以下文章來(lái)源于叨叨戰(zhàn)地筆記 ，作者芽芽爸
本文資料均來(lái)自各大研究院、企業(yè)年報(bào)等，數(shù)據(jù)扎實(shí)，引用來(lái)源清晰，內(nèi)容全面豐富，分為：行業(yè)現(xiàn)狀分析、政策環(huán)境分析、產(chǎn)業(yè)鏈分析、市場(chǎng)情況分析、商業(yè)模式分析、競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境、龍頭公司分析、發(fā)展趨勢(shì)分析等部分，值得一讀。
文中指出，國(guó)內(nèi)MEMS廠商經(jīng)營(yíng)產(chǎn)品種類較為單一，在中高端MEMS產(chǎn)品和部件進(jìn)口占比達(dá)80%，傳感器芯片進(jìn)口率達(dá)90%，本土企業(yè)傳感器產(chǎn)品毛利率低于20%，而國(guó)際企業(yè)則高于60%，射頻類MEMS器件已成為卡脖子技術(shù)，消費(fèi)電子市場(chǎng)占整個(gè)MEMS行業(yè)60%以上份額……
國(guó)內(nèi)傳感器企業(yè)與國(guó)際企業(yè)差距巨大，通過(guò)本文，對(duì)中國(guó)MEMS傳感器行業(yè)會(huì)有個(gè)全面的了解。正視差距，方能超越。推薦需要了解中國(guó)MEMS傳感器行業(yè)的伙伴分享、收藏。
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本文內(nèi)容較全面，可按如下大綱閱讀需要的內(nèi)容：
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一、行業(yè)現(xiàn)狀分析
（一）基本定義
（二）發(fā)展概況
1、國(guó)外MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況
2、國(guó)內(nèi)MEMS發(fā)展概況
（三）產(chǎn)品分類
二、政策環(huán)境分析
（一）國(guó)家法律法規(guī)及政策
（二）行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范
三、產(chǎn)業(yè)鏈分析
（一）MEMS研發(fā)設(shè)計(jì)
（二）MEMS生產(chǎn)制造
（三）MEMS封裝測(cè)試
（四）系統(tǒng)集成應(yīng)用
四、市場(chǎng)情況分析
（一）全球/中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模
1、全球MEMS市場(chǎng)規(guī)模
2、中國(guó)MEMS市場(chǎng)規(guī)模
（三）MEMS市場(chǎng)結(jié)構(gòu)分析
1、應(yīng)用領(lǐng)域分析
（1）消費(fèi)電子
（2）汽車電子
（3）工業(yè)與通信
（4）醫(yī)療健康
（5）國(guó)防與航空
2、重點(diǎn)產(chǎn)品分析
（1）MEMS麥克風(fēng)
（2）MEMS壓力傳感器
（3）慣性傳感器
（4）射頻MEMS器件
五、商業(yè)模式分析
1、外購(gòu)芯片封裝測(cè)試
2、Fabless模式
3、IDM模式
六、競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境
（一）全球競(jìng)爭(zhēng)格局
（二）歷年排名變化
八、發(fā)展趨勢(shì)分析
1、商業(yè)模式
2、產(chǎn)品形式
（1）微型化
（2）集成化
（3）低功耗化
（4）智能化
3、MEMS封裝技術(shù)
附錄：國(guó)內(nèi)MEMS各細(xì)分領(lǐng)域優(yōu)秀企業(yè)
一、行業(yè)現(xiàn)狀分析
（一）基本定義
MEMS全稱 Micro Electro Mechanical System，即微機(jī)電系統(tǒng)，是將微電子與精密機(jī)械結(jié)合發(fā)展的工程技術(shù)，通過(guò)采用半導(dǎo)體加工技術(shù)能夠?qū)㈦娮訖C(jī)械系統(tǒng)的尺寸縮小到毫米或微米級(jí)。
MEMS器件具有通道、孔、懸臂、膜、腔等一系列結(jié)構(gòu)以測(cè)量環(huán)境變量，涵蓋機(jī)械（移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)）、光學(xué)、電子（開(kāi)關(guān)和計(jì)算）、熱學(xué)、生物等功能結(jié)構(gòu)，涉及眾多交叉學(xué)科。
名詞含義MEMS微機(jī)電系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanical Systems）的英文縮寫(xiě)。它是將微電子技術(shù)與機(jī)械工程融合到一起的、操作范圍在微米范圍內(nèi)的一種微細(xì)加工工業(yè)技術(shù)，涉及微電子、材料、力學(xué)、化學(xué)、機(jī)械學(xué)諸多學(xué)科領(lǐng)域。使用該技術(shù)制成的產(chǎn)品具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化的特點(diǎn)，現(xiàn)已應(yīng)用于微型傳感器、芯片等高精尖產(chǎn)品的生產(chǎn)中。MEMS傳感器采用MEMS技術(shù)制成的傳感器。傳感器是一類將環(huán)境中的自然信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的半導(dǎo)體器件，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。MEMS執(zhí)行器MEMS執(zhí)行器是將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為微動(dòng)作或微操作的MEMS器件。ASIC全稱Application Specific Integrated Circuit，即專用集成電路，MEMS傳感器中的ASIC芯片主要負(fù)責(zé)為MEMS芯片供應(yīng)能量，并將MEMS芯片轉(zhuǎn)換的電容、電阻、電荷等信號(hào)的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后再傳輸給下一級(jí)電路。晶圓硅半導(dǎo)體集成電路或MEMS器件和芯片制作所用的硅晶片，由于其形狀為圓形，故稱為晶圓。裸片裸片（die）是指在加工廠生產(chǎn)出來(lái)的芯片，即是晶圓經(jīng)過(guò)切割測(cè)試后沒(méi)有經(jīng)過(guò)封裝的芯片，這種裸片上只有用于封裝的壓焊點(diǎn)（pad），是不能直接應(yīng)用于實(shí)際電路當(dāng)中的。封裝將芯片裝配為最終產(chǎn)品的過(guò)程，即把芯片制造廠商生產(chǎn)出來(lái)的裸芯片放在一塊起到承載作用的基板上，把管腳引出來(lái)，然后固定包裝成為一個(gè)整體。Yole Development成立于1998年法國(guó)的市場(chǎng)調(diào)研及戰(zhàn)略咨詢機(jī)構(gòu)，覆蓋半導(dǎo)體制造、傳感器和MEMS等新興科技領(lǐng)域。