芯耀
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從蛇年春晚的《秧BOT》機器人整齊劃一扭東北大秧歌，到各地廟會機器人巡游，機器人正撕掉"冰冷工具"的標簽強勢破圈。
其實近兩年，人形機器人領域迎來了爆發(fā)式增長，技術突破，資本和政策的加持都前所未有。2024年人形機器人迎來歷史性拐點：特斯拉Optimus突破產(chǎn)線應用門檻，量產(chǎn)指日可待，其他廠商玩家相繼實現(xiàn)技術落地，帶動核心部件廠商市值飆升。僅2024年全球人形機器人融資超15.2億美元（約合110億人民幣），中國融資金額超50億元人民幣。
人形機器人被定位為“顛覆性產(chǎn)品”和經(jīng)濟增長新引擎。多家機構預測，2025年人形機器人或將步入量產(chǎn)元年。互聯(lián)網(wǎng)大廠、汽車大廠、手機大廠等紛紛高調拼“造人”，從各路媒體到社交平臺，機器人出道的賽博朋克照進現(xiàn)實，人形機器人熱度持續(xù)漲翻天。
閱讀本文，你將了解：
1、人形機器人怎么火了？
2、人形機器人市場有多大，玩家都有誰？
3、給芯片產(chǎn)業(yè)鏈帶來了什么機會？
01、一直不溫不火的機器人怎么突然火了？
人形機器人不算新事物，早在1973年，世界上首個全尺寸人形機器人WABOT-1就誕生了。此后幾十年全球范圍內人形機器人研發(fā)幾乎沒間斷過，形成了幾個階段：
1960-1999年，早期發(fā)展階段，以日本早稻田大學的WABOT為代表；
2000-2015年，高度集成發(fā)展階段，以日本本田Asimo仿人機器人為代表；
2016-2020年，高動態(tài)發(fā)展階段，以波士頓動力的Atlas為代表，有了更強的運動平衡能力，同時國內優(yōu)必選人形機器人亮相2016年央視春晚。
到最近的2021年至今，人形機器人進入商業(yè)化落地的初級階段，以特斯拉Optimus等為代表，各路廠商密集發(fā)布各自的首款人形機器人：
2021年特斯拉首發(fā)人形機器人Optimus概念，2022年小米首款人形機器人CyberOne、特斯拉Optimus原型機亮相；2023年，Opimus新機型實現(xiàn)多個機器人同時行走與抓取物品，以及傅里葉GR-1、宇樹第一款人形機器人Unitree H1、智元第一款人形機器人遠征A1，達闊、追覓科技、樂聚、開普勒展示或發(fā)布人形機器人等等。
早期日本本田、美國波士頓動力都有人形機推出，且達到了很高的水平，但為什么人形機器人直到最近幾年才真正火起來？
背后的關鍵就是以特斯拉為代表的廠商，在推動人形機器人商業(yè)化上走在了前列。
2021年左右，特斯拉Optimus人形機器人的推出，給這個行業(yè)的商業(yè)化添了把火。
首先是成本突破，是區(qū)別于早期人形機器人的關鍵。
特斯拉Optimus原型機亮相的同時，計劃3-5年量產(chǎn)，售價2萬美元以內（約14萬人民幣），而波士頓動力Atlas與本田 Asimo 的成本均在百萬美元以上。根據(jù)特斯拉最新量產(chǎn)計劃，2025年將生產(chǎn)1萬臺Optimus機器人，產(chǎn)能擴展至每月1000臺；2026年每月產(chǎn)能將達到1萬臺，2027年進一步提升至每月10萬臺。
其次是技術瓶頸的突破。早期的人形機器人軟件端不能適應復雜應用場景、交互能力、運控平衡能力有待提升，硬件端續(xù)航能力、執(zhí)行器的精度等仍需提升。
特斯拉把人形機器人從實驗室產(chǎn)品轉變?yōu)闈撛诘拇笠?guī)模商業(yè)化產(chǎn)品。不局限于實驗室，聚焦于生產(chǎn)線、家庭助手、甚至是特定行業(yè)的應用，通過靈巧手賦予人形機器人真正的“動手能力”。
02、人形機器人市場有多大玩家都有誰？
進一步來說，特斯拉的例子和這兩年AI大模型的發(fā)展，至少給了我們兩點啟發(fā)：
1、人形機器人，其實和造車（硬件、自動駕駛）一脈相承
2、AI大模型，讓機器人有了更高的天花板
首先是特斯拉人形機器人完整的產(chǎn)業(yè)閉環(huán)。
特斯拉Optimus復用了自動駕駛相關技術，不僅加速了機器人的進化，且特斯拉汽車工廠和門店銷售都為人形機器人提供了商業(yè)化落地的初步場景，產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢為降本提供了可能。
