定增長以及油氣勘查開采投資持續(xù)增加的背景下，石油鉆采專用設備作為石油勘探開發(fā)的重要設備，其市場需求將有望保持穩(wěn)