賽迪：2019年中國MEMS傳感器潛力市場暨細分產品本土優秀企業(47頁).pdf

1、 物聯網產業研究中心 趙振越 2019 年中國 MEMS 傳感器潛力 市場暨細分領域優秀本土企業 2019 年 5 月 2019 年中國 MEMS 傳感器潛力市場暨細分領域優秀本土企業 3 刊首語 物聯網作為當前最具發展潛力的產業之一，將有力帶動傳統產業轉型升級，引 領戰略性新興產業的發展，實現經濟結構戰略性調整，從而引起社會生產和經濟發 展方式的深度變革。物聯網對促進我國經濟的發展、優化產業結構具有重大的戰略 意義。而在整個物聯網生態中，MEMS 傳感器正扮演著越來越重要的角色，在即將到 來的智能物聯網時代中將起到核心作用，為新科技產品提供更智能、更敏銳的感知 能力。中國作為全球最大的電子產

2、品生產基地，消耗了全球二分之一的 MEMS 器件， 吸引了全球的目光。同時中國 MEMS 傳感器產業的生態環境已經完善，目前 MEMS 產 業的機遇和挑戰并存，如何抓住機遇攻堅克難從而獲得物聯網時代的紅利，是需要 大家共同努力的方向， 也是需要共同思考的問題。 顧問分析了MEMS的產業特點， 中國乃至全球 MEMS 產業的現狀和特點，并根據物聯網的幾大細分市場的規模、增長 潛力等維度，篩選出未來六大潛力市場和六大潛力產品，并根據不同的產品領域評 選出了十大優秀企業，最后給出了產業發展的趨勢和建議。 2019 年中國 MEMS 傳感器潛力市場暨細分領域優秀本土企業 1 目 錄 一、 MEMS 產

3、業概念界定及發展演進 . 1 （一）（一） 產業概述產業概述. 1 1、1、 MEMS 及 MEMS 傳感器的定義MEMS 及 MEMS 傳感器的定義 . 1 2、2、 MEMS 技術的特點MEMS 技術的特點 . 2 3、3、 MEMS 傳感器的分類MEMS 傳感器的分類 . 2 （二）（二） 產業演進產業演進. 3 1、1、 MEMS 技術發展歷程MEMS 技術發展歷程 . 3 2、2、 MEMS 產業發展歷程MEMS 產業發展歷程 . 4 二、 MEMS 產業鏈分析 . 6 （一）（一） 產業鏈全景圖產業鏈全景圖 . 6 （二）（二） 產業鏈各環節分析產業鏈各環節分析 . 7 1、1、

4、研發設計研發設計. 7 2、2、 生產制造生產制造. 8 3、3、 封裝測試封裝測試. 9 4、4、 系統集成系統集成. 10 （三）（三） 產業特征產業特征. 10 1、1、 基礎依附、應用依附基礎依附、應用依附 . 10 2、2、 技術面廣，需技術工匠技術面廣，需技術工匠 . 10 3、3、 一種產品，一種工藝一種產品，一種工藝 . 11 4、4、 投資強度高，商業化周期長投資強度高，商業化周期長 . 11 5、5、 產品繁多，應用分散產品繁多，應用分散 . 13 三、 全球和中國 MEMS 產業現狀和特點 . 14 2019 年中國 MEMS 傳感器潛力市場暨細分領域優秀本土企業 2 （

5、一）（一） 全球 MEMS 產業現狀和特點全球 MEMS 產業現狀和特點 . 14 1、1、 全球市場規模全球市場規模 . 14 2、2、 應用結構應用結構. 14 3、3、 產品結構產品結構. 15 4、4、 產業布局產業布局. 16 （二）（二） 中國 MEMS 產業現狀和特點中國 MEMS 產業現狀和特點 . 16 1、1、 中國市場規模中國市場規模 . 16 2、2、 應用結構應用結構. 17 3、3、 產品結構產品結構. 18 4、4、 產業布局產業布局. 18 四、 國內 MEMS 傳感器潛力市場及優秀企業 . 20 （一）（一） 國內 MEMS 傳感器潛力市場國內 MEMS 傳感

