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從蛇年春晚的《秧BOT》機(jī)器人整齊劃一扭東北大秧歌，到各地廟會(huì)機(jī)器人巡游，機(jī)器人正撕掉"冰冷工具"的標(biāo)簽強(qiáng)勢(shì)破圈。
其實(shí)近兩年，人形機(jī)器人領(lǐng)域迎來(lái)了爆發(fā)式增長(zhǎng)，技術(shù)突破，資本和政策的加持都前所未有。2024年人形機(jī)器人迎來(lái)歷史性拐點(diǎn)：特斯拉Optimus突破產(chǎn)線應(yīng)用門檻，量產(chǎn)指日可待，其他廠商玩家相繼實(shí)現(xiàn)技術(shù)落地，帶動(dòng)核心部件廠商市值飆升。僅2024年全球人形機(jī)器人融資超15.2億美元（約合110億人民幣），中國(guó)融資金額超50億元人民幣。
人形機(jī)器人被定位為“顛覆性產(chǎn)品”和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)新引擎。多家機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2025年人形機(jī)器人或?qū)⒉饺肓慨a(chǎn)元年。互聯(lián)網(wǎng)大廠、汽車大廠、手機(jī)大廠等紛紛高調(diào)拼“造人”，從各路媒體到社交平臺(tái)，機(jī)器人出道的賽博朋克照進(jìn)現(xiàn)實(shí)，人形機(jī)器人熱度持續(xù)漲翻天。
閱讀本文，你將了解：
1、人形機(jī)器人怎么火了？
2、人形機(jī)器人市場(chǎng)有多大，玩家都有誰(shuí)？
3、給芯片產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)了什么機(jī)會(huì)？
01、一直不溫不火的機(jī)器人怎么突然火了？
人形機(jī)器人不算新事物，早在1973年，世界上首個(gè)全尺寸人形機(jī)器人WABOT-1就誕生了。此后幾十年全球范圍內(nèi)人形機(jī)器人研發(fā)幾乎沒(méi)間斷過(guò)，形成了幾個(gè)階段：
1960-1999年，早期發(fā)展階段，以日本早稻田大學(xué)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(jī)器人為代表；
2016-2020年，高動(dòng)態(tài)發(fā)展階段，以波士頓動(dòng)力的Atlas為代表，有了更強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)平衡能力，同時(shí)國(guó)內(nèi)優(yōu)必選人形機(jī)器人亮相2016年央視春晚。
到最近的2021年至今，人形機(jī)器人進(jìn)入商業(yè)化落地的初級(jí)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(jī)器人：
2021年特斯拉首發(fā)人形機(jī)器人Optimus概念，2022年小米首款人形機(jī)器人CyberOne、特斯拉Optimus原型機(jī)亮相；2023年，Opimus新機(jī)型實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)器人同時(shí)行走與抓取物品，以及傅里葉GR-1、宇樹(shù)第一款人形機(jī)器人Unitree H1、智元第一款人形機(jī)器人遠(yuǎn)征A1，達(dá)闊、追覓科技、樂(lè)聚、開(kāi)普勒展示或發(fā)布人形機(jī)器人等等。
早期日本本田、美國(guó)波士頓動(dòng)力都有人形機(jī)推出，且達(dá)到了很高的水平，但為什么人形機(jī)器人直到最近幾年才真正火起來(lái)？
背后的關(guān)鍵就是以特斯拉為代表的廠商，在推動(dòng)人形機(jī)器人商業(yè)化上走在了前列。
2021年左右，特斯拉Optimus人形機(jī)器人的推出，給這個(gè)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(jī)器人的關(guān)鍵。
特斯拉Optimus原型機(jī)亮相的同時(shí)，計(jì)劃3-5年量產(chǎn)，售價(jià)2萬(wàn)美元以內(nèi)（約14萬(wàn)人民幣），而波士頓動(dòng)力Atlas與本田 Asimo 的成本均在百萬(wàn)美元以上。根據(jù)特斯拉最新量產(chǎn)計(jì)劃，2025年將生產(chǎn)1萬(wàn)臺(tái)Optimus機(jī)器人，產(chǎn)能擴(kuò)展至每月1000臺(tái)；2026年每月產(chǎn)能將達(dá)到1萬(wàn)臺(tái)，2027年進(jìn)一步提升至每月10萬(wàn)臺(tái)。
其次是技術(shù)瓶頸的突破。早期的人形機(jī)器人軟件端不能適應(yīng)復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景、交互能力、運(yùn)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(jī)器人從實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)闈撛诘拇笠?guī)模商業(yè)化產(chǎn)品。不局限于實(shí)驗(yàn)室，聚焦于生產(chǎn)線、家庭助手、甚至是特定行業(yè)的應(yīng)用，通過(guò)靈巧手賦予人形機(jī)器人真正的“動(dòng)手能力”。
02、人形機(jī)器人市場(chǎng)有多大玩家都有誰(shuí)？
進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，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(diǎn)啟發(fā)：
