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汽车电子遇冷后,工业机器人赛道成半导体市场的新主力?

2024-05-10 18:22 来源:慧聪物联网编辑部 作者:松月

近期,我们观察到车用芯片库存出现了过剩现象,汽车电子MCU等芯片的去库存速度正在迅速提升。尽管汽车半导体市场目前陷入低迷,寒气逼人,但半导体行业的两极分化现象已成为常态。


有趣的是,我们注意到一个引人注目的趋势——工业机器人领域正迎来繁荣的春天,带动了相关芯片的强劲需求。


国产厂商或许可以从中洞察到新的市场机遇,不妨深入探索这一领域,或许能够发现新的增长点。


01

工业机器人市场迎春风


随着科技的不断进步,机器人开始渗透进入工业、医疗、家庭、教育等多个领域发挥关键作用,推动社会进步,为人类创造更为美好的生活和未来。


机器人依据其制造目的,主要可划分为三大类别:工业机器人、服务机器人和特种机器人。其中,工业机器人是能自动化控制的、可重复编程的多功能机械执行机构,该机构具有三个及以上的关节轴、能够借助编制的程序处理各种工业自动化的应用,特别是在工业产线领域发挥着不可或缺的作用。


汽车电子遇冷后,工业机器人赛道成半导体市场的新主力?

进一步按照应用场景细分,工业机器人又可分为焊接机器人、搬运机器人、码垛机器人、包装机器人、喷涂机器人、切割机器人以及净室机器人等,各自在特定领域展现出色的性能和效率。


近年来,受工业制造业的快速发展,工业机器人的市场得以铺开,正保持快速增长势头。尤其是迈入2024年,“新质生产力”成为科技关键词,工业机器人更是成为发展新质生产力的热门领域。


工业机器人赛道迎来市场规模的腾飞,主要体现在三大层面:


①政策力度加强,不断加码,促发展。


国家对机器人的发展陆续出台了众多政策。2023年1月19日,公安部等十七部门联合发布《“机器人﹢”应用行动实施方案》,强调要求到2025年,制造业机器人密度较2020年实现翻番。这一政策的发布,意味着“机器人﹢”时代的到来,机器人将在更大范围内得到应用,制造业机器人更将迎来巨大发展机遇。


今年全国两会期间,“人工智能+”首次被写入政府工作报告。这意味着,“人工智能+”行动开展将推动工业数字化转型和制造业高质量发展进入新阶段,大规模促进工业制造体系的迭代升级。


②潜在劳动力不足,人口成本走高与机器人价格下行形成对比“机器替人”成大势所趋。


随着人口老龄化现象的加剧,制造业潜在劳动力市场的适龄人口持续减少的现象或将维持10年以上,潜在劳动力不足。同时,随着国家经济地位的提升,国内制造业从业者成本不断走高,而工业机器人具有规模效应,售价也在逐年降低,且应用场景更广泛,未来可应用潜力大。


③技术进步,可用性和易用性逐步提升


近年来,AI、云计算等国内底层技术发展强劲,使得传统机器人有机会向着“机器人+”方向迈进,工业机器人将实现更高的智能化、网络化和交互性。


此外,虽然目前仍然依赖于进口国外品牌,但经过20余年的深耕发展,国内工业机器人厂商在国产化的背景下,在锂电、光伏等新方向具有先发优势,未来将会逐步走向国产替代。


汽车电子遇冷后,工业机器人赛道成半导体市场的新主力?

整体看来,随着新一轮科技的革命和产业变革,工业机器人市场不断扩大。半导体在经历了PC、移动通信之后,汽车正在成为第三个拉动的大市场。预计在汽车之后,工业机器人有可能成为新的主力市场。


02

工业机器人拉动了哪些芯片需求?