6、器潛力市場 . 20 1、1、 智慧城市智慧城市. 20 2、2、 工業互聯網工業互聯網 . 21 3、3、 智慧家庭智慧家庭. 22 4、4、 車聯網車聯網. 23 5、5、 智慧農業智慧農業. 24 6、6、 智慧醫療智慧醫療. 25 （二）（二） MEMS 傳感器潛力產品MEMS 傳感器潛力產品 . 26 1、1、 壓力傳感器壓力傳感器 . 26 2、2、 慣性（組合）傳感器慣性（組合）傳感器 . 27 3、3、 射頻（RF）MEMS 器件射頻（RF）MEMS 器件 . 28 4、4、 MEMS 麥克風MEMS 麥克風 . 29 5、5、 非制冷紅外熱成像和探測器非制冷紅外熱成像和探測器

7、 . 30 6、6、 氣體傳感器氣體傳感器 . 31 （三）（三） MEMS 領域國內外對比MEMS 領域國內外對比 . 31 1、1、 國外企業巨頭林立、國內企業規模較小國外企業巨頭林立、國內企業規模較小 . 32 2019 年中國 MEMS 傳感器潛力市場暨細分領域優秀本土企業 3 2、2、 國外積極推出新品、國內新品進展相對緩慢國外積極推出新品、國內新品進展相對緩慢 . 32 3、3、 制造代工環節國外技術成熟、國內經驗相對不足制造代工環節國外技術成熟、國內經驗相對不足 . 32 4、4、 國外產品功能強大且智能、國內產品功能待提升國外產品功能強大且智能、國內產品功能待提升 . 33 （

8、四）（四） 國內 MEMS 細分領域優秀企業國內 MEMS 細分領域優秀企業 . 33 1、1、 壓力傳感器十大企業（排名不分先后）壓力傳感器十大企業（排名不分先后） . 33 2、2、 慣性（組合）傳感器十大企業（排名不分先后）慣性（組合）傳感器十大企業（排名不分先后） . 34 3、3、 射頻（RF）MEMS 器件十大企業（排名不分先后）射頻（RF）MEMS 器件十大企業（排名不分先后） . 34 4、4、 MEMS 麥克風十大企業（排名不分先后）MEMS 麥克風十大企業（排名不分先后） . 34 5、5、 非制冷紅外熱成像和探測器十大企業（排名不分先后）非制冷紅外熱成像和探測器十大企業（

9、排名不分先后） . 35 6、6、 氣體傳感器十大企業（排名不分先后）氣體傳感器十大企業（排名不分先后） . 35 五、 中國 MEMS 產業發展的機遇與挑戰 . 36 （一）（一） 面臨機遇面臨機遇. 36 1、1、 物聯網市場對 MEMS 產品需求巨大物聯網市場對 MEMS 產品需求巨大 . 36 2、2、 消費電子更新加快推動 MEMS 行業發展消費電子更新加快推動 MEMS 行業發展 . 36 3、3、 政策環境持續優化，推動傳感器市場加速發展政策環境持續優化，推動傳感器市場加速發展 . 36 4、4、 計算機視覺、傳感器融合等新技術，為 MEMS 市場注入新活力計算機視覺、傳感器融合

10、等新技術，為 MEMS 市場注入新活力 36 （二）（二） 存在不足存在不足. 37 1、1、 產業尚十分弱小，骨干企業缺失問題突出產業尚十分弱小，骨干企業缺失問題突出 . 37 2、2、 技術水平較低，代工環節工藝嚴重制約產業發展技術水平較低，代工環節工藝嚴重制約產業發展 . 37 3、3、 產業對外依存度極高，高端產品和部件幾乎全部依賴進口產業對外依存度極高，高端產品和部件幾乎全部依賴進口 . 37 4、4、 人才嚴重短缺，高端人才與領軍人才缺失問題尤為突出人才嚴重短缺，高端人才與領軍人才缺失問題尤為突出 . 37 （三）（三） 發展趨勢發展趨勢. 38 1、1、 國內 MEMS 傳感器的

