中國在人形供應鏈佔63%?大摩發佈人形機器人生態價值鏈圖譜,100家企業分類與解讀

摩根士丹利在最新發佈的《The Humanoid 100: Mapping the Humanoid Robot Value Chain》(人形機器人100:繪製人形機器人價值鏈圖譜)報告中,羅列了全球人形機器人百強股票名單,其認為這些公司有望在人形機器人生態系統中發揮重要作用。

摩根士丹利認為,人工智慧的實體化涉及60兆美元的潛在市場規模、全球國內生產毛額以及工作的意義。為此,摩根士丹利推出「人形機器人100強」—— 這是對一系列行業和地區股票的全球梳理,這些行業和地區可能在將機器人從實驗室帶入家庭客廳的過程中發揮重要作用。

其中有52%已有公開報導參與了人形機器人產業鏈,其餘48%暫未有明確報導,但大摩認為,這些公司「最終參與其中的可能性很高」。而在這些已確切參與的公司中,有73%來自亞洲,且過半來自中國;同時,中國在人形機器人供應鏈中佔據63%的份額,尤其在「身體」環節優勢顯著:有77%的本體整合商來自亞洲,中國公司同樣佔據半壁江山。

大摩表示,“我們的研究表明,中國在人形機器人領域的進展仍然最令人矚目,新創公司將受益於成熟的供應鏈、本地應用機會和政策的大力支援。”

▍分類與核心企業一覽

整體來看大摩將這百強名單分為三大模組:大腦(基礎模型、資料科學和分析、模擬和視覺軟體、視覺和計算晶片、儲存晶片、晶片設計、晶片製造),身體(驅動器及驅動器零部件、感測器、電池、模擬晶片、身體/線控/散熱、多樣化自動化),整合商

一、大腦公司(22家公司)

人形機器人的大腦和身體構造。 「大腦」由半導體和軟體組成,其中最相關的是用於自主功能的基礎生成式人工智慧模型以及用於訓練的模擬模型/數位孿生體。 「大腦」類別的公司提供實現人形機器人自主功能(包括訓練和推理)所需的半導體或軟體/人工智慧模型。

摩根士丹利指出,人工智慧演算法可以透過提高可擴展性、精確性和穩定性來增強人形機器人的作業系統。從長期來看,擁有領先作業系統的企業可能會主導人形機器人技術進步的方向和大規模生產的步伐。

1.基礎模型:這些公司建構對實現機器人自主功能至關重要的生成式人工智慧模型。透過對大量真實和模擬的機器人資料進行廣泛訓練,這些模型使人形機器人能夠理解自然語言、學習和模仿人類動作,並感知其動態環境。最著名的是輝達的GrOOt計畫。該領域公司包括:Google(Alphabet,GOOGL)、百度(BIDU)、元(Meta,META)、微軟(Microsoft,MSFT)、輝達(NVIDIA,NVDA)。

2.資料科學與分析:這些公司開發的軟體使機器人開發者和使用者能夠捕獲和分析在邊緣裝置採集的大量感測器資料。該領域核心公司包括:甲骨文(Oracle,ORCL)、帕蘭提爾(Palantir,PLTR)。

3.類比與視覺軟體:模擬對於訓練機器人模型至關重要,它使機器人能夠在部署前瞭解其環境和應用場景。這些公司開發一系列用於機器人/人形機器人訓練的數位孿生或視覺資料收集技術。該領域核心公司包括:Google(Alphabet,GOOGL)、達梭系統(Dassault Systems,DSY - FR)、海克斯康(Hexagon,HEXA.B - SE)、元(Meta,META)、輝達(NVIDIA,NVDA)、西門子(Siemens,SIE - DE)。

4.視覺與計算半導體:這些公司生產的半導體是機器人「大腦」的核心,使機器人能夠從環境中學習、感知和/或與環境互動。專注於視覺的半導體位於邊緣裝置,使機器人能夠可視化其環境。專注於運算的半導體要麼位於邊緣裝置用於即時人工智慧處理,要麼位於資料中心用於訓練基礎模型或建立模擬。該領域核心公司包括:安霸(Ambarella,AMBA)、地平線機器人(Horizo​​n Robotics,9660 - HK)、英特爾(Intel,INTC)、莫仕(Mobileye,MBLY)、輝達(NVIDIA,NVDA)、高通(Qualcomm,QCOM)

