（报告出品方/作者：安信证券，诸海滨、赵昊）

1. 写在前面：总览行业整体状况及业内知名公司经营现状，四大方面深入探究行业前景

传感器技术与通信技术、计算机技术并称现代信息产业的三大支柱，是当代科学技术发展的 重要标志之一。21 世纪以来，传感器逐渐由传统型向智能型方向发展，传感器市场也日益繁 荣。根据赛迪顾问数据，2020 年，全球传感器市场规模达到 1606.3 亿美元，智能传感器市场规模达到 358.1 亿美元，占总体规模的 22.3%。

据赛迪顾问数据，2016 年至 2019 年间，我国传感器市场规模不断增长，2018 年中国传感 器市场规模达到 1942.3 亿元，同比增长 15.1%，2020 年中国传感器市场规模将突破 2500 亿元，2021 年将增至 2951.8 亿元，增速达到 17.6%。

据赛迪顾问数据，在 2020 年全球智能传感器产业结构中，美国智能传感器产值占比最高， 达到 43.3%，欧洲次之，占比 29.7%，欧美成为全球智能传感器主要生产基地，占比超过 70%，而亚太地区（如中国、印度等）仍将保持较快的增速。

传感器产品种类繁多，可以根据不同的分类标准，如被测量、技术原理、敏感材料、应用领域、使用目的等进行分类。例如，根据传感器感知外界信息所依据的基本效应可将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器；根据测量的用途不同可将传感器分为温度传感器、 压力传感器、流量传感器、气体传感器、光学传感器、惯性传感器等。

超声波传感器是传感器产品的一个重要分支，在传感器产业中占比较大，超声波传感器具有 精度高、灵敏度高、适应性强以及成本低等诸多优势，使其成为短距离感测条件下的不二之选。随着产品的不断升级和下游行业的持续增长，超声波传感器行业未来的发展前景十分广 阔。我们通过对超声波传感器行业整体发展状况和业内知名公司经营情况进行研究，分别从 产品种类及发展历程、超声波传感器优劣势、行业增长逻辑、市场增长空间这四大方面进行 梳理，对超声波传感器行业的现状及未来发展前景进行了深入分析。

2. 思考一：何为超声波传感器？产品有哪几种类型？

2.1. 发展历程：1922 年首次提出超声波定义，20 世纪开始广泛应用于各行业

相比于红外线和紫外线等光学方法，超声波的起步较晚，只有短短不到 100 年的历史。早在 18 世纪，意大利传教士兼生物学家斯帕兰扎尼研究蝙蝠在夜间活动时，发现蝙蝠靠一种人类 听不到的尖叫声（即超声）来确定障碍物。蝙蝠发出超声波后，靠返回的回波来确定物体距 离、大小、形状和运动方式。自 19 世纪末到 20 世纪初，在物理学上发现了压电效应与反压 电效应之后，人们找到了利用电子学技术产生超声波的办法，从此迅速揭开了发展与推广超 声技术的历史篇章。1922 年，超声波的定义首次被提出，超声波成为一个全新的概念，德国出现了首例超声波治疗的发明专利。

超声波在被发现后开始在各行业得到了广泛的应用。1929-1935 年，前苏联科学家 sokol 开 始应用超声波探测金属物体；1931 年，科学家 Mulhauser 开始应用超声探测固体中的裂痕； 科学家 Fireatone 和 Simons 分别于 1940 年和 1945 年发明了超声回波示波器。到了二战期 间，人们利用超声波的回波形状和振幅来对潜水艇进行探测。超声在医学上的应用开始于 20 世纪 20 年代至 30 年代，超声诊断的研究始于 20 世纪 40 年代，40 年代末期超声治疗在欧 美兴起，研究人员纷纷将其有关超声波的研究成果应用于诊断胆石、乳房肿块和肿瘤等。

随着云计算、5G、大数据、AL 技术以及物联网技术的发展，智能传感器和智能传感技术逐 渐被提及起来，大量的可穿戴式设备中含有多种生物以及环境智能感应器，用以采集人体及环境参数，实现对穿戴者运动健康的管理，其传感器更高的精度使得设备更加可靠。