众所周知,芯片被誉为现代科技的心脏,对于机器人而言,它同样是不可或缺的核心组件,负责处理和执行所有复杂指令。芯片的性能直接决定了机器人的整体表现,包括其运行速度、数据处理能力、自我学习能力等关键指标。


随着工业机器人市场的腾飞发展,对高性能、高可靠性的半导体元器件需求也呈现出爆发式增长。譬如,FPGA、MCU、DSP和IGBT等芯片品类成为工业机器人市场需求的焦点。


FPGA芯片在工业机器人领域展现出了显著优势,如高速、并行处理、丰富的引脚资源、功能灵活、硬件直接实现算法等。在伺服驱动器中,FPGA是优选方案,尤其在图像处理上超越CPU,执行AI算法时与GPU并列,但功耗更低。与ASIC相比,FPGA开发周期短,逻辑更改灵活,满足快速迭代需求。


FPGA因其高灵活性、高可定制性和高并行处理能力,在工业机器人的控制系统和算法实现中发挥着重要作用。它们能够实时处理大量数据,优化机器人的运动轨迹和动作执行,提升机器人的工作效率和精度。


MCU作为机器人的大脑,负责接收传感器数据、执行控制算法、输出控制信号等关键任务。随着工业机器人智能化程度的提升,对MCU的计算能力和性能要求也越来越高。高性能的MCU能够提供更快的响应速度和更高的处理能力,确保机器人能够在复杂环境下稳定运行。


MCU在工业机器人执行层的应用尤为广泛,是工业机器人核心控制器件的重要选择。随着机器人市场的快速增长,MCU也将受益于这一趋势,迎来更广阔的市场空间。据统计,工业机器人的单支机器手臂中,内建的控制器约有八成都采用了MCU芯片,这足以证明MCU在工业机器人领域的重要性。未来,随着机器人技术的不断进步和市场的持续扩大,MCU在工业机器人领域的应用将更加广泛,市场前景也将更加广阔。


DSP在数字信号处理领域具有显著优势,广泛应用于工业机器人的图像处理、语音识别、运动控制等方面。它们能够高效处理各种信号,提取有用信息,为机器人的感知和决策提供有力支持。DSP芯片用在工业机器人领域,相当于起着关节的作用,有了DSP的控制,机器人反应更迅速,行动更精准。


IGBT作为电力电子领域的核心元器件,主要负责驱动电机、控制电源等关键部件,确保机器人能够高效、稳定地运行。IGBT的性能直接决定了机器人的运动性能和动力性能。


总的来看,工业机器人市场的腾飞发展,带动了FPGA、MCU、DSP、IGBT等半导体元器件的需求。


03

国产厂商在工业机器人市场的机会分析


工业机器人产业链主要包括上游、中游和下游三个环节。


上游聚焦于核心芯片的研发与生产,包括主控芯片、模拟芯片、传感器芯片、功率器件芯片、AI芯片和视觉处理芯片等。


当前,DSP、FPGA、模拟芯片等领域主要由TI、ADI、AMD、Intel等海外厂商占据主导,但国产厂商也已经在部分领域开始崛起,如MCU、功率器件和CIS芯片、存储芯片等,较有冲劲的代表性国产厂商如士兰微、华微电子、兆易创新、长江存储、长鑫存储等。


汽车电子遇冷后,工业机器人赛道成半导体市场的新主力?

中游则涵盖零部件及系统集成。其中,零部件包括减速器、伺服系统、机械本体、控制系统等,其中减速器、伺服系统、控制系统三大核心零部件的成本占比高达70%左右。


在控制器和伺服系统领域,日本厂商如发那科、安川、爱普生等占据主导地位,而ABB、西门子等欧美厂商也颇具影响力。目前,国产厂商如汇川技术、禾川、埃斯顿、大族机器人等正逐步崭露头角。


在系统集成领域,尽管全球工业机器人四大家族具有显著优势,但国产厂商如埃斯顿、汇川技术、埃夫特、大族机器人等亦在不断发展壮大。


从下游市场来看,汽车制造、电子和半导体制造仍是工业机器人的主要应用领域,而锂电/光伏制造则成为新增市场的主要行业。此外,航空航天、家电制造业等制造业领域也展现出较大的应用潜力。


从国产化率来看,数据显示:2015—2022年中国工业机器人国产化率从17.5%提升至35.7%,年均提升1-2%。尤其在直接面对下游应用的系统集成领域,国产厂商展现出更大的优势,国产化率较高。然而,在高技术含量的零部件和部分本体制造领域,国产化率仍有待进一步提升。


04

国产厂商大有可为


总体而言,国产厂商在工业机器人市场面临着广阔的发展机遇,尤其在芯片制造等高技术含量领域仍有较大的发展空间。


未来,随着技术的不断突破和市场的持续拓展,国产厂商有望在工业机器人产业链中发挥更加重要的作用。

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