賽迪顧問(wèn)賽迪顧問(wèn)股份有限公司（HK：8235）是直屬于工業(yè)和信息化部中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院的咨詢企業(yè)。EDAElectronic Design Automation，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，指以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，融合應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)，完成電子產(chǎn)品的自動(dòng)設(shè)計(jì)。有限元分析有限元分析 (FEA) 是虛擬環(huán)境中產(chǎn)品和系統(tǒng)的建模，用于查找和解決可能的（或現(xiàn)有）結(jié)構(gòu)或性能問(wèn)題。FEA 是有限元方法 (FEM) 的實(shí)際應(yīng)用，它由工程師和科學(xué)家用于對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、流體和多物理場(chǎng)問(wèn)題進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和數(shù)值求解。
MEMS傳感器一般由MEMS芯片和與之配套的ASIC芯片構(gòu)成，其工作原理為：MEMS芯片采用半導(dǎo)體加工技術(shù)在硅晶圓上制造出微型電路和機(jī)械系統(tǒng)，將接收的外部信號(hào)轉(zhuǎn)化為電容、電阻、電荷等信號(hào)變化，ASIC芯片再將上述信號(hào)變化轉(zhuǎn)化成電學(xué)信號(hào)，最終通過(guò)封裝將芯片保護(hù)起來(lái)并將信號(hào)引出，從而實(shí)現(xiàn)外部信息獲取與交互的功能。
MEMS執(zhí)行器是將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為微動(dòng)作或微操作的MEMS器件。
圖表1：微機(jī)電系統(tǒng)
圖表2：MEMS雙向操作
資料來(lái)源：智慧產(chǎn)品圈
圖表3：MEMS傳感器結(jié)構(gòu)示意圖
資料來(lái)源：Sandia，華夏幸福產(chǎn)業(yè)研究院
（二）發(fā)展概況
全球MEMS傳感器發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：1990~2000 年的汽車電子化浪潮，點(diǎn)燃了 MEMS 傳感器的需求；2000~2010 年的消費(fèi)電子浪潮，推動(dòng)MEMS傳感器呈現(xiàn)多品類、多功能一體化的發(fā)展態(tài)勢(shì)；2010 年至今的物聯(lián)網(wǎng)及人工智能浪潮，帶動(dòng)了 MEMS 傳感器單品放量、軟硬協(xié)同化發(fā)展。
圖表4：全球MEMS傳感器發(fā)展歷程
資料來(lái)源：敏芯股份招股說(shuō)明書(shū)
1、國(guó)外MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況
近年來(lái)，受益于汽車電子、消費(fèi)電子、醫(yī)療電子、光通信、工業(yè)控制、儀表儀器等市場(chǎng)的高速成長(zhǎng)，MEMS行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，MEMS銷售額一直保持穩(wěn)步增長(zhǎng)。據(jù)研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2019年全球MEMS市場(chǎng)總規(guī)模約為115億美元。
從全球范圍來(lái)看，得益于智能家居、智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域的應(yīng)用機(jī)會(huì)增多，消費(fèi)電子依然是MEMS行業(yè)的第一大市場(chǎng)，占比超過(guò)60%。
國(guó)外企業(yè)自上世紀(jì)90年代就進(jìn)入MEMS領(lǐng)域，大部分半導(dǎo)體制造公司也同時(shí)從事MEMS生產(chǎn)加工業(yè)務(wù)。國(guó)外企業(yè)如博世（Robert Bosch）、德州儀器（TI）、模擬器件（ADI）、英飛凌、NXP-飛思卡爾、樓氏電子（Knowles）、惠普、豐田電裝（DENSO）、松下、愛(ài)普生、村田制作所（Murata）等在MEMS傳感器設(shè)計(jì)和研究領(lǐng)域內(nèi)走在前列。
隨著終端用戶對(duì)傳感器感測(cè)多個(gè)物理信號(hào)需求的進(jìn)一步放大，未來(lái)MEMS產(chǎn)品將向著微型化、集成化、智能化的方向發(fā)展。而全球MEMS產(chǎn)業(yè)重心也在不斷東遷，加速向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移。
2、國(guó)內(nèi)MEMS發(fā)展概況
國(guó)內(nèi)MEMS 產(chǎn)業(yè)在 2009 年后才逐漸起步，在國(guó)家政策鼓勵(lì)下，中國(guó)MEMS產(chǎn)業(yè)已在長(zhǎng)三角和京津冀地區(qū)建立完整的產(chǎn)學(xué)研布局，但國(guó)內(nèi)MEMS公司在營(yíng)業(yè)規(guī)模、技術(shù)水平、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等方面與國(guó)外有明顯差距。
我國(guó)MEMS傳感器制造企業(yè)超過(guò)200家，大多屬于初創(chuàng)類中小型企業(yè)，國(guó)內(nèi)企業(yè)（除歌爾聲學(xué)和瑞聲科技）整體規(guī)模較小。同時(shí)國(guó)內(nèi)廠商經(jīng)營(yíng)產(chǎn)品種類較為單一，產(chǎn)品線多數(shù)為一條。
企業(yè)分布主要集中在長(zhǎng)三角地區(qū)，占比超過(guò)50%。這主要得益于長(zhǎng)三角具有良好的集成電路產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，硅基MEMS研發(fā)及代工生產(chǎn)線資源較多，產(chǎn)業(yè)鏈完整，涵蓋設(shè)計(jì)、代工和封測(cè)的重點(diǎn)企業(yè)。
國(guó)內(nèi)高端MEMS產(chǎn)品和部件高度依賴進(jìn)口。國(guó)內(nèi)MEMS市場(chǎng)中高端傳感器進(jìn)口占比達(dá)80%，傳感器芯片進(jìn)口率達(dá)90%，我國(guó)傳感器新品研制落后近10年，產(chǎn)業(yè)化水平落后10-15年。中國(guó)本土企業(yè)自主設(shè)計(jì)、制造和封裝測(cè)試的產(chǎn)品仍然以軍工市場(chǎng)和技術(shù)要求較低的中低端市場(chǎng)為主，如低端消費(fèi)電子產(chǎn)品市場(chǎng)。