和自動駕駛一樣，Optimus純視覺方案的核心也在于海量數(shù)據(jù)、自研芯片與算法訓練。Optimus搭載了與特斯拉車相同的FSD電腦以及Autopilot相關神經(jīng)網(wǎng)絡技術，不過需要更多數(shù)據(jù)積累和算法訓練。
人形機器人要用到的零部件、AI芯片、大模型，與造車一脈相承。而汽車供應鏈正在加速部署人形機器人。有機構認為，人形機器人目前相當于2012-2014年的電動車，處于0-1放量前夕。
近兩年，國內外車企紛紛進軍人形機器人賽道。汽車供應商紛紛依托既有硬件技術（如傳感器、芯片、電機）和供應鏈資源，向具身智能領域延伸。
技術可以復用，供應鏈可以協(xié)同，市場增量的蛋糕可能更大，具身智能（含人形機器人）成為車企智能化轉型的新賽道。
其次是ChatGPT等AI大模型的出現(xiàn)，人形機器人的技術通道被打通了。
近兩年通用大模型的發(fā)展賦予人形機器人強大的泛化能力，特斯拉、Open AI、英偉達、三星等科技巨頭紛紛入局搶占行業(yè)高地。
宇樹科技創(chuàng)始人曾表示，ChatGPT出現(xiàn)之前，我們也覺得AI不夠智能，什么都干不了，然而ChatGPT出現(xiàn)之后，AI只需具體的應用就能落地，人形機器人只差一點火候來點燃，就是機器人大模型AI技術突破的臨界點。
目前人形機器人行業(yè)的玩家覆蓋國內外科技大廠、互聯(lián)網(wǎng)大廠、人形機器人本體廠商、初創(chuàng)公司、車企等，入局者眾多。
科技大廠的代表為特斯拉和英偉達。特斯拉成為人形機器人賽道引領者，英偉達則從芯片和中間件層面入局，打造底層開發(fā)生態(tài)，成為具身智能領域最強“賣鏟人”。還有國外的谷歌、OpenAI、微軟等，國內的華為、阿里、騰訊、百度等。科技大廠大多通過自研前沿技術+外部戰(zhàn)略投資+大模型生態(tài)合作。
人形機器人本體/主機廠商，包括Figure、Agility、智元、宇樹、樂聚、優(yōu)必選、傅利葉等人形機器人廠商，也包括普度、追覓等服務型機器人廠商，以及埃斯頓酷卓、思靈機器人、大象機器人等協(xié)作機器人廠商。這類廠商在機器人相關硬件、控制算法和商業(yè)化等方面積累了一定的優(yōu)勢，多與科技巨頭/互聯(lián)網(wǎng)大廠合作。
初創(chuàng)公司，國外以PI、Skild AI、Covariant、X Square等為代表，國內則誕生了不少高?？蒲?/大廠背景的創(chuàng)業(yè)公司，包括銀河通用、千尋智能、星動紀元、星海圖、加速進化、星塵智能、眾擎機器人、有鹿機器人等，主要方向為具身大模型和機器人本體的研發(fā)。
車企如小米、小鵬、比亞迪等，布局方式分為自研、合作研發(fā)、投資以及合作探索應用等。
人形機器人玩家還包括人形機器人上游零部件供應商、汽車產(chǎn)業(yè)鏈上游供應商等等，如地平線在人形機器人芯片領域布局了子公司地瓜機器人。
根據(jù)中航證券預計，人形機器人的成本將隨規(guī)模效應逐漸降低，根據(jù)優(yōu)必選、宇樹、小米等廠商價格，估計2023年人形機器人單價約80萬元，隨后每年以15%的幅度遞減。
長期來看，人形機器人市場規(guī)模將實現(xiàn)快速增長。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)觀察，2023年全球人形機器人市場規(guī)模約21.6億美元。隨著技術的進步，預計未來人形機器人將在更多場景中實現(xiàn)商業(yè)化應用。預計到2029年，全球人形機器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模預期達324億美元。
03、人形機器人芯片價值有多大？
人形機器人主要分為：執(zhí)行、感知、控制三大系統(tǒng)，并涉及能源動力及其他。從我們的梳理來看，芯片的價值主要體現(xiàn)在感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。