5.記憶體晶片:這些公司生產所有運算所需的記憶體(動態隨機存取記憶體、快閃記憶體等),隨著人工智慧的進一步滲透,在機器人領域可能會變得更加重要。該領域公司包括:美光(Micron,MU)、SK海力士(SK Hynix,000660 - KR)、三星電子(Samsung Electronics,005930 - KR)。

6.半導體設計公司:這些是設計公司,可能會重新的特定於人形機器人的半導體開發浪潮中受益。該領域公司包括安謀控股(Arm Holdings,ARM)、楷登電子(Cadence Design Systems,CDNS)、新思科技(Synopsys,SNPS)

7.半導體製造:半導體的實際製造商。該領域核心公司包括:英特爾(Intel,INTC)、三星電子(Samsung Electronics,005930 - KR)、台積電(TSMC,TSM)。

二、身體公司(64家公司)

「身體」主要由致動器(由馬達、編碼器、軸承、螺絲和減速器組成)、感測器(攝影機、激光雷達、力、扭矩、磁力等)、電線和連接器網路以及通常安裝在胸部中心的鋰離子電池組成,主要提供實現人形機器人移動、配電、感測或結構所需的元件。外部通常由鋁合金和塑膠混合而成,以儘量減輕重量。

1.執行器部件:執行器是將電能轉換為直線或旋轉運動的機械裝置。所需的自由度(DoF)越高,所需的致動器就越多。目前正在開發的人形機器人通常具有16到60個自由度。隨著時間的推移,未來的人形機器人可能會有越來越多的自由度。人形機器人公司通常會為特定機器人設計自己的專有執行器,但會從全球供應商網路採購各種元件,這類似於汽車公司通常設計車輛架構,但將製造外包給各種汽車供應商。

大摩概述為以下主要元件:

(1)軸承:軸承是在保持旋轉精度的同時減少運動系統中摩擦的關鍵。人形機器人使用各種類型的軸承,包括球軸承、滾子軸承和滾針軸承。核心公司包括日本精工(NSK,6471 - JP)、RBC軸承(RBC)、瑞格樂(Regal Rexnord,RRX)、舍弗勒(Schaeffler,SHAO - DE)、鐵姆肯(Timken,TKR)。

(2)螺絲:螺絲是將馬達的旋轉運動轉換為直線運動的組件,因此是直線執行器中的關鍵組件。目前,人形機器人同時使用滾珠螺桿和行星滾柱螺槓,但這主要是由於行星滾柱螺桿的供應有限和成本較高。隨著時間的推移,行星滾柱螺桿應該會在人形機器人使用的螺絲中佔大多數。核心公司包括:恆立液壓(Hengli,601100 - CN)、上銀科技(Hiwin,2049 - TW)、日本精工(NSK,6471 - JP)、斯凱孚(SKF,SKFb - SE)、上海貝遞(Shanghai Beiti,603009 - CNFb - SE1K,603009(603009 - CN)、1481481481人。如今,高階螺絲製造由歐洲(Rollvis、SKF等)和日本公司(NSK等)主導。西方/日本高端生產商與中國公司在效率、有效載荷和精度方面仍有很大差距。不過,一些中國公司(恆立、貝斯特等)已開始進入高端市場,並已為人形機器人原始設備製造商進行展示驗證。

(3)齒輪和減速器:機器人用的減速器使用各種齒輪降低馬達速度,以提高扭力輸出和精度。它們是旋轉執行器中的關鍵元件。目前的人形機器人設計使用諧波減速器或行星減速器。核心公司包括哈默納科(Harmonic Drive System,6324 - JP)、上銀科技(Hiwin,2049 - TW)、和大工業(Hota,1536 - TW)、綠的諧波(LeaderDrive,688017 - CN)、納博特斯克(Nabtesco,6268 - JPuanuan數CN)、鐵姆肯(Timken,TKR)、中大立德(Zhongda Leader,002896 - CN)。

(4)馬達:馬達將電能轉換為機械能,用於所有電動執行器。大多數馬達使用稀土磁鐵排斥帶電線圈產生旋轉效果來產生運動。人形機器人通常使用無框架力矩馬達(技術壁壘較低)或無芯馬達(技術壁壘較高)。電機核心公司包括埃斯頓(Estun,002747 - CN)、雷賽智能(Leadshine,002979 - CN)、鳴志電器(Moons' Electric,603728 - CN)、尼得科(Nidec,6594 - JP)、瑞格樂(Renznordin(Renz) - CN)、兆威機電(Zhaowei,003021 - CN)、中大立德(Zhongda Leader,002896 - CN)。