11、產業并購將持續升溫國內 MEMS 傳感器的產業并購將持續升溫 . 38 2、2、 純 MEMS 代工廠與 MEMS 設計公司合作開發將成為主流純 MEMS 代工廠與 MEMS 設計公司合作開發將成為主流 . 38 3、3、 新興 MEMS 產品將成為資本關注的焦點新興 MEMS 產品將成為資本關注的焦點 . 38 4、4、 MEMS 產品將向著微型化、集成化、智能化的方向發展MEMS 產品將向著微型化、集成化、智能化的方向發展 . 38 2019 年中國 MEMS 傳感器潛力市場暨細分領域優秀本土企業 4 六、 產業發展建議 . 39 （一）（一） 對政府建議對政府建議 . 39 1、1、 借

12、鑒集成電路經驗，強化政府基金支持借鑒集成電路經驗，強化政府基金支持 . 39 2、2、 打造產學研用服務平臺，助力產業創新發展打造產學研用服務平臺，助力產業創新發展 . 39 3、3、 完善并優化產業生態，積極推動產業鏈協同升級完善并優化產業生態，積極推動產業鏈協同升級 . 39 4、4、 加強高校人才培養建設，鼓勵企業與高校合作培養加強高校人才培養建設，鼓勵企業與高校合作培養 . 39 （二）（二） 對企業建議對企業建議 . 39 1、1、 加強技術合作，攻克關鍵核心技術加強技術合作，攻克關鍵核心技術 . 40 2、2、 面向智慧產業，提升應用規模與水平面向智慧產業，提升應用規模與水平 .

13、40 3、3、 推進產業合作，提升定制化水平推進產業合作，提升定制化水平 . 40 4、4、 注重人才引進，營造良好的人才環境注重人才引進，營造良好的人才環境 . 40 2019 年中國 MEMS 傳感器潛力市場暨細分領域優秀本土企業 1 一、 MEMS 產業概念界定及發展演進 （一） 產業概述 （一） 產業概述 1、1、 MEMS 及 MEMS 傳感器的定義 MEMS 及 MEMS 傳感器的定義 MEMS 即微機電系統（Microelectro Mechanical Systems） ，可利用集 成電路（IC）制造技術和微加工技術把微結構，把微傳感器、微執行器等制造在 一塊或者多塊芯片上的微

14、型集成系統。圖 1 為典型的 MEMS 工作原理圖，由傳 感器、 信息處理單元、 執行器和通訊/接口單元等組成。 其輸入信號是物理信號， 通過傳感器轉換為電信號，經過信號處理（模擬的或/和數字的）后，由執行器 與外界產生作用。 每一個微系統可以采用數字或模擬信號 （電、 光、 磁等物理量） 與其他的微系統進行通信。 圖 1 MEMS 工作原理圖 MEMS中的核心元件一般包含兩類： 一個傳感器或執行器和一個信號傳輸單 元。MEMS傳感器是一種將能量從一種形式轉變成另一種形式，并針對特定可測 量的輸入為用戶提供一種可用的能量輸出的微型器件， 它是采用微電子和微機械 加工技術制造出來的微型傳感器，其

15、工作原理如圖2所示。MEMS傳感器是使用 最廣泛的MEMS器件，構造MEMS傳感器是為了感知某些物理、化學或生物量的 存在和強度，例如溫度、壓力、力、聲、光、核輻射、磁通量，以及化學成分等。 2019 年中國 MEMS 傳感器潛力市場暨細分領域優秀本土企業 2 圖 2 MEMS 傳感器工作原理圖 2、2、 MEMS 技術的特點 MEMS 技術的特點 MEMS 技術是一種典型的多學科交叉的前沿性研究領域，幾乎涉及到自然 及工程科學的所有領域，如電子技術、機械技術、物理學、化學、生物醫學、材 料科學、能源科學等，與傳統機械系統相比具備許多優勢，如圖 3 所示。 圖 3 MEMS 的優勢和特點 用