超声波传感器是一种无需物理接触即可通过空气测量从传感器到物体距离的设备，其通过向 被测物体发射高频声波(也称为超声波声波)来计算距离——接收反射的声波并计算从发射源 发射到接收源之间的返回之间的时间，然后测量出距离。

2.2. 整体分类：根据检测模式、使用环境、材料等分类，超声波传感器种类繁多

超声波传感器的种类繁多，根据检测模式可分为收发一体型、收发分体型两种，根据结构来 分类可分为高频型、开放型和防水型三种，根据材料可分为压电式（电致伸缩式）和磁致伸 缩式，根据使用环境还可分为气体中的超声波传感器和液体中的超声波传感器。

压电式（电致伸缩式）超声波传感器

压电式超声波传感器是利用压电材料的压电效应原理来工作的超声波传感器，常用的敏感元 件材料主要有压电晶体和压电陶瓷。根据正、逆压电效应的不同，压电式超声波传感器分为 发生器(发射探头)和接收器(接收探头) 两种，根据结构和使用的波型不同可分为直探头、表 面波探头、兰姆波探头、可变角探头、双晶探头、聚焦探头、水浸探头、喷水探头和专用探头等。

压电式超声波发生器是利用逆压电效应的原理将高频电振动转换成高频机械振动，从而产生 超声波。当外加交变电压的频率等于压电材料的固有频率时会产生共振，此时产生的超声波 最强。压电式超声波传感器可以产生几十千赫到几十兆赫的高频超声波，其声强可达几十瓦 每平方厘米。压电式超声波接收器是利用正压电效应原理进行工作的。当超声波作用到压电 晶片上引起晶片伸缩，在晶片的两个表面上便产生极性相反的电荷，这些电荷被转换成电压 经放大后送到测量电路，最后记录或显示出来。压电式超声波接收器的结构和超声波发生器 基本相同，有时就用同一个传感器兼作发生器和接收器两种用途。

典型的压电式超声波传感器结构主要由压电晶片、吸收块(阻尼块)、保护膜等组成。压电晶 片多为圆板形，超声波频率与其厚度成反比。压电晶片的两面镀有银层，作为导电的极板， 底面接地，上面接至引出线。为了避免传感器与被测件直接接触而磨损压电晶片，在压电晶 片下粘合一层保护膜。吸收块的作用是降低压电晶片的机械品质，吸收超声波的能量。

磁致伸缩式超声波传感器

铁磁材料在交变的磁场中沿着磁场方向产生伸缩的现象，称为磁致伸缩效应。磁致伸缩效应 的强弱即材料伸长缩短的程度，因铁磁材料的不同而各异。镍的磁致伸缩效应最大，如果先 加一定的直流磁场，再通以交变电流时，它可以工作在特性最好的区域。磁致伸缩传感器的 材料除镍外，还有铁钻钒合金和含锌、镍的铁氧体。它们的工作效率范围较窄，仅在几万赫 兹以内，但功率可达十万瓦，声强可达几千瓦每平方毫米，且能耐较高的温度。

磁致伸缩式超声波发生器是把铁磁材料臵于交变磁场中，使它产生机械尺寸的交替变化即机 械振动，从而产生出超声波。它是用几个厚为 0.1-0.4mm 的镍片叠加而成，片间绝缘以减少 涡流损失，其结构形状有矩形、窗形等。磁致伸缩式超声波接收器的原理是：当超声波作用 在磁致伸缩材料上时，引起材料伸缩，从而导致它的内部磁场(即导磁特性)发生改变。根据 电磁感应，磁致伸缩材料上所绕的线圈里便获得感应电动势。此电势送到测量电路，最后记 录或显示出来。

常见的超声波传感器由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接受超声波。小功率超声 探头多作检测作用。它有很多不同的构造，可分直探头、斜探头、表面波探头、兰姆波探头、 双探头等。医疗是其最主要的应用之一，下面以医疗为例子说明超声波传感技术的应用。超 声波在医疗上的应用主要是诊断疾病，它逐渐成为了临床医学中不可缺失的诊断方法。