在人形機器人上,無框力矩馬達因其體積小、結構緊湊、重量輕、轉動慣量小和啟動電壓低等特點,被廣泛應用於直線和旋轉執行器,以方便操作。無芯馬達通常用於類人手部,具有更高的節能性、低噪音、高使用壽命和高扭矩的特性。無框力矩馬達的技術壁壘相對較低。德國的科爾摩根(私營)在高端無框力矩馬達的高端應用領域佔據主導地位,而中國產品廣泛應用於其他中低端應用。鳴志電器(未涵蓋)是中國領先的供應商,也是少數能夠提供高品質無框力矩馬達的公司之一。

(5)稀土永磁:提供馬達核心材料,中國掌控全球90%的稀土加工。核心企業包括江西金力永磁(JL Mag,6680 - HK)、萊納斯稀土(Lynas Rare Earths,LYC - AU)、MP材料(MP Materials,MP - US)、北方稀土(Northern Rare Earth,600111 - CN)。

(6)編碼器:編碼器是安裝在馬達上並監控馬達速度和輸出的感測裝置,它會發回訊號以控制位置、速度和扭力等變數。核心公司包括:尼得科(Nidec,6594 - JP)、諾凡達(Novanta,NOVT)、森薩塔(Sensata,ST)。

2、感測器零件:人形機器人配備了各種各樣的感測器,使其能夠感知環境並收集必要的數據。其中包括以下主要類型:

(1)攝影機和視覺感測器:捕捉完整影像(攝影機)或光屬性,以實現人形機器人的感知。核心公司包括:亞德諾半導體(Analog Devices,ADI)、海克斯康(Hexagon,HEXA.B - SE)、英特爾(Intel,INTC)、基恩士(Keyence,6861 - JP)、安森美(Onsemi,ON)、速騰聚創(Robos堆) Technologies(TDY)、韋爾半導體(Will Semiconductor,603501 - CN)。

(2)雷達和光達:透過無線電波(雷達)或雷射(光達)實現深度感知,以偵測物體並測量距離。核心公司包括:安波福(Aptiv,APTV)、英特爾(Intel,INTC)、麥格納(Magna,MGA)、速騰聚創(Robosense,2498 - HK)、Teledyne Technologies(TDY)、法雷奧(Valeo,FR - FR)。

(3)磁傳感器:檢測磁場的存在。通常在人形機器人的手中,使機器人能夠感知是否接觸到物體。公司:艾萊柯斯微系統(Allegro Microsystems,ALGM)、邁來芯(Melexis,MELE - BE)。

(4)力道和扭力感測器:力道感測器使人形機器人能夠偵測和測量重量和壓力。扭矩感測器使人形機器人能夠評估施加到其執行器上的扭矩。核心公司:柯力感測(Keli Sensing,603662 - CN)、諾凡達(Novanta,NOVT)、森薩塔(Sensata,ST)、泰科電子(TE Con​​nectivity,TEL)。

力傳感器對於人形機器人在各種場景下實現平穩運動和即時力道調整更為重要。六軸力感測器是最複雜的力感測器,可以測量來自任何方向的有效載荷,並且能夠承受比額定測量範圍高5 - 20倍的有效載荷。諾凡達(Novanta)的子公司ATI(NOVT - 未涵蓋)是六軸力感測器的發明者,主導著市場,而大多數中國公司由於在感測器校準和去耦方面缺乏長期積累,仍然落後。其他先驅者,如坤維(私人)和旭日儀器(私營),已經開始進入人形機器人感測器供應鏈。

3.電池:人形機器人通常使用由圓柱形鋰離子電池組成的電池組,該電池組位於機器人的軀幹內。核心公司:寧德時代(CATL,300750 - CN)、億緯鋰能(EVE Energy,300014 - CN)、LG新能源(LG Energy Solution,373220 - KR)、三星SDI(Samsung SDI,096770 - KR)

4.模擬半導體:與感測器配合,幫助調節溫度、速度、位置、配電等。從技術上講,許多感測器是一種模擬半導體。核心公司:艾萊柯斯微系統(Allegro Microsystems,ALGM)、英飛凌(Infineon,IFX - DE)、邁來芯(Melexis,MELE - BE)、恩智浦(NXP,NXPI)、安森美(Onsemi,ON)、瑞薩電子(Renesas,6723 - JPAments)、法葉半導體(STexas) ductor,603501 - CN)。