在汽車電子、消費(fèi)電子等主要應(yīng)用市場(chǎng)，中國(guó)本土企業(yè)缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，導(dǎo)致中國(guó)MEMS傳感器民用市場(chǎng)80%以上的份額由國(guó)際企業(yè)占據(jù)。在此背景下，中國(guó)本土企業(yè)業(yè)務(wù)及生產(chǎn)規(guī)模顯著落后于國(guó)際企業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模的明顯差距導(dǎo)致本土企業(yè)單位生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)，本土企業(yè)產(chǎn)品毛利率低于 20%，而國(guó)際企業(yè)毛利率高于60%。
在MEMS制造代工環(huán)節(jié)，國(guó)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)也相對(duì)不足。雖然國(guó)內(nèi)頭部MEMS代工廠的硬件條件與國(guó)外先進(jìn)水平相近，但國(guó)內(nèi)企業(yè)的開(kāi)發(fā)能力遠(yuǎn)不及海外代工廠，中國(guó)MEMS代工企業(yè)還未積累起足夠的工業(yè)技術(shù)儲(chǔ)備和大規(guī)模市場(chǎng)驗(yàn)證反饋的經(jīng)驗(yàn)，加工工藝的一致性、可重復(fù)性都不能滿足設(shè)計(jì)需求，產(chǎn)品的良率和可靠性也無(wú)法達(dá)到規(guī)模生產(chǎn)要求。
國(guó)內(nèi)MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)將呈現(xiàn)并購(gòu)化、專業(yè)分工化的發(fā)展路徑。MEMS傳感器作為獲取信息的關(guān)鍵器件，對(duì)各種傳感裝置的微型化起著巨大的推動(dòng)作用，在智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中具有廣闊前景。
（三）產(chǎn)品分類
發(fā)展至今，MEMS產(chǎn)品主要可以分為MEMS傳感器和MEMS執(zhí)行器，其中傳感器是用于探測(cè)和檢測(cè)物理、化學(xué)、生物等現(xiàn)象和信號(hào)的器件，而執(zhí)行器是用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)、力和扭矩等行為的器件。從MEMS行業(yè)的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，MEMS產(chǎn)品主要以傳感器為主。
MEMS傳感器的種類繁多，根據(jù)測(cè)量量不同可分為：MEMS物理傳感器、MEMS化學(xué)傳感器、MEMS生物傳感器三大類，每一種MEMS傳感器又有很多細(xì)分類別。常見(jiàn)的MEMS傳感器有壓力傳感器、加速度傳感器、微機(jī)械陀螺儀、慣性傳感器、MEMS硅麥克風(fēng)等等。
MEMS傳感器的品種多到以萬(wàn)為單位，且不同MEMS之間參量較多，沒(méi)有完全標(biāo)準(zhǔn)的工藝。
圖表5：MEMS分類
數(shù)據(jù)來(lái)源：華夏產(chǎn)業(yè)研究院整理
二、政策環(huán)境分析
（一）國(guó)家法律法規(guī)及政策
近年來(lái)，國(guó)家大力推進(jìn) MEMS 傳感器等先進(jìn)傳感器的產(chǎn)業(yè)化，主要法律法規(guī)及政策如下：
圖表6：國(guó)家法律法規(guī)及政策
（二）行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范
為引導(dǎo)中國(guó)MEMS傳感器行業(yè)規(guī)范化發(fā)展，中國(guó)政府發(fā)布了眾多國(guó)家級(jí)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為行業(yè)提供基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)。
2011年1月，中國(guó)國(guó)家質(zhì)監(jiān)局和國(guó)標(biāo)委發(fā)布《GB/T26111-2010微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)術(shù)語(yǔ)》，規(guī)定了MEMS領(lǐng)域所涉及的材料、設(shè)計(jì)、加工、封裝、測(cè)試以及器件等方面的通用術(shù)語(yǔ)和定義，為MEMS傳感器行業(yè)發(fā)展提供基礎(chǔ)指導(dǎo)。
2016年8月，中國(guó)國(guó)家質(zhì)監(jiān)局和國(guó)標(biāo)委發(fā)布《GB/T32817-2016半導(dǎo)體器件微機(jī)電器件MEMS總規(guī)范》，提出MEMS行業(yè)總規(guī)范，規(guī)定了用于IECQ-CECC體系質(zhì)量評(píng)定的一般規(guī)程，給出了電、光、機(jī)械和環(huán)境特性的描述和測(cè)試總則，該規(guī)范重點(diǎn)參考了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，為中國(guó)MEMS傳感器行業(yè)向國(guó)際領(lǐng)域拓展提供基礎(chǔ)指引。
圖表7：行業(yè)主要標(biāo)準(zhǔn)
序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)標(biāo)準(zhǔn)名稱備注1GB/T 26111-2010微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)術(shù)語(yǔ)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2GB/T 32817-2016半導(dǎo)體器件微機(jī)電器件 MEMS總規(guī)范國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3GB/T 32814-2016硅基MEMS制造技術(shù)基于SOI硅片的MEMS工藝規(guī)范國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)4GB/T 38447-2020微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù) MEMS結(jié)構(gòu)共振疲勞試驗(yàn)方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)5GB/T 38341-2019微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù) MEMS器件的可靠性綜合環(huán)境試驗(yàn)方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)6GB/T 