16、MEMS 工藝制造傳感器、執行器或者微結構，具有微型化、集成化、智 能化、成本低、效能高、可大批量生產等特點，產能高，良品率高，MEMS 技 術的出現極大地滿足了市場對傳感器小體積、 高性能的要求， 正在逐漸取代傳統 機械傳感器。 3、3、 MEMS 傳感器的分類 MEMS 傳感器的分類 MEMS 傳感器的門類品種繁多，分類方法也很多。按其工作原理，可分為 物理型、化學型和生物型三類。按照被測的量又可分為加速度、角速度、壓力、 位移、流量、電量、磁場、紅外、溫度、氣體成分、濕度、pH 值、離子濃度、 生物濃度、觸覺等類型的傳感器。綜合兩種分類方法的分類體系如圖 4 所示。 2019 年中國 M

17、EMS 傳感器潛力市場暨細分領域優秀本土企業 3 圖 4 MEMS 傳感器按照工作原理的分類 其中每種 MEMS 傳感器又有多種細分方法。如微加速度計, 按檢測質量的 運動方式劃分, 有角振動式和線振動式加速度計; 按檢測質量支承方式劃分, 有 扭擺式、懸臂梁式和彈簧支承方式; 按信號檢測方式劃分, 有電容式、電阻式和 隧道電流式; 按控制方式劃分, 有開環和閉環式。 （二） 產業演進 （二） 產業演進 1、1、 MEMS 技術發展歷程 MEMS 技術發展歷程 MEMS 技術被譽為 21 世紀具有革命性的高新技術，它的誕生和發展是“需 求牽引”和“技術推動”的綜合結果，是微電子和微機械的巧妙結

18、合。MEMS 的發展速度、類型分布均與市場的需求有著緊密的聯系。MEMS 技術是隨著集 成電路，尤其是超大規模集成電路發展起來的一門新技術，它起源于 1947 年美 國貝爾實驗室晶體管的發明，直到 1987 年美國伯克利加州大學發明了微馬達， 引起國際學術界的轟動，人們看到了電路與執行部件集成制作的可能性，這是 MEMS 技術的開端。1988 年美國的一批著名科學家提出“小機器、大機遇”， 并呼吁美國重視這一重大領域的開發。 1993 年美國 ADI 公司采用 MEMS 技術成 功實現微型加速度計的商品化，大批量應用于汽車防撞氣囊，標志著 MEMS 技 術產業化的開端。20 世紀 90 年代，

19、發達國家先后投巨資并設立國家重大項目促 進其發展。此后，MEMS 技術發展迅速，特別是圍繞深槽刻蝕技術發展出多種 新型加工工藝。 2019 年中國 MEMS 傳感器潛力市場暨細分領域優秀本土企業 4 圖 5 19-20 世紀 MEMS 技術發展的主要大事記 2、2、 MEMS 產業發展歷程 MEMS 產業發展歷程 MEMS 傳感器經歷了三次發展浪潮，汽車電子、消費電子和物聯網分別為 主要的推動力量，如圖 6 所示。第一次發展浪潮發生在 20 世紀 80 年代末至 90 年代，汽車電子應用如安全氣囊、制動壓力、輪胎壓力監測系統等需求增長，巨 大利潤空間驅動歐洲、日本和美國的企業大量研發生產 ME

20、MS 傳感器產品。第 二次發展浪潮發生在 2007 年以后，消費電子產品如手機、移動互聯網設備等要 求體積更小且功耗更低的 MEMS 傳感器產品。 第三次發展浪潮是物聯網的出現，受益于物聯網產業的快速發展，MEMS 行業帶來巨大的發展紅利。除了智能手機，MEMS 傳感器將會在 AR/VR、可穿 戴等消費電子，智能駕駛、智能工廠、智慧物流、智能家居、環境監測、智慧醫 療等物聯網領域廣泛應用。MEMS 是當前移動終端創新的方向，通過對 MEMS 傳感器產品持續改進，最終滿足更小、更低能耗、更高性能的需求，才能更加的 適用于各種物聯網場合。 2019 年中國 MEMS 傳感器潛力市場暨細分領域優秀本