1、人形機(jī)器人，其實(shí)和造車（硬件、自動(dòng)駕駛）一脈相承
2、AI大模型，讓機(jī)器人有了更高的天花板
首先是特斯拉人形機(jī)器人完整的產(chǎn)業(yè)閉環(huán)。
特斯拉Optimus復(fù)用了自動(dòng)駕駛相關(guān)技術(shù)，不僅加速了機(jī)器人的進(jìn)化，且特斯拉汽車工廠和門店銷售都為人形機(jī)器人提供了商業(yè)化落地的初步場(chǎng)景，產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)為降本提供了可能。
和自動(dòng)駕駛一樣，Optimus純視覺(jué)方案的核心也在于海量數(shù)據(jù)、自研芯片與算法訓(xùn)練。Optimus搭載了與特斯拉車相同的FSD電腦以及Autopilot相關(guān)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不過(guò)需要更多數(shù)據(jù)積累和算法訓(xùn)練。
人形機(jī)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(yīng)鏈正在加速部署人形機(jī)器人。有機(jī)構(gòu)認(rèn)為，人形機(jī)器人目前相當(dāng)于2012-2014年的電動(dòng)車，處于0-1放量前夕。
近兩年，國(guó)內(nèi)外車企紛紛進(jìn)軍人形機(jī)器人賽道。汽車供應(yīng)商紛紛依托既有硬件技術(shù)（如傳感器、芯片、電機(jī)）和供應(yīng)鏈資源，向具身智能領(lǐng)域延伸。
技術(shù)可以復(fù)用，供應(yīng)鏈可以協(xié)同，市場(chǎng)增量的蛋糕可能更大，具身智能（含人形機(jī)器人）成為車企智能化轉(zhuǎn)型的新賽道。
其次是ChatGPT等AI大模型的出現(xiàn)，人形機(jī)器人的技術(shù)通道被打通了。
近兩年通用大模型的發(fā)展賦予人形機(jī)器人強(qiáng)大的泛化能力，特斯拉、Open AI、英偉達(dá)、三星等科技巨頭紛紛入局搶占行業(yè)高地。
宇樹(shù)科技創(chuàng)始人曾表示，ChatGPT出現(xiàn)之前，我們也覺(jué)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(yīng)用就能落地，人形機(jī)器人只差一點(diǎn)火候來(lái)點(diǎn)燃，就是機(jī)器人大模型AI技術(shù)突破的臨界點(diǎn)。
目前人形機(jī)器人行業(yè)的玩家覆蓋國(guó)內(nèi)外科技大廠、互聯(lián)網(wǎng)大廠、人形機(jī)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(dá)。特斯拉成為人形機(jī)器人賽道引領(lǐng)者，英偉達(dá)則從芯片和中間件層面入局，打造底層開(kāi)發(fā)生態(tài)，成為具身智能領(lǐng)域最強(qiáng)“賣鏟人”。還有國(guó)外的谷歌、OpenAI、微軟等，國(guó)內(nèi)的華為、阿里、騰訊、百度等?？萍即髲S大多通過(guò)自研前沿技術(shù)+外部戰(zhàn)略投資+大模型生態(tài)合作。
人形機(jī)器人本體/主機(jī)廠商，包括Figure、Agility、智元、宇樹(shù)、樂(lè)聚、優(yōu)必選、傅利葉等人形機(jī)器人廠商，也包括普度、追覓等服務(wù)型機(jī)器人廠商，以及埃斯頓酷卓、思靈機(jī)器人、大象機(jī)器人等協(xié)作機(jī)器人廠商。這類廠商在機(jī)器人相關(guān)硬件、控制算法和商業(yè)化等方面積累了一定的優(yōu)勢(shì)，多與科技巨頭/互聯(lián)網(wǎng)大廠合作。
初創(chuàng)公司，國(guó)外以PI、Skild AI、Covariant、X Square等為代表，國(guó)內(nèi)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(dòng)紀(jì)元、星海圖、加速進(jìn)化、星塵智能、眾擎機(jī)器人、有鹿機(jī)器人等，主要方向?yàn)榫呱泶竽Ｐ秃蜋C(jī)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(yīng)用等。
人形機(jī)器人玩家還包括人形機(jī)器人上游零部件供應(yīng)商、汽車產(chǎn)業(yè)鏈上游供應(yīng)商等等，如地平線在人形機(jī)器人芯片領(lǐng)域布局了子公司地瓜機(jī)器人。
根據(jù)中航證券預(yù)計(jì)，人形機(jī)器人的成本將隨規(guī)模效應(yīng)逐漸降低，根據(jù)優(yōu)必選、宇樹(shù)、小米等廠商價(jià)格，估計(jì)2023年人形機(jī)器人單價(jià)約80萬(wàn)元，隨后每年以15%的幅度遞減。
長(zhǎng)期來(lái)看，人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)觀察，2023年全球人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模約21.6億美元。隨著技術(shù)的進(jìn)步，預(yù)計(jì)未來(lái)人形機(jī)器人將在更多場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。預(yù)計(jì)到2029年，全球人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模預(yù)期達(dá)324億美元。
03、人形機(jī)器人芯片價(jià)值有多大？