34893-2017微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù) 基于光學(xué)干涉的MEMS微結(jié)構(gòu)面內(nèi)長(zhǎng)度測(cè)量方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)7GB/T 34898-2017微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)MEMS諧振敏感元件非線性振動(dòng)測(cè)試方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)8GB/T 34894-2017微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)基于光學(xué)干涉的MEMS微結(jié)構(gòu)應(yīng)變梯度測(cè)量方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)9GB/T 34900-2017微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)基于光學(xué)干涉的MEMS微結(jié)構(gòu)殘余應(yīng)變測(cè)量方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)10GB/T 35086-2018MEMS電場(chǎng)傳感器通用技術(shù)條件國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)11GB/T 33922-2017MEMS壓阻式壓力敏感芯片性能的圓片級(jí)試驗(yàn)方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)12GB/T 33929-2017MEMS高g值加速度傳感器性能試驗(yàn)方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)13GB/T 32816-2016硅基MEMS制造技術(shù)以深刻蝕與鍵合為核心的工藝集成規(guī)范國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)14GB/T 32815-2016硅基MEMS制造技術(shù)體硅壓阻加工工藝規(guī)范國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)15GB/T 28274-2012硅基MEMS制造技術(shù) 版圖設(shè)計(jì)基本規(guī)則國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)16GB/T 28275-2012硅基MEMS制造技術(shù) 氫氧化鉀腐蝕工藝規(guī)范國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)17GB/T 28277-2012硅基MEMS制造技術(shù) 微鍵合區(qū)剪切和拉壓強(qiáng)度檢測(cè)方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)18GB/T 26112-2010微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù) 微機(jī)械量評(píng)定總則國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)19GB/T 26113-2010微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù) 微幾何量評(píng)定總則國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
數(shù)據(jù)來(lái)源：全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息公共服務(wù)平臺(tái)
三、產(chǎn)業(yè)鏈分析
MEMS工藝就是將傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)的部件微型化后，利用半導(dǎo)體加工技術(shù)將微型機(jī)械系統(tǒng)和集成電路固定在硅晶圓上，然后根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景采用特殊定制的封裝形式，最終切割組裝形成硅基換能器。
相比傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)，微機(jī)電系統(tǒng)具有微型化、重量低、功耗低、成本低、功能多等競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，可通過(guò)微納加工工藝進(jìn)行批量制造、封裝和測(cè)試。
MEMS產(chǎn)業(yè)鏈一般由芯片設(shè)計(jì)企業(yè)、晶圓制造廠商、封裝測(cè)試廠商和終端應(yīng)用企業(yè)構(gòu)成，芯片設(shè)計(jì)企業(yè)專注于MEMS芯片及其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)后交由第三方晶圓廠生產(chǎn)制造出MEMS芯片，經(jīng)過(guò)封裝測(cè)試后實(shí)現(xiàn)向消費(fèi)電子、汽車、醫(yī)療和工控等應(yīng)用領(lǐng)域客戶的出貨。
除上述專注于各環(huán)節(jié)的專業(yè)廠商外，MEMS 行業(yè)還存在博世、意法半導(dǎo)體等大型IDM廠商，這些公司能夠自行完成芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造和封裝測(cè)試等主要研發(fā)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
（一）MEMS研發(fā)設(shè)計(jì)
MEMS的研發(fā)設(shè)計(jì)，不僅涉及基礎(chǔ)理論、制備工藝、應(yīng)用技術(shù)，還涉及到MEMS技術(shù)與其他如通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，更涉及到一些新興學(xué)科和一些前沿技術(shù)的綜合分析與應(yīng)用。
MEMS產(chǎn)品設(shè)計(jì)中有三個(gè)主要任務(wù)是互相交聯(lián)在一起的：機(jī)電和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝流程設(shè)計(jì)、包括封裝和測(cè)試在內(nèi)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證。MEMS設(shè)計(jì)中材料的選擇也比常規(guī)產(chǎn)品的材料選擇復(fù)雜的多。
目前典型的MEMS產(chǎn)品開(kāi)發(fā)基本符合一個(gè)產(chǎn)品、一種工藝、一種封裝、一種專用集成電路芯片（ASIC）、一種測(cè)試系統(tǒng)的模式。在產(chǎn)品進(jìn)入生產(chǎn)階段之前，需要完成多個(gè)閉環(huán)。