5.機身、布線、散熱:機器人的結構以及配電和散熱方法。核心公司:安費諾(Amphenol,APH)、安波福(Aptiv,APTV)、麥格納(Magna,MGA)、泰科電子(TE Con​​nectivity,TEL)、旭升股份(Xusheng,603305 - CN)、三花智控(Sanhua,002050 - CNu)。

6.多元自動化供應商:這些公司提供廣泛的自動化/機器人相關解決方案,因此最好將它們歸類為自己的類別。如果有足夠的需求,憑藉規模和專業知識,它們有潛力供應大多數必要的元件。核心公司包括鴻海精密/富士康(Hon Hai Precision / Foxconn,2317 - TW)、霍尼韋爾(Honeywell,HON)、羅克韋爾自動化(Rockwell Automation,ROK)、西門子(Siemens,SIE - DE)。

三、人形機器人整合商(22家)

整合商是目前正在製造完整人形機器人,或鑑於其在製造其他機器人或自動化平台方面的專業知識,有合理潛力這樣做的公司。這些公司大多是規模較大、成熟的企業,它們也擁有內部機器人業務。大摩表示,其中絕大多數較新的人形機器人新創公司目前是非上市公司。

摩根士丹利表示,「整合者」公司主要包括汽車製造商、消費性電子公司、電商和網路公司以及傳統機器人製造商這四類。

1、汽車公司:目前有許多汽車公司正在開發人形機器人,這可能是由於工程和製造方面的重疊,以及潛在的內部用例,以隨著時間的推移降低勞動強度並提高利潤率。核心公司:比亞迪(BYD,002594 - CN)、廣汽集團(GAC Group,2238 - HK)、現代/波士頓動力(Hyundai / Boston Dynamics,005380 - KR)、特斯拉(Tesla,TSLA)、Toyota(Toyota,7203 - KR)、特斯拉(Tesla,TSLA)、Toyota(Toyota,7203 - JPy)。

2、消費性電子公司:與汽車公司類似,這些公司可能會製造(或可能製造)機器人,因為它們在大規模製造方面具有專業知識,並且能夠利用內部人才為機器人開發電子架構。其中許多公司可能將人形機器人視為家用電器的延伸,並將人形機器人作為另一種進入家庭的方式。核心公司包括:蘋果(Apple,AAPL)、鴻海精密/富士康(Hon Hai Precision / Foxconn,2317 - TW)、LG電子(LG Electronics,066570 - HK)、三星電子(Samsung Electronics,005930 - KR)、索尼集團(Sony Group,小米組)、小米 Group,518154153535)。

3.電子商務和網路公司:這些公司可能會從人形機器人設計與他們現有技術專長的重疊中受益,並且隨著時間的推移,也可能有內部用例來降低成本。核心公司包括阿里巴巴(Alibaba,BABA)、亞馬遜(Amazon,AMZN)、Naver(035420 - KR)、騰訊(Tencent,700 - HK)。

4.傳統機器人公司:這些是已經存在數十年的傳統協作機器人製造商,如果它們尚未開發人形機器人,最終有潛力這樣做。核心公司:ABB(ABB,ABBN - CH)、美的/庫卡(Midea / KUKA,000333 - CN)、泰瑞達(Teradyne,TER)。

5.類純人形機器人公司:這些是年輕的人形機器人開發公司,在這份名單上的所有公司中,它們最接近專注於人形機器人業務的公司。核心公司:彩虹機器人(Rainbow Robotics,277810 - KR)、優必選(UBTech,9880 - HK)。

▍結語與未來

作為一個「與人工智慧相關」的領域,人形機器人硬體開發現在可以直接受益於對機器人主題不斷增加的資本形成和研發投資。摩根士丹利預計,未來新創公司將受益於成熟的供應鏈、本地應用機會和強有力的政府支援,預計到2050年,中國的人形機器人市場規模將達到6兆元,人形機器人總量達到5,900萬台。

相較之下,歐美企業則較集中在「大腦」環節。報告表示,輝達憑藉AI晶片和模擬平台Omniverse建構生態,而特斯拉則透過FSD(完全自動駕駛)演算法遷移至機器人,形成軟硬一體優勢。

雖然先進人形機器人的發展仍處於早期階段,但摩根士丹利認為,過去幾年在以下相鄰領域的進展:1)生成式人工智慧,2)執行器與機械,3)電池儲存,正被證明對人形機器人的發展有重大貢獻。

這三個領域的進步將是進一步實現人形機器人商業化的關鍵。 (產業報告研究院)