超声波雷达传感系统工艺流程复杂，步骤繁多，超声波传感器的研发和制造涉及材料学、微 电子学、化学、物理等多个学科的融合。其中，主要工艺为 PCBA 测试、探芯喷漆、瓷片贴 装、PIN 针组装、注发泡胶、PCBA 压接、成品检测环节。这些工艺对企业的技术水平、生 产条件提出了一定要求，全球仅有少数企业具备从元件研发生产到应用器件开发组装的能力。

超声波传感器及其模组，主要包括测距传感器及模组、流量传感器及模组、压触及反馈执行 器等，广泛应用于汽车电子、智能家居、智能仪表、消费电子等领域。测距功能是超声波传 感器最主要也是应用最广泛的功能，用于感知障碍物或周围环境位臵、距离、液位、障碍物 等的变化，是感知层的核心部件，主要应用领域包括汽车自动泊车辅助系统（APA 系统）、 代客泊车系统（AVP 系统）、盲区检测系统（BSD 系统）、前碰撞预警系统（FCW 系统）、 倒车防撞雷达（PDC）、后排乘客监测系统（ROA 系统）、扫地/工业机器人/无人机避障、液 位探测、异物探测等。

具体就超声波传感器中的自动泊车技术而言，目前自动泊车技术已发展至四代，从一代 APA 自动泊车，驾驶员在车内，仅适用于垂直库位、平行库位，到二代 RPA 远程遥控泊车，驾 驶员在车内/车外 5 米，仅适用于狭窄停车位、停车房，再到三代 AL 自主学习泊车技术，驾 驶员可在车内或车外 50 米，适用于家或公司的固定车位，到最新的四代 AVP 自主代客泊车 技术驾驶员可在车外 500 米，适用于地上/地下公共停车场。

车载超声波传感器、数字式车载超声波传感器、ROA 生命探测超声波传感器、液位探测传感 器、避障传感器模组都是测距传感器的产品应用。他们广泛应用于汽车的 APA 系统、VP 系 统、BSD 系统、FCW 系统、PDC，车安防系统，机器人、扫地机等。

此外，测距传感器产品还包括油箱油位传感器、汽车尿素液位传感器、异物探测传感器等产 品，用途十分广泛。流量传感器是利用超声波技术对液体或气体的流量进行计量，是智能水 表/热表或智能燃气表的核心部件。

流量传感器产品的产品形态包括换能器、传感器元件和表体，如超声波热表流量传感器，超 声波水表流量传感器，热表/水表表体，超声波气体流量传感器，其中换能器和传感器元件是 主要的产品销售形式。流量传感器产品广泛应用于液体或气体的流量计量。 除测距传感器和流量传感器外，超声波传感器还广泛应用于压触传感器，压触执行器，材质 识别超声波传感器，尿素浓度传感器，温度传感器、粉尘传感器、二氧化碳浓度传感器、焊 接换能器等产品，广泛应用于生产生活中。

3. 思考二：横纵对比，超声波传感器优劣势怎么看？

超声波传感器是传感器行业的重要分支，是传感器中占比较大的一类，结合传感器的技术特 点主要体现在材料、结构和性能三个方面，研究重点在开发高性能、高可靠度的材料及对应 的复合材料，在制造工艺上采用微电子及元件加工、多层功能陶瓷互联、复合材料制备、微 成型及组装检测等技术。目前超声波传感器领域主要呈现出数字化和智能化、态势感知信息 融合、集成化、微型化低能耗，以及国产替代加快的特点，超声波传感器及其下游应用方面 不断升级。

超声波是振动频率高于 20kHz 的机械波，具有其特有的超声效应。超声效应是指当超声波在 介质中传播时，由于超声波与介质的相互作用，使介质发生变化，从而产生一系列力学的、 电磁学的超声效应。正是基于超声波的机械效应及空化作用，超声波在电子行业、光学行业、 半导体行业、医疗行业、汽车行业等有了广泛的应用。