材料數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)常需要根據(jù)具體應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行更新。這個(gè)開(kāi)發(fā)流程通常是不可預(yù)測(cè)的，而且往往需要數(shù)年的時(shí)間才能量產(chǎn)。
圖表8：MEMS研發(fā)設(shè)計(jì)
資料來(lái)源：頭豹研究院
（1）機(jī)電和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涵蓋有限元分析（FEA）建模和傳感器版圖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
MEMS設(shè)計(jì)企業(yè)通過(guò)Coventor、Ansys、TannerPro等國(guó)際MEMS EDA軟件企業(yè)提供的仿真模擬分析和建模設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)分析、力學(xué)分析、溫度分析、靈敏度分析、耦合分析等，從而完成傳感器結(jié)構(gòu)建模，再通過(guò)AutoCAD等繪圖工具繪制MEMS傳感器掩膜版，從而完成版圖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
由于海外MEMS傳感器行業(yè)商業(yè)化始于2000年左右，而中國(guó)MEMS傳感器行業(yè)商業(yè)化始于2009年，中國(guó)MEMS傳感器行業(yè)起步較晚，中國(guó)市場(chǎng)尚不具備成熟的、商業(yè)化的、為MEMS設(shè)計(jì)提供輔助的本土EDA軟件供應(yīng)商。
（2）工藝設(shè)計(jì)主要為 MEMS傳感器制作工藝設(shè)計(jì)，制作工藝的選擇對(duì)傳感器參數(shù)、制造成本、兼容性和集成度等方面均產(chǎn)生關(guān)鍵影響。
由于MEMS傳感器中復(fù)雜的極微小型機(jī)械系統(tǒng)的存在，MEMS傳感器的芯片設(shè)計(jì)和工藝研發(fā)必須緊密配合，制造端已有的工藝路線在很大程度上決定了芯片的設(shè)計(jì)路線，而芯片的設(shè)計(jì)路線又需要對(duì)制造端的工藝模塊進(jìn)行重組和調(diào)試，以實(shí)現(xiàn)芯片所需達(dá)到的功能和可靠性要求。
此外，不同傳感器類型擁有不同機(jī)械特性，使得一種工藝路線只能對(duì)應(yīng)一種傳感器。因此，MEMS傳感器的研發(fā)企業(yè)必須同時(shí)進(jìn)行芯片和工藝端的研發(fā)，在制造端缺乏成熟工藝模塊的情況下，需要與制造端企業(yè)共同開(kāi)發(fā)成熟的工藝模塊；在制造端具備成熟工藝模塊的情況下，新的一款芯片的推出需要重新對(duì)制造端工藝模塊的重新組合和調(diào)試。因此MEMS傳感器的生產(chǎn)工藝具有高度定制化特點(diǎn)。
（3）封裝測(cè)試設(shè)計(jì)包括封裝形式設(shè)計(jì)和測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
由于MEMS傳感器種類多、應(yīng)用廣，傳感器企業(yè)需完成封裝測(cè)試設(shè)計(jì)，即對(duì)傳感器封裝形式和測(cè)試系統(tǒng)做出定制化設(shè)計(jì)。
相比半導(dǎo)體集成電路封裝，MEMS傳感器封裝更加復(fù)雜，在封裝設(shè)計(jì)方面需考慮更多因素。例如，溫度、濕度以及傳感器自身的封裝材料散熱性、耐腐蝕性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等外部因素對(duì)傳感器可靠性產(chǎn)生的影響，因此封裝設(shè)計(jì)需考慮如何選擇合適的封裝結(jié)構(gòu)和封裝材料，以保護(hù)傳感器免受外部因素干擾。
MEMS傳感器各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)相互影響，不同應(yīng)用領(lǐng)域、不同類型、不同性能參數(shù)的傳感器具有特定的設(shè)計(jì)邏輯，代表特定的工藝設(shè)計(jì)、機(jī)電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和封裝測(cè)試設(shè)計(jì)等。因此，傳感器設(shè)計(jì)是MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，掌握設(shè)計(jì)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的企業(yè)具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
（二）MEMS生產(chǎn)制造
MEMS與IC工藝雖然存在一定的相似度，但本質(zhì)上存在明顯差異。與大規(guī)模集成電路產(chǎn)品均采用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS生產(chǎn)工藝不同，MEMS制造對(duì)半導(dǎo)體加工技術(shù)的先進(jìn)與否并不敏感，MEMS 傳感器芯片本質(zhì)上是在硅片上制造極微小化機(jī)械系統(tǒng)和集成電路的集合體，生產(chǎn)工藝具有較高的定制化特點(diǎn)。
MEMS 傳感器的制造工藝則需要兼顧電路和機(jī)械系統(tǒng)，具有一種傳感器對(duì)應(yīng)一種工藝路線的特點(diǎn)。因此，MEMS 傳感器的技術(shù)先進(jìn)性除了體現(xiàn)在MEMS傳感器芯片的設(shè)計(jì)難度之外，還體現(xiàn)在MEMS傳感器芯片生產(chǎn)工藝的可實(shí)現(xiàn)性方面。MEMS傳感器廠商不但需要具備突出的極微小化機(jī)械系統(tǒng)和集成電路的設(shè)計(jì)能力，也需要開(kāi)發(fā)不同傳感器芯片的生產(chǎn)工藝。
從MEMS制造環(huán)節(jié)來(lái)看，主要分為三類：純MEMS代工、IDM企業(yè)代工和傳統(tǒng)集成電路MEMS代工。
目前提供MEMS代工的IDM廠商主要有意法半導(dǎo)體、索尼、德州儀器等；傳統(tǒng)集成電路MEMS代工企業(yè)有臺(tái)積電、X-FAB（德國(guó)）、中芯國(guó)際等；全球知名的純MEMS代工廠Teledyne Dalsa（加拿大）、Silex Microsystems（瑞典）、亞太優(yōu)勢(shì)（APM）、Innovative Micro Technology（美國(guó)）、Tronics Microsystems（法國(guó)）和Micralyne（加拿大）等。國(guó)內(nèi)的華虹宏力、上海先進(jìn)半導(dǎo)體也有MEMS生產(chǎn)能力。