人形機(jī)器人主要分為：執(zhí)行、感知、控制三大系統(tǒng)，并涉及能源動(dòng)力及其他。從我們的梳理來(lái)看，芯片的價(jià)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(guān)節(jié)，絲杠、電機(jī)、減速器是關(guān)鍵，決定著人形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)靈活程度。
特斯拉AI Day示意圖顯示，特斯拉Optimus關(guān)節(jié)由40個(gè)執(zhí)行器組成，根據(jù)機(jī)構(gòu)測(cè)算，核心零部件包括絲杠（占比約23.4%）、電機(jī)（占比約8.9%）、減速器（用于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，占比約4.1%），旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、直線關(guān)節(jié)、靈巧手合計(jì)成本占比超過(guò)50%，降本訴求下國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈更具優(yōu)勢(shì)。
憑借高度集成的供應(yīng)鏈，國(guó)產(chǎn)零部件如高精度減速器、伺服電機(jī)、傳感器等，在實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破的同時(shí)也兼顧了成本效益。
接下來(lái)是感知系統(tǒng)，多個(gè)傳感器將機(jī)器人對(duì)內(nèi)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(jué)傳感器、觸覺(jué)傳感器。
如視覺(jué)傳感器，特斯拉Optimus采用純視覺(jué)方案，小米、宇樹(shù)等大多使用多傳感器融合方案。觸覺(jué)傳感器方面，特斯拉Optimus-Gen2手部搭配觸覺(jué)傳感器，有望引領(lǐng)行業(yè)新趨勢(shì)。中國(guó)的傳感器在視覺(jué)傳感器、力傳感器、陀螺儀等方面也取得了顯著進(jìn)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(jìn)行信號(hào)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(jī)構(gòu)對(duì)于傳感器這部分沒(méi)有單列具體的芯片占比，但可見(jiàn)其價(jià)值量也不小。
根據(jù)大摩對(duì)人形機(jī)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(diào)節(jié)溫度、速度、位置、配電等。從技術(shù)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(lái)芯、恩智浦、安森美、瑞薩、意法半導(dǎo)體、德州儀器、韋爾半導(dǎo)體。近年來(lái)國(guó)產(chǎn)模擬芯片替代正在加速。
最后是控制系統(tǒng)，主要是機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)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(jī)器具體的任務(wù)場(chǎng)景和需求進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，根據(jù)不同應(yīng)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(fù)責(zé)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(jiàn)的MCU，以及DSP、AI芯片、ASIC等。
機(jī)器人的“大腦”，通常指的是其主控芯片或計(jì)算平臺(tái)（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(jué)與計(jì)算芯片、存儲(chǔ)芯片。
視覺(jué)與計(jì)算芯片是“大腦”的核心。專注于視覺(jué)的半導(dǎo)體位于邊緣設(shè)備，使機(jī)器人能夠可視化其環(huán)境。專注于計(jì)算的芯片要么位于邊緣設(shè)備用于實(shí)時(shí)人工智能處理，要么位于數(shù)據(jù)中心用于訓(xùn)練基礎(chǔ)模型或構(gòu)建模擬。該領(lǐng)域核心公司包括：安霸、地平線機(jī)器人、英特爾、Mobileye、英偉達(dá)、高通。
如FSD（Full Self-Driving）芯片是特斯拉為其自動(dòng)駕駛汽車開(kāi)發(fā)的一款專用芯片，其高性能和AI計(jì)算能力在人形機(jī)器人領(lǐng)域也具有潛在應(yīng)用價(jià)值。其他人形機(jī)器人多采用英偉達(dá)不同規(guī)格的AI芯片（如英偉達(dá)Orin），國(guó)內(nèi)人形機(jī)器人也采用國(guó)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(jià)比較高。
存儲(chǔ)芯片包括美光、SK海力士、三星電子，隨著AI的進(jìn)一步滲透，存儲(chǔ)芯片變得更加重要。
從特斯拉AI Day示意圖來(lái)看，雖然人形機(jī)器人四肢關(guān)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(guān)性高的單一項(xiàng)目成本也不小。由于人形機(jī)器人還沒(méi)有手機(jī)、汽車那般成熟，各機(jī)型差異較大，對(duì)具體的芯片價(jià)值量仍然需要時(shí)間去估測(cè)。
參考資料：
[1]人形機(jī)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(xì)數(shù)人形機(jī)器人牌桌上的六大類玩家，RoboTalent
[4]人形機(jī)器人價(jià)值鏈100強(qiáng)公司，摩根士丹利