就超声波传感器的优劣势而言，超声波传感器具有应用广泛、用途繁多的优点。就应用领域 而言，其可用于水位检测、无人机应用、自动避障应用、距离检测应用等等；就测试种类而 言，有无检测、水平检测、位臵检测、距离检测等非接触式检测需求大部分它都可满足。同 时，超声波传感器在状态监测和预测性维护方面也具有广泛的应用，包括锅炉、压缩机、热 交换器、蒸汽疏水阀、阀门和其它部件等。它们可以最小化生产停机时间，提高故障排除能 力，增强质量控制和安全性，经济效益非常可观。

超声波传感器最主要的优点是抗环境干扰强，即在任何照明环境中都可以使用，室内或室外、 复杂环境光等各种光线条件下都是可靠的，对光、烟、灰尘、颜色、材料等均可进行非接触 检测。所以某些应用超声波传感器优于红外线传感器，因为它们不受烟尘或黑色物质的影响。 同时，超声波传感器可以探测透明物体，包括从玻璃和液体表面反射的回波，还能抵抗雾气、 灰尘和污垢颗粒，可稳定地探测出复杂形状的物体，比如网格托盘、弹簧等。

即便如此，超声波传感器也有一些缺点，无法在一些特定场景中适用。

汽车智能驾驶需要感知层、决策层、执行层三大核心系统的高效配合。感知层通过传感器探 知周围的环境，决策层通过 CPU、GPU 等芯片完成信息融合、环境感知、路径规划，并向 执行层输出指令。执行层通过执行单元控制车辆的加速、制动及转向。下面我们以汽车行业 为例，来探讨下超声波传感器和其他传感器的优劣势情况。

汽车智能驾驶感知系统是汽车系统的感知层，将真实世界的视觉、物理、事件等信息转变成 数字信号，为车辆了解周边环境、制定驾驶操作提供基本保障，并为高级辅助驾驶系统的决 策层提供准确、及时、充分的依据，进而由执行层对汽车安全行驶做出准确判断。目前市场 上主流的汽车智能驾驶感知系统包括视觉感知、超声波感知、毫米波感知、激光感知等技术 路线。不同汽车智能驾驶感知系统技术路线的优点、缺点、适用场景和受限场景不同。

感知传感器主要功能为对车辆周身环境进行探测识别，可看作车辆的眼睛。而不同类型汽车 智能驾驶感知系统的适用场景、受限场景、优缺点、成本等不同，彼此之间形成互补关系。 超声波雷达在成本方面表现出绝对优势，毫米波雷达在测速测距能力及雨雪雾霾适应能力方 面存在优势，激光雷达在空间分辨能力、静止物体识别、测速测距能力方面均有较大优势， 三类雷达都存在较强的暗光识别能力。

目前，摄像头、毫米波雷达、超声波雷达发展已经较为完善，在乘用车前装市场广泛商用。 而激光雷达目前价格较高，因此商用速度相对较慢。据头豹研究所数据显示，截至 2018 年 底，在中国汽车行业中，超声波雷达的渗透率达到 80%，毫米波雷达的渗透率为 18%，激 光雷达的渗透率为 1%。以特斯拉 Model 3 的多传感器融合方案为例，该方案即为不含激光 雷达的摄像头、超声波与毫米波的融合。

而随着汽车行业整体智能化水平提高，汽车智能驾驶感知系统已逐步作为标配而广泛应用于 高、中、低档等各类车型。随着自动驾驶等级的升高，其对冗余和容错要求的增加也会导致 汽车智能驾驶感知系统种类和数量明显增加。

整体来看，超声波其实并不适用于所有情况和行业，但总的来说，距离测量、密闭容器内液 位检测、障碍物检测、透明物体检测、汽车防撞系统、医疗影像技术等等领域，超声波传感 器均得到了广泛应用，充分发挥超声波传感器优势，能进一步促进不同行业的技术发展。