國(guó)內(nèi)第三方半導(dǎo)體制造企業(yè)普遍缺乏成熟的MEMS傳感器工藝模塊。由此使得國(guó)內(nèi)MEMS廠商，如果需要利用國(guó)內(nèi)第三方半導(dǎo)體的制造資源，必須事先進(jìn)行完整的包括晶圓制造、晶圓測(cè)試、封裝、成品測(cè)試在內(nèi)的全生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工藝研發(fā)，幫助第三方半導(dǎo)體制造企業(yè)建立起某一品類傳感器的成熟工藝模塊。
圖表9：MEMS代工企業(yè)類型比較
MEMS器件依賴各種工藝和許多變量，所以一種MEMS產(chǎn)品對(duì)應(yīng)一種工藝。只有經(jīng)過(guò)多年的工藝改進(jìn)及測(cè)試，MEMS器件才能真正被商品化。研發(fā)團(tuán)隊(duì)一般需要大量時(shí)間來(lái)搜索并驗(yàn)證有關(guān)工藝及材料物理特性。
利用單獨(dú)一種材料（如多晶硅）制得的器件可能需要根據(jù)多晶硅的來(lái)源及沉積方法來(lái)標(biāo)記工藝中的變化。因此每一種工藝都需要長(zhǎng)期、大量的數(shù)據(jù)來(lái)穩(wěn)定一個(gè)工藝。
目前全球MEMS加工工藝主要的技術(shù)途徑有三種：一是以美國(guó)為代表的以集成電路加工技術(shù)為基礎(chǔ)的硅基微加工技術(shù)；二是以德國(guó)為代表發(fā)展起來(lái)的利用X射線深度光刻、微電鑄、微鑄塑的LIGA技術(shù)；三是以日本為代表發(fā)展的精密加工技術(shù)，如微細(xì)電火花EDM、超聲波加工。
圖表10：MEMS工藝和IC工藝比較
各工藝名稱MEMS工藝IC工藝光刻技術(shù)需雙面光刻技術(shù)單面光刻技術(shù)干法（腐蝕技術(shù)）深層、高深度比腐蝕一般薄膜腐蝕濕法（腐蝕技術(shù)）各向異性腐蝕、自停止技術(shù)、深層體硅腐蝕各向同性腐蝕、陽(yáng)極腐蝕、電鈍化腐蝕，限于表面加工犧牲層技術(shù)表面硅微加工工藝，與IC工藝兼容，用于制造表面活動(dòng)結(jié)構(gòu)不常用鍵合硅硅直接鍵合、硅玻璃陽(yáng)極鍵合高溫鍵合制作SOI材料LIGA制作高深寬比結(jié)構(gòu)，成本高不用
資料來(lái)源：電子發(fā)燒友
（三）MEMS封裝測(cè)試
目前在國(guó)內(nèi) MEMS行業(yè)中，參與封裝測(cè)試的企業(yè)為傳統(tǒng)半導(dǎo)體集成電路封裝測(cè)試代工企業(yè)和傳感器設(shè)計(jì)企業(yè)。其中，傳統(tǒng)半導(dǎo)體集成電路封裝測(cè)試代工企業(yè)主要參與傳感器封裝環(huán)節(jié)，測(cè)試環(huán)節(jié)由傳感器設(shè)計(jì)企業(yè)主導(dǎo)。
MEMS封裝通常分為芯片級(jí)封裝、器件級(jí)封裝和系統(tǒng)級(jí)封裝三個(gè)層次。芯片級(jí)含義更加廣泛，不但涵蓋包括控制器在內(nèi)的集成電路封裝中的各種芯片，還包括感測(cè)的各種力、光、磁、聲、溫度、化學(xué)、生物等傳感器元器件和執(zhí)行運(yùn)動(dòng)、能量、信息等控制量的各種部件。
目前的MEMS封裝技術(shù)大多來(lái)自集成電路封裝技術(shù)，但MEMS產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域多樣，且應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜，所以MEMS封裝比集成電路封裝更龐大、更復(fù)雜、更困難。
在MEMS產(chǎn)品量化過(guò)程中，封裝的成本比重已經(jīng)越來(lái)越大，通常超過(guò)四成，再結(jié)合測(cè)試部分的成本，一般來(lái)說(shuō)，后端的成本往往占據(jù)產(chǎn)品成本的大半，有的甚至超過(guò)七成。
因此為了盡量適應(yīng)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，以便盡可能形成大規(guī)模的批量生產(chǎn)，降低研發(fā)到市場(chǎng)的導(dǎo)入成本，整合MEMS產(chǎn)品的封裝形式已經(jīng)成為各大OSAT封裝廠商（外包半導(dǎo)體封裝測(cè)試廠）熱衷于思考和探索的課題。
MEMS與IC不同，測(cè)試時(shí)需要外加不同的激勵(lì)來(lái)測(cè)試不同的MEMS產(chǎn)品，非標(biāo)準(zhǔn)化特性明顯，如在加速度計(jì)、陀螺儀等產(chǎn)品時(shí)，需要多軸轉(zhuǎn)臺(tái)、振動(dòng)臺(tái)、沖擊臺(tái)等設(shè)備來(lái)外加轉(zhuǎn)動(dòng)、震動(dòng)激勵(lì)；在測(cè)試硅麥克風(fēng)時(shí)，需要通過(guò)消聲腔、標(biāo)準(zhǔn)聲源等外部設(shè)備來(lái)施加聲源激勵(lì)。
此外，即使同類型傳感器的測(cè)試方法也不一定相同，如普通加速度計(jì)內(nèi)有活動(dòng)部件，而基于熱對(duì)流原理的加速度計(jì)內(nèi)無(wú)活動(dòng)部件，二者的測(cè)試流程和設(shè)備并非完全相同；電容式MEMS麥克風(fēng)的腔體是封閉的，而壓電式MEMS麥克風(fēng)的腔體是開(kāi)放的，二者的測(cè)試設(shè)備、流程也不盡相同。
因此，多數(shù)MEMS廠商針對(duì)自研產(chǎn)品的相關(guān)屬性原理設(shè)計(jì)個(gè)性化測(cè)試裝備、搭建個(gè)性化測(cè)試環(huán)境，在一定程度上拉高了產(chǎn)品成本。
（四）系統(tǒng)集成應(yīng)用
MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)鏈中的應(yīng)用集成環(huán)節(jié)主要存在三大類。
一是由MEMS傳感器生產(chǎn)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(diǎn)是通用性強(qiáng)，且能夠更有效發(fā)揮產(chǎn)品性能，兼具靈活與輕度定制化特點(diǎn)，如應(yīng)美盛Firefly移動(dòng)解決方案，終端廠商只需簡(jiǎn)單調(diào)整內(nèi)部軟件即可用在整機(jī)產(chǎn)品上，基本做到即插即用；
二是由應(yīng)用廠商進(jìn)行集成，該類解決方案特點(diǎn)是專注于特定領(lǐng)域、研發(fā)成本較高、產(chǎn)品研發(fā)周期較長(zhǎng)，如康明斯對(duì)外采購(gòu)壓力、流量等傳感器、生產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪增壓器等；
三是垂直整合廠商集成，該類應(yīng)用集成的特點(diǎn)是專用強(qiáng)，高度設(shè)配自家應(yīng)用，且通常屬高精尖領(lǐng)域，如GE為旗下航空、發(fā)電、運(yùn)輸?shù)葮I(yè)務(wù)自行生產(chǎn)專用傳感器。
總體來(lái)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(fèi)市場(chǎng)發(fā)展要求，而后兩類集成方案更加適合專用領(lǐng)域。
