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化工行业深度报告：六维力矩传感器对应的材料——AI赋能化工之五

核心内容

六维力矩传感器是当前力传感器技术的高端代表，具备高精度、全面力觉信息采集能力，是人形机器人的重要组成部分。其制造流程复杂，涉及结构设计、材料选择、精密加工、性能测试等多个环节。作为人形机器人发展的关键部件，六维力矩传感器的市场规模正在快速增长，预计到2025年将超过3亿元。

主要观点

• 六维力矩传感器基于应变效应进行测量，通过弹性体、应变片、PCB板、外壳与接口等核心组件实现高精度力和力矩检测。
• 六维力矩传感器在人形机器人中应用广泛，如特斯拉Optimus Gen2搭载4个六维力矩传感器，未来有望成为人形机器人的标配。
• 传感器制造涉及多种原材料，包括铝合金、合金钢、半导体硅片、光刻胶、蚀刻液、电子特气、抛光垫、抛光液、环氧树脂、酚醛树脂、电子级玻璃纤维、聚四氟乙烯等。
• 原材料在六维力矩传感器成本中占比最高，约为73.62%，因此原材料价格波动可能影响整体成本和市场竞争力。
• 传感器制造流程复杂，包括弹性体加工、贴片、焊线、封胶、标定等环节，需高精度加工和先进工艺支持。
• 行业具备高技术壁垒和高设备壁垒，需具备精密加工、智能算法等能力。

关键信息

市场表现

• 基础化工行业2023年12个月涨幅为5.2%，而沪深300指数涨幅为9.9%。
• 六维力矩传感器2023年出货量约为9450台，预计2024年将达1.13万台，2025年市场规模预计超过3亿元。

传感器结构与材料

• 六维力矩传感器主要由弹性体、应变片、PCB板、外壳与接口组成。
• 弹性体材料包括铝合金、合金钢等，需进行阳极化、电解抛光、喷砂等表面处理。
• 应变片分为金属应变片和硅应变片，硅应变片在稳定性、信噪比和动态特性方面更优，但成本较高。
• 硅应变片制造涉及半导体硅片、蚀刻液、光刻胶及配套试剂、电子特气（如硅烷、超纯氨）等。
• PCB板由基材（如环氧树脂、酚醛树脂、电子级玻璃纤维、聚四氟乙烯）和导电层（电解铜箔）组成。

制造工艺

• 六维力矩传感器制造涉及湿法刻蚀、干法刻蚀、化学气相沉积（CVD）、化学机械抛光（CMP）等工艺。
• 刻蚀分为湿法刻蚀和干法刻蚀，其中干法刻蚀适用于高精度制造。
• CVD工艺用于沉积氮化硅薄膜，需控制反应气体流量、温度和压力。
• CMP工艺用于晶圆表面平坦化，耗材包括抛光液和抛光垫。

原材料供应商

行业评级与投资建议

• 行业评级：基础化工行业维持“推荐”评级，因六维力矩传感器及其原材料放量将带动化工行业增长。
• 投资建议：关注六维力矩传感器及原材料相关上市公司，如柯力传感、东华测试、昊志机电、安培龙、凯尔达、中航成飞、汇川技术等。

风险提示

• 六维力矩传感器在人形机器人中的应用可能不及预期。
• 人形机器人产量和需求增长可能不及预期。
• 六维力矩传感器成本控制可能不及预期。
• 原材料价格波动可能影响整体成本。
• 重点关注公司业绩可能不及预期。

结论

六维力矩传感器作为高端力传感器，其发展与人形机器人产业高度关联。随着人形机器人逐步进入量产阶段，六维力矩传感器及其相关原材料将迎来市场需求的爆发，对化工行业形成积极拉动。然而，行业面临技术、成本、市场等多重风险，需关注相关企业的技术突破与成本控制能力。