4. 思考三：多维探究，超声波传感器行业的增长逻辑怎么看？

4.1. 市场规模：2020 年传感器规模达 2510 亿，2022 年超声波传感器预计超 300 亿

近年来，我国物联网产业的快速发展，传感器作为我国“强基工程”的核心关键部件之一， 是实现工业 4.0 转型升级、提升各类设备智能性和可靠性的主要组成部分，我国传感器的市 场规模及应用场景也得到进一步增长。

到 2020 年，市场规模将进一步 增加至 2,510 亿元，2021 年将达近 3,000 亿元。随着“十四五”期间发展 5G、物联网的战 略地位逐渐明确，传感器作为数据采集的重要功能器件，未来市场规模还将逐步扩大。

超声波雷达传感器是传感器中占比较大的一种，具体就超声波雷达的市场增速而言，据华经 产业研究院预测，未来几年全球超声波市场规模将继续保持高速增长，2021-2025 年市场规 模增长率将保持在 4.5%以上，尽管增长幅度有所减缓，但规模始终保持扩大。超声波雷达 的市场规模方面，华经产业研究院预测，2022 年全球超声波雷达市场将突破 320 亿元，2025 年全球超声波市场规模预计将达到 389.5 亿元。全球超声波雷达搭载量方面，华经产业研究 院预测，2022-2025 年全球超声波雷达搭载量依旧保持稳定增长，预计到 2025 年全球超声 波雷达搭载量将达 410 百万颗。（报告来源：未来智库）

4.1. 下游需求：汽车电子+智能仪表+智能家居，物联网开拓超声波传感器应用市 场

4.1.1. 汽车电子：智能驾驶为汽车行业贡献新增长点，ADAS 渗透率增速持续提升

汽车传感器是超声波传感器应用方面的很大一部分，也是汽车电子控制系统不可或缺的一部 分，用以测量位臵、压力、力矩、温度、角度、距离、加速度、空气流量等信息，并将这些 信息转换成电信号传输到汽车电子控制器。汽车领域是传感器行业最大下游，据赛迪数据显 示，在全球传感器市场结构中，汽车领域市场规模占比最大，达 32.3%，而在传感器雷达领 域，汽车行业占比超 80%。

目前传统汽车工业经过百年发展，现已全面步入产业成熟期。以中国市场为例，2018 年以 来我国汽车行业内外部环境发生深刻变化，汽车市场因购臵税优惠政策结束而持续承压，除 外部的贸易摩擦、减费降税政策影响外，2019 年“国五”与“国六”的换档也使得年内表 现出现明显波动。因此，2018 至 2019 年我国汽车行业“遇冷”，我国汽车产量同期分别下 滑 4.17%和 7.50%，汽车销量同期分别降低 2.76%和 8.23%，产销量降幅比上年分别扩大 3.3%和 5.4%。2020 年中国汽车产量为 2,531.1 万辆，同比减少 1.78%。

虽近两年汽车销量有所减少，但汽车保有量持续提升，与此同时由于 ADAS 渗透率也不高， 智能驾驶存在较大的潜在市场空间。首先从汽车保有量来看，我国汽车保有量维持持续增长 的态势，以 12.9%的 CAGR 从 2013 年的 1.27 亿辆增至 2018 年的 2.32 亿辆，而根据公开 数据，2020 年全国汽车保有量达 2.81 亿辆。

从 ADAS 渗透率来看，目前全球 ADAS 渗透率仍处于较低水平，但近年来渗透率增速在持 续提升，市场成长空间大。据罗兰贝格数据显示，截止 2020 年，美国、欧美及中国三个地 区 ADAS 渗透率以 L0 和 L1 为主，分别占比为 42%和 48%，L2 及以上占比 10%相对较低。 中国 L2 及以上占比 9%，相比欧盟的 14%仍有差距。

根据工信部《汽车驾驶自动化分级》，自动驾驶与高级辅助驾驶通常按照等级分为 L0-L5 六 个级别。自动驾驶技术正逐步由 L2 向 L3、L4 级迈进，各大车企正加速对 L3 级以上自动驾 驶的布局，随着自动驾驶等级的不断提升，智能汽车对各类型传感器的数量、性能及作业精 度都有更高要求，因此目前各大车厂主要选择多传感器融合方案作为自动驾驶的感知支持。