首先看執(zhí)行系統(tǒng)，零部件占比超50％，占比最高。靈活關節(jié)，絲杠、電機、減速器是關鍵，決定著人形機器人的運動靈活程度。
特斯拉AI Day示意圖顯示，特斯拉Optimus關節(jié)由40個執(zhí)行器組成，根據(jù)機構測算，核心零部件包括絲杠（占比約23.4%）、電機（占比約8.9%）、減速器（用于旋轉關節(jié)，占比約4.1%），旋轉關節(jié)、直線關節(jié)、靈巧手合計成本占比超過50%，降本訴求下國內產(chǎn)業(yè)鏈更具優(yōu)勢。
憑借高度集成的供應鏈，國產(chǎn)零部件如高精度減速器、伺服電機、傳感器等，在實現(xiàn)技術突破的同時也兼顧了成本效益。
接下來是感知系統(tǒng)，多個傳感器將機器人對內外部環(huán)境感知的物理量變換為電量輸出。
目前傳感器成本占比約24.7%，成本僅次于執(zhí)行系統(tǒng)零部件，主要包括力矩傳感器、視覺傳感器、觸覺傳感器。
如視覺傳感器，特斯拉Optimus采用純視覺方案，小米、宇樹等大多使用多傳感器融合方案。觸覺傳感器方面，特斯拉Optimus-Gen2手部搭配觸覺傳感器，有望引領行業(yè)新趨勢。中國的傳感器在視覺傳感器、力傳感器、陀螺儀等方面也取得了顯著進步，能夠提供多樣化且具有成本效益的產(chǎn)品。
不可忽視的是，以上傳感器都需要有專用芯片進行信號采集、處理和控制，包括模擬芯片、圖像處理芯片、圖像傳感器芯片等。雖然許多機構對于傳感器這部分沒有單列具體的芯片占比，但可見其價值量也不小。
根據(jù)大摩對人形機器人“身體”模塊的梳理，傳感器部件中的模擬芯片與傳感器配合，幫助調節(jié)溫度、速度、位置、配電等。從技術上講，許多傳感器也是一種模擬芯片。
核心公司包括Allegro Microsystems、英飛凌、邁來芯、恩智浦、安森美、瑞薩、意法半導體、德州儀器、韋爾半導體。近年來國產(chǎn)模擬芯片替代正在加速。
最后是控制系統(tǒng)，主要是機器人進行運動控制的智能“小腦”（占比約2.9％）——控制器，以及作主要控制的“大腦”（占比約7.6％）——主控芯片等。
這部分需要根據(jù)機器具體的任務場景和需求進行設計開發(fā)，根據(jù)不同應用，不同算力需求，核心算法自研為主，壁壘主要在于通信、算力和軟件。
就控制器硬件而言，主要包括工業(yè)控制板卡等核心部件，負責數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸。核心在于芯片，包括多種類型，如最常見的MCU，以及DSP、AI芯片、ASIC等。
機器人的“大腦”，通常指的是其主控芯片或計算平臺（軟件/人工智能模型）。
根據(jù)大摩的梳理，“大腦”的硬件部分主要包括視覺與計算芯片、存儲芯片。
視覺與計算芯片是“大腦”的核心。專注于視覺的半導體位于邊緣設備，使機器人能夠可視化其環(huán)境。專注于計算的芯片要么位于邊緣設備用于實時人工智能處理，要么位于數(shù)據(jù)中心用于訓練基礎模型或構建模擬。該領域核心公司包括：安霸、地平線機器人、英特爾、Mobileye、英偉達、高通。
如FSD（Full Self-Driving）芯片是特斯拉為其自動駕駛汽車開發(fā)的一款專用芯片，其高性能和AI計算能力在人形機器人領域也具有潛在應用價值。其他人形機器人多采用英偉達不同規(guī)格的AI芯片（如英偉達Orin），國內人形機器人也采用國產(chǎn)主控芯片，主要有全志科技、瑞芯微、星宸科技，現(xiàn)階段性價比較高。
存儲芯片包括美光、SK海力士、三星電子，隨著AI的進一步滲透，存儲芯片變得更加重要。
從特斯拉AI Day示意圖來看，雖然人形機器人四肢關節(jié)部件以翻倍的成本增加，但大腦（32000元）、控制器（12000元）、感知系統(tǒng)（108500元）等芯片相關性高的單一項目成本也不小。由于人形機器人還沒有手機、汽車那般成熟，各機型差異較大，對具體的芯片價值量仍然需要時間去估測。
參考資料：
[1]人形機器人系列深度之總覽篇：黎明破曉，AI歸宿，中航證券研究
[2]從汽車到具身智能研究：產(chǎn)業(yè)相通性下的差異化布局策略，佐思汽車研究
[3]細數(shù)人形機器人牌桌上的六大類玩家，RoboTalent
[4]人形機器人價值鏈100強公司，摩根士丹利