21、土企業 5 圖 6 MEMS 產業發展的三次浪潮 2019 年中國 MEMS 傳感器潛力市場暨細分領域優秀本土企業 6 二、 MEMS 產業鏈分析 （一） 產業鏈全景圖 （一） 產業鏈全景圖 MEMS 產業鏈主要涉及設計研發、生產制造、封裝測試、系統應用四大環 節，如圖 7 所示。MEMS 產業鏈的上游包括 MEMS 器件設計、材料和生產設備 的研發和供應，中游包括 MEMS 器件的制造加工和封裝測試、下游使用 MEMS 產品集成終端電子產品。MEMS 傳感器生產主要有 Fabless 和 IDM 兩種模式。 Fabless 模式是主流，是以設計為主的垂直分工（Fabless）模式，企業主 要

22、負責 MEMS 產品的設計與銷售，將生產、測試、封裝等環節外包，典型的企 業有樓氏、HP、佳能等；IDM 模式是集成器件制造（Integrated Device Manufacture 簡稱 IDM） 模式， 也是目前國際大廠主要的商業模式， 典型的 IDM 廠商有 Bosch（博世） 、三星、TI（德州儀器） 、東芝、ST（意法半導體）等，IDM 廠商的經營范圍涵蓋了設計、制造、封裝測試等各環節，甚至延伸至下游電子終 端。 國內 MEMS 產業經過政府和企業的共同努力， 已經形成從設計研發 （中試） 、 生產制造、封裝測試到系統集成的完整 MEMS 產業鏈條，包含如蘇州納米科技 發展有限公司

23、、上海微技術工業研究院、中國科學院電子所等科研院所；歌爾股 份、瑞聲科技、敏芯微電子、格科微電子、矽?？萍?、深迪半導體等設計企業； 中芯國際、上海先進、華潤上華、罕王微電子等專業 MEMS 代工企業；華天科 技、長電科技、晶方科技等傳統半導體封裝測試企業；華為、中興、聯想、比亞 迪、?？低暤认到y集成應用商。 2019 年中國 MEMS 傳感器潛力市場暨細分領域優秀本土企業 7 圖 7 MEMS 產業鏈全景圖 （二） 產業鏈各環節分析 （二） 產業鏈各環節分析 1、1、 研發設計 研發設計 MEMS 的研究，不僅涉及基礎理論、制備工藝、應用技術，還涉及到 MEMS 技術與其他如通訊技術、 計算

24、機技術的結合題目， 更涉及到一些新興學科和一些 前沿技術的綜合分析與應用。MEMS 產品設計中有三個主要任務是互相交聯在 一起的：工藝流程設計、機電和結構設計、包括封裝和測試在內的設計驗證。 MEMS設計中材料的選擇也比常規產品的材料選擇復雜的多。 目前典型的MEMS 2019 年中國 MEMS 傳感器潛力市場暨細分領域優秀本土企業 8 產品開發流程如圖 8 所示，代表了一個產品、一種工藝、一種封裝、一種專用集 成電路芯片（ASIC） 、一種測試系統的范例。在產品進入生產階段之前，需要完 成多個閉環（紅色） 。材料數據庫經常需要根據具體應用的實驗結果進行更新。 這個開發流程通常是不可預測的，而

25、且往往需要數年時間才能量產。 圖 8 典型的 MEMS 產品設計流程 2、2、 生產制造 生產制造 MEMS 與 IC 工藝雖然存在這一定的相似度， 但本質上存在明顯差異， MEMS 的基礎材料屬性是決定產品性能的根本因素。通常 IC 制造的目的是在一個硅片 上盡可能多集成 CMOS，但傳感器芯體中通常只封裝很少的電器元件，如 IC 一 個硅片上動輒以億計 CMOS， 一個力敏傳感器芯體只有 4 個電阻元件， 故 MEMS 制造對半導體加工技術的先進與否并不敏感。同時與傳統傳感器相似，MEMS 傳感器性能主要取決于材料屬性，如結構機械特性、材質化學特性等方面，同時 生產工藝對產品的精度、良率等