圖表11：MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)鏈全景圖
四、市場(chǎng)情況分析
（一）全球/中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模
1、全球MEMS市場(chǎng)規(guī)模
根據(jù)Yole Development （2021）的統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)，2020年全球MEMS行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到 121億美元，預(yù)計(jì)2025年將達(dá)到 182億美元，2020-2026 年市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合增長(zhǎng)率為7.2%。
圖表12：2020-2026全球MEMS行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)（單位：億美元）
數(shù)據(jù)來(lái)源：Yole Development（2020）
2、中國(guó)MEMS市場(chǎng)規(guī)模
根據(jù)賽迪顧問(wèn)的統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)受益于中國(guó)智能手機(jī)、平板電腦等消費(fèi)電子類產(chǎn)品產(chǎn)量的穩(wěn)定增長(zhǎng)，加速度計(jì)、陀螺儀和微型麥克風(fēng)等MEMS產(chǎn)品的需求也不斷增長(zhǎng)，使得中國(guó)已經(jīng)成為全球 MEMS 市場(chǎng)中發(fā)展最快的地區(qū)。
2019年中國(guó)MEMS市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到597.8億元，同比增長(zhǎng)18.3%。預(yù)計(jì)到2022年市場(chǎng)規(guī)模將突破1000億元。（與Yole Development的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)相沖突，可能是統(tǒng)計(jì)口徑問(wèn)題及預(yù)測(cè)時(shí)間點(diǎn)等原因）
圖表13：2016-2022年中國(guó)MEMS行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)（單位：億元）
數(shù)據(jù)來(lái)源：賽迪顧問(wèn)
（二）MEMS市場(chǎng)結(jié)構(gòu)分析
1、應(yīng)用領(lǐng)域分析
MEMS產(chǎn)品在消費(fèi)電子、汽車電子、工業(yè)、通信、醫(yī)療、國(guó)防和航空等 MEMS 的主要應(yīng)用領(lǐng)域均有著廣泛的應(yīng)用。
應(yīng)用領(lǐng)域涉及的MEMS產(chǎn)品消費(fèi)電子射頻MEMS、微型麥克風(fēng)、噴墨打印頭、光學(xué)MEMS、慣性傳感器組合、陀螺儀、加速度計(jì)、壓力傳感器、磁傳感器等汽車電子加速度計(jì)、壓力傳感器、陀螺儀、慣性傳感器組合等工業(yè)與通信壓力傳感器、噴墨打印頭、非制冷紅外探測(cè)儀、微針、陀螺儀、流量計(jì)、加速度計(jì)等醫(yī)療健康壓力傳感器、微流控、流量計(jì)、微型麥克風(fēng)、加速度計(jì)等國(guó)防與航空非制冷紅外探測(cè)儀、陀螺儀、加速度計(jì)、壓力傳感器等
注：各應(yīng)用領(lǐng)域涉及的 MEMS 產(chǎn)品按照該應(yīng)用領(lǐng)域中市場(chǎng)規(guī)模由高到低的順序列示。
不同的應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，全球消費(fèi)電子產(chǎn)品市場(chǎng)占比最大，達(dá)到了58.92%，主要得益于智能手機(jī)以及未來(lái)5G應(yīng)用的空間巨大。此外，汽車電子是占比第二大市場(chǎng)，市場(chǎng)占比為16.78%，主要得益于汽車安全以及智能化要求的日益增加。
圖表14：全球不同領(lǐng)域MEMS市場(chǎng)預(yù)測(cè)（億美金）
數(shù)據(jù)來(lái)源：Yole Development（2020）
圖表15：2020年全球各市場(chǎng)占比（%）
圖表16：2026年全球各市場(chǎng)占比（%）
數(shù)據(jù)來(lái)源：Yole Development（2020）
（1）消費(fèi)電子
目前，消費(fèi)電子是全球MEMS行業(yè)最大的應(yīng)用市場(chǎng)，且在整個(gè)MEMS行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模的占比越來(lái)越高，包括射頻MEMS、微型麥克風(fēng)、壓力傳感器、加速度計(jì)、陀螺儀等MEMS產(chǎn)品都廣泛運(yùn)用在以智能手機(jī)、平板電腦為代表的消費(fèi)電子產(chǎn)品中。
2017年消費(fèi)類產(chǎn)品的出貨規(guī)模在整個(gè)MEMS市場(chǎng)規(guī)模中的占比超過(guò)50%。而隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品品類和數(shù)量的增長(zhǎng)以及設(shè)備智能化程度的提升，其對(duì)MEMS產(chǎn)品數(shù)量的需求也將不斷增加。到2023年，消費(fèi)類MEMS產(chǎn)品將占據(jù)整個(gè)MEMS行業(yè)60%以上的市場(chǎng)空間。
除了智能手機(jī)、平板電腦和筆記本電腦等主流消費(fèi)電子產(chǎn)品外，近年來(lái)涌現(xiàn)出的智能家居和可穿戴設(shè)備等新興應(yīng)用領(lǐng)域也廣泛使用了MEMS傳感器產(chǎn)品，如智能手表安裝了MEMS加速度計(jì)、陀螺儀、微型麥克風(fēng)和脈搏傳感器，VR/AR設(shè)備采用MEMS加速度計(jì)、陀螺儀和磁傳感器來(lái)精確測(cè)定頭部轉(zhuǎn)動(dòng)的速度、角度和距離等。
圖表17：2017 年消費(fèi)電子領(lǐng)域 MEMS 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)來(lái)源：Yole Development（2018），敏芯股份招股說(shuō)明書(shū)
（2）汽車電子
汽車電子是MEMS產(chǎn)品最早的應(yīng)用領(lǐng)域之一，目前也是僅次于消費(fèi)電子的第二大市場(chǎng)。在汽車領(lǐng)域，應(yīng)用最多的MEMS產(chǎn)品主要是壓力傳感器和慣性傳感器。
隨著汽車智能化的發(fā)展趨勢(shì)和汽車安全要求標(biāo)準(zhǔn)的提高，MEMS傳感器在汽車上的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。