根据智研咨询预测，到2025年中国L3自动驾驶渗透率将由2020年的1.40%上升至11.20%， 相应地，汽车智能驾驶感知系统的单车数量也将同步增加。

目前车载超声波雷达在自动驾驶中基础应用是泊车辅助预警，能以声音或者更为直观的显示 器告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员驻车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引 起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷。一般汽车需要配备 12 个超声 波雷达传感器，随着未来超声波雷达的产品性能不断提高，应用场景有望向自动驾驶领域进 一步拓宽，并在 L3-L5 级别的自动驾驶中起到更多作用。

从细分搭载率来看，应用范围最广的是盲区监测系统、自动紧急刹车制动系列和其他预警系 统（疲劳预警、前车防撞预警）。从行业成长周期判断，我国智能驾驶产业尚处于由幼稚期 向成长期过渡的阶段，未来发展空间巨大。其中，盲区监测、疲劳预警、远近光灯辅助、自 适应巡航等环节在智能汽车中的占比较大。在智能化技术中，专利集中于智能感知、整车技 术、控制执行等方面。

同时，各地区积极推动智能网联汽车的测试验证工作。截至 2020 年底，已有超过 26 个省 市出台智能网联汽车道路测试管理细则，其中，海南、长沙、沧州明确高速公路测试的相关 内容，广州、长沙允许在一定条件下开展测试，为部分企业发放了远程测试许可。在道路测 试基础上，上海、北京、武汉、广州、深圳、长沙、重庆、海南、沧州等地已开展智能网联 汽车自动驾驶功能示范应用。

全球车载超声波雷达市场方面，据 P&S Intelligence 数据，2019 年，全球车载超声波雷达市 场规模为 34.60 亿美元（约合人民币 243.90 亿元）；该机构预测，2020 年至 2030 年，全 球车载超声波雷达市场规模将保持 5.10%复合年增长率，并于 2030 年达到 61 亿美元（约合 人民币 429.80 亿元）。国内超声波雷达市场方面，高工智能汽车研究院监测数据显示，2021 年 1-8 月国内新车前装（标配）搭载超声波雷达上险量为 6,400.74 万颗，同比上年同期增长 23.49%；其中泊车用 APA 超声波传感器上险量为 626.93 万颗，同比增长 25.43%。

我国高度重视智能驾驶这一新兴产业的发展情况，国家及各省市纷纷出台相关或专项政策规 划，推动智能驾驶产业的发展。2017 年以来，国家出台相关政策，为智能驾驶领域提供专 项资金支持，制定自动驾驶测试标准、车联网汽车标准，对车联网专用频段、车联网产业发 展行动做出规划等。根据中国汽车工程协会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》，我国 智能驾驶发展分为 3 个阶段，2020 年为起步期，2025 年为发展期，并力争 2030 年汽车产 业规模达到 3,800 万辆，完全自动驾驶车辆市场占有率达到 10%。

根据科尔尼数据预测，至 2025 年全球自动驾驶（包含车端、道路、云等）的市场规模将达 到 800 亿美元，至 2030 年市场规模将达到 2,800 亿美元。根据罗兰贝格数据预测，2030 年全球自动驾驶的整车端市场规模将扩大到约 5,000 亿美元，其中芯片、传感器、软件算法 等细分领域将成为主要的增长点。

4.1.2. 智能仪表：超声水表渗透率有望显著提升，全球智能燃气表市场规模持续增长

随着科技水平的不断提高，仪器仪表产业逐渐向自动化和智能化的趋势发展，目前我国主要 以机械仪表为主，智能仪表的普及率在逐步提升，而美国、日本等发达国家智能仪表普及率 则较高。在市场需求和政策支持的双重推动下，我国智能仪表产业快速发展。根据中商产业 研究院显示，2020 年我国仪器仪表制造业营业收入达 7660.0 亿元，2021 年上半年我国仪 器仪表制造业营业收入达 3996.5 亿元，同比增长 25.7%。