26、方面均會產生影響，如刻蝕深度、精度，制造過 程中的材料應力控制等方面。 從 MEMS 制造環節看，主要分為三類：純 MEMS 代工、IDM 企業代工和傳 統集成電路 MEMS 代工。 MEMS 器件依賴各種工藝和許多變量， 所以一種 MEMS 產品對應一種工藝。只有經過多年的工藝改進及測試，MEMS 器件才能真正被 商品化。 研發團隊一般需要大量時間來搜索有關工藝及材料物理特性方面的資料。 利用單獨一種材料 （如多晶硅） 制得的器件可能需要根據多晶硅的來源及沉積方 2019 年中國 MEMS 傳感器潛力市場暨細分領域優秀本土企業 9 法來標記工藝中的變化。 因此每一種工藝都需要長期、 大量的數

27、據來穩定一個工 藝。目前全球 MEMS 加工工藝主要的技術途徑有三種，一是以美國為代表的以 集成電路加工技術為基礎的硅基微加工技術； 二是以德國為代表發展起來的利用 X 射線深度光刻、微電鑄、微鑄塑的 LIGA 技術；三是以日本為代表發展的精密 加工技術，如微細電火花 EDM、超聲波加工。 3、3、 封裝測試 封裝測試 MEMS 封裝則通常分為芯片級封裝、器件級封裝和系統級封裝這樣三個層 次。 “芯片級”含義更加廣泛，不但涵蓋包括控制器在內的集成電路封裝中的各 種芯片，還包括感測的各種力、光、磁、聲、溫度、化學、生物等傳感器元器件 和執行運動、能量、信息等控制量的各種部件。目前的 MEMS 封

28、裝技術大多來 自集成電路封裝技術，但 MEMS 產品應用領域多樣，且應用場景復雜，所以 MEMS 封裝比集成電路封裝更龐大、更復雜、更困難。在 MEMS 產品量產化過 程中，封裝的成本比重已經越來越大，通常超過四成，再結合測試部分的成本， 一般來說， 后端的成本往往占據產品成本的大半， 有的甚至超過七成， 甚至八成。 因此，為了盡量適應各個領域的應用，以便盡可能形成大規模的批量生產，降低 研發到市場的導入成本，整合 MEMS 產品的封裝形式已經成為各大 OSAT 封裝 廠商（外包半導體封裝測試廠）熱衷于思考和探索的課題。 MEMS 與 IC 不同，測試時需要外加不同的激勵來測試不同的 MEMS

29、 產品， 非標準化特性明顯，如在加速度計、陀螺儀等產品時，需要多軸轉臺、振動臺、 沖擊臺等設備來外加轉動、震動激勵；在測試硅麥克風時，需要通過消聲腔、標 準聲源等外部設備來施加聲源激勵。 此外， 即使同類型傳感器的測試方法也不一 定相同， 如普通加速度計內有活動部件， 而基于熱對流原理的加速度計內無活動 部件，二者的測試流程和設備并非完全相同；電容式 MEMS 麥克風的腔體是封 閉的，而壓電式 MEMS 麥克風的腔體是開放的，二者的測試設備、流程也不盡 相同。因此，多數 MEMS 廠商均針對自研產品的相關屬性原理設計個性化測試 裝備、搭建個性化測試環境，在一定程度上拉高了產品成本。 2019

30、年中國 MEMS 傳感器潛力市場暨細分領域優秀本土企業 10 4 4、 系統集成 系統集成 MEMS 傳感器產業鏈中的應用集成環節主要存在三大類，一是由 MEMS 傳 感器生產廠商提供，此類 MEMS 傳感器廠商也可稱為解決方案提供商，其解決 方案特點是通用性強， 且能夠更有效發揮產品性能， 兼具靈活與輕度定制化特點， 如應美盛 Firefly 移動解決方案，終端廠商采用后只需簡單調整內部軟件即可應 用在整機產品上，基本做到即插即用；二是由應用廠商進行集成，該類解決方案 特點是專注于特定領域、研發成本較高、產品研發周期較長，如康明斯對外采購 壓力、 流量等傳感器， 生產汽車發動機、 渦輪增壓器

31、等； 三是垂直整合廠商集成， 該類應用集成的特點是專用強，高度適配自家應用，且通常屬高精尖領域，如 GE 為旗下航空、 發電、 運輸、 等業務自行生產專用傳感器。 總體來看， 由 MEMS 傳感器廠商提供的高通用性、 高效能、 靈活的解決方案更符合大眾消費市場發展 要求，而后兩類集成方案更加適合專用領域。 （三） 產業特征 （三） 產業特征 1、1、 基礎依附、應用依附 基礎依附、應用依附 基礎依附，是指 MEMS 技術的發展依附于敏感機理、敏感材料、工藝設備 等。MEMS 沒有一個固定成型的標準化的生產工藝流程，每一種 MEMS 產品都 有獨特的設計和對應的封裝形式，所采用的材料、工藝技術和

32、設備差異很大。應 用依附是指 MEMS 傳感技術基本上屬于應用技術，每一種 MEMS 產品都需要針 對下游特定的應用場合。 2、2、 技術面廣，需技術工匠 技術面廣，需技術工匠 MEMS 是多學科、多技術的綜合，除涉及傳感技術外，還涉及 IC 技術、計 算機技術、 無線通信技術等， 其產品開發過程中對于相互影響的因素的充分理解 很重要，成功的 MEMS 項目依賴于豐富的產品經驗。因此，MEMS 項目通常需 要受過高等教育的工程師并擁有至少 10 年工作經驗， 因此被稱為 MEMS 市場成 長中的“博士級別問題（PhD Level Problem） ” 。 2019 年中國 MEMS 傳感器潛力

33、市場暨細分領域優秀本土企業 11 3 3、 一種產品，一種工藝 一種產品，一種工藝 MEMS 的發展空間不同于 IC，它的平臺開發時間超過 5 年，但是卻能夠滿 足數百種產品的需求。MEMS 所面臨的挑戰是有效率地為每一位客戶每一個產 品開發對應的 MEMS 工藝，并能夠市場產品量產。從表面上看，針對單個產品 進行的 MEMS 工藝開發時間和成本非常巨大，而 MEMS 晶圓代工產業的重點就 是盡可能減輕這種負擔。 4、4、 投資強度高，商業化周期長 投資強度高，商業化周期長 MEMS 除在產品研發過程中需資金投入外，在工藝裝備、封裝、測試設備 等方面的投資也很高， 尤其是在工程化研究以及實現規

34、?；a時， 要求的投資 強度更高。與其他產業相比，MEMS 資金需求強度更大，如表 1 所示，其研發 及商業化應用周期很長。 表 1 MEMS 典型產品商業化周期時間表（單位：年） 傳感器類型傳感器類型 研發設計研發設計 產品改進產品改進 成本降低成本降低 全面商業化全面商業化 歷經年數歷經年數 壓力傳感器 1954-1960 1960-1975 1975-1990 1990 36 加速度計 1974-1985 1985-1990 1990-1998 1998 24 氣體傳感器 1986-1994 1994-1998 1998-2005 2005 29 閥門 1980-1988 1988-1

35、996 1996-2002 2002 22 噴嘴 1972-1984 1984-1990 1990-2002 2002 24 光學/顯示 1980-1986 1986-1998 1998-2005 2005 25 生物/化學傳感器 1980-1994 1994-2000 2000-2012 2012 30 射頻器件 1994-1998 1998-2001 2001-2008 2008 13 速率傳感器 1982-1990 1990-1996 1996-2006 2006 22 2019 年中國 MEMS 傳感器潛力市場暨細分領域優秀本土企業 12 微繼電器 1977-1993 1993-199

36、8 1998-2012 2012 32 振蕩器 1965-1980 1980-1995 1995-2011 2011 46 平均年數 28 數據來源：J. Bryzek: Roadmap to a $Trillion MEMS Market 2019 年中國 MEMS 傳感器潛力市場暨細分領域優秀本土企業 13 5 5、 產品繁多，應用分散 產品繁多，應用分散 MEMS 種類繁多，品種多到以萬為單位，且不同 MEMS 之間參量較多。作 為獲取信息的關鍵器件，MEMS 傳感器對各種傳感裝備的微型化發展起著巨大 的推動作用，已在太空衛星、火箭、航空航天設備、汽車、生物醫學及消費電子 產品等領域中得

37、到了廣泛的應用。 圖 9 MEMS 傳感器的應用領域 2019 年中國 MEMS 傳感器潛力市場暨細分領域優秀本土企業 14 三、 全球和中國 MEMS 產業現狀和特點 （一） 全球 MEMS 產業現狀和特點 （一） 全球 MEMS 產業現狀和特點 1、1、 全球市場規模 全球市場規模 近年來，受益于汽車電子、消費電子、醫療電子、光通信、工業控制、儀表 儀器等市場的高速成長，MEMS 行業發展勢頭迅猛。2018 年，全球 MEMS 市 場規模約為 152 億美元，預計到 2021 年全球 MEMS 市場規模將超過 220 億美 元，2016-2021 年年均復合增長率在 9.6%。就 MEMS

38、 的出貨量而言，預計到 2023 年全球 MEMS 的年均復合增長率在 20%以上，增速超過半導體市場。 未來，助推全球 MEMS 持續增長的動力主要因素有三點：一是全球主要市 場對于汽車安全及智能化的需求逐年增加，推動 MEMS 市場的持續增長；二是 受工業 4.0 和智慧家庭的影響，工業和家居類的自動化產品對于 MEMS 的需求 巨大；三是可穿戴設備、無人機/機器人的日益普及和在各領域的滲透率進一步 提高。 圖 10 2016-2021 年全球 MEMS 市場規模（單位：億美元） 數據來源：顧問 2019，05 2、2、 應用結構 應用結構 從全球應用領域來看，消費電子仍是 MEMS 的第

39、一大市場，占比 41.8%， 這主要得益于在智能家居、 智能手機和可穿戴設備等領域的機會日益增多。 醫療 電子位居第二，占比 28.1%，歸功于 MEMS 在臨床監測中的廣泛應用，如心電 圖患者監測和腦電圖測量；以及成像應用，如 CT 成像和數字 X 射線。此外， 128.7 138.3 152.1 169.6 192.3 223.0 Y2016Y2017Y2018Y2019EY2020EY2021E 單位（億美元） CAGR9.6% 2019 年中國 MEMS 傳感器潛力市場暨細分領域優秀本土企業 15 MEMS 還被用于診斷和治療設備的定位應用，包括外科手術臺等設備的高精度 定位， 以及假

40、肢和患者監測應用， 如運動和位置監測； 此外， 醫療電子上的 MEMS 器件附加值很高，平均售價遠高于其它 MEMS 領域。 圖 11 2018 年全球各應用領域市場占比 數據來源：顧問、Yole 2019，05 3、3、 產品結構 產品結構 從全球產品結構來看， 份額最大的是壓力傳感器， 主要得益于在工業和消費 品等領域的廣泛應用，市場占比達到 21%；其次是射頻傳感器、加速度傳感器、 MEMS 麥克風，受益于 5G 手機、智能音箱、可穿戴設備等消費類電子產品的帶 動，市場占比均超過 10%；然后慣性傳感器（如加速度計、陀螺儀、磁力計和 慣性組合傳感器） ，市場占比 9%，其在汽車電子當中的應用（如電子穩定控制 （ESC） 、牽引控制系統（TCS）和防抱死制動系統（ABS） ）不斷增加。 圖 12 2018 年全球各產品市場占比 數據來源：顧問、Yole 2019，05 2019 年中國 MEMS 傳感器潛力市場暨細分領域優秀本土企業 16 4 4、 產業布局 產業布局 從全球產業布局來看，美國、日本等少數經濟發達國家占據了主要份額，發 展中國家所占份額相對較少。 如圖 13