比如：在自動(dòng)變速箱中，加入MEMS傳感器可以動(dòng)態(tài)測(cè)量汽車上下坡時(shí)傾斜角度，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)傳動(dòng)比，防止因?yàn)槿藶榕袛嗷蛘卟僮鞯氖д`；主動(dòng)控制系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)彎時(shí)通過(guò)MEMS傳感器測(cè)量角速度，可以知道方向盤(pán)打的夠不夠，主動(dòng)在內(nèi)側(cè)或者外側(cè)輪胎加上適當(dāng)?shù)膭x車以防止汽車脫離車道；在車內(nèi)空氣凈化系統(tǒng)里，加入MEMS傳感器，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)車內(nèi)空氣，控制系統(tǒng)智能調(diào)節(jié)空氣凈化器，保持車內(nèi)空氣清新。
圖表18：MEMS 應(yīng)用領(lǐng)域——汽車電子（單位：百萬(wàn)美元）
數(shù)據(jù)來(lái)源：Yole Development（2018），敏芯股份招股說(shuō)明書(shū)
（3）工業(yè)與通信
工業(yè)與通信領(lǐng)域也存在廣闊的新興傳感器應(yīng)用空間，目前常見(jiàn)的工業(yè)與通信類 MEMS 器件包括壓力傳感器、非制冷紅外探測(cè)儀、噴墨打印頭、陀螺儀、加速度計(jì)、流量計(jì)和微針等，其中壓力傳感器和慣性傳感器在整個(gè)工業(yè)與通信MEMS 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中占據(jù)了三分之一以上的份額。
隨著《中國(guó)制造 2025》和十三五相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的發(fā)布實(shí)施，智能制造已經(jīng)上升到國(guó)家意志層面，而智能感知與控制相關(guān)產(chǎn)業(yè)作為智能制造的核心環(huán)節(jié)，將受益于制造產(chǎn)業(yè)智能化升級(jí)的浪潮。
圖表19：2017 年工業(yè)與通信領(lǐng)域 MEMS 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)來(lái)源：Yole Development（2018），敏芯股份招股說(shuō)明書(shū)
（4）醫(yī)療健康
Covid-19創(chuàng)造了對(duì)醫(yī)療MEMS傳感器的需求，醫(yī)療應(yīng)用 MEMS 市場(chǎng)高速成長(zhǎng)。
MEMS 傳感器被廣泛應(yīng)用于生物和醫(yī)療電子產(chǎn)品中，如心臟起搏器、精密手術(shù)儀器、醫(yī)療機(jī)器、仿生眼、智能假肢、血糖儀、數(shù)字血壓計(jì)、血?dú)夥治鰞x、數(shù)字脈搏、心率監(jiān)視器、數(shù)字溫度計(jì)、懷孕測(cè)試儀、透皮給藥系統(tǒng)、透析系統(tǒng)和氧濃縮器等。壓力傳感器、微流控、流量計(jì)、微型麥克風(fēng)和加速度計(jì)在醫(yī)療類 MEMS 市場(chǎng)中占據(jù)主要份額。
在保障設(shè)備安全性的前提下，MEMS 器件可以提升醫(yī)療器械的敏感度、精確度，提高設(shè)備的自動(dòng)化、智能化和可靠性水平。同時(shí)，MEMS 技術(shù)可以把信息的獲取、處理和執(zhí)行集成在一起，組成具有多功能的微型系統(tǒng)，制造出新型微醫(yī)療儀器。
圖表20：MEMS 應(yīng)用領(lǐng)域——醫(yī)療（單位：百萬(wàn)美元）
數(shù)據(jù)來(lái)源：Yole Development（2018），敏芯股份招股說(shuō)明書(shū)
（5）國(guó)防與航空
在國(guó)防與航空領(lǐng)域，市場(chǎng)規(guī)模最大的 MEMS 產(chǎn)品包括非制冷紅外探測(cè)儀、陀螺儀、加速度計(jì)和壓力傳感器。近年來(lái)，慣性傳感器迅速發(fā)展，越來(lái)越多地被導(dǎo)航和軍事用途所采用。
圖表21：MEMS 應(yīng)用領(lǐng)域——國(guó)防與航空（單位：百萬(wàn)美元）
數(shù)據(jù)來(lái)源：Yole Development（2018），敏芯股份招股說(shuō)明書(shū)
賽迪顧問(wèn)將國(guó)內(nèi)MEMS市場(chǎng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)分為網(wǎng)絡(luò)與通信領(lǐng)域、汽車領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域、醫(yī)療電子領(lǐng)域、消費(fèi)電子領(lǐng)域和其他領(lǐng)域。
根據(jù)其《2019國(guó)內(nèi)MEMS市場(chǎng)分析》報(bào)告，2019年隨著中國(guó)智能手機(jī)等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)通信產(chǎn)品快速增長(zhǎng)，MEMS陀螺儀、MEMS加速度計(jì)等產(chǎn)品用量等到快速提高，因此網(wǎng)絡(luò)與通信成為中國(guó)MEMS市場(chǎng)的最大應(yīng)用領(lǐng)域，2019的市場(chǎng)份額上升至30.9%。
汽車電子領(lǐng)域MEMS增速迅速，2019年市場(chǎng)規(guī)模為173.2億元，市場(chǎng)份額為28.9%，位居第二。因?yàn)镸EMS在平板電腦中應(yīng)用滲透率的提高，計(jì)算機(jī)領(lǐng)域成為中國(guó)MEMS的第三大應(yīng)用市場(chǎng)，2019年市場(chǎng)規(guī)模為85.8億元，市場(chǎng)份額為14.3%。
圖表22：2019年中國(guó)MEMS市場(chǎng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)來(lái)源：賽迪顧問(wèn)《2019國(guó)內(nèi)MEMS市場(chǎng)分析》（2020.08）
2、重點(diǎn)產(chǎn)品分析
從產(chǎn)品類型上講，全球當(dāng)前射頻類MEMS和壓力傳感器的市場(chǎng)容量最大；從未來(lái)發(fā)展空間來(lái)看，射頻類MEMS未來(lái)增加的空間最大，這主要是由于5G頻段的增多，對(duì)于濾波器和射頻功放需求的數(shù)量巨大。
慣性類傳感器，已經(jīng)被國(guó)際大廠壟斷，如Bosch、ST等，新興產(chǎn)商進(jìn)入門(mén)檻較高；環(huán)境類尚未形成規(guī)模和壟斷，基于環(huán)境光傳感的人體健康監(jiān)測(cè)正在興起。此外近期由于新冠疫情的發(fā)展，紅外測(cè)溫類傳感器備受市場(chǎng)關(guān)注。
在國(guó)內(nèi)的MEMS市場(chǎng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，射頻MEMS由于在中國(guó)發(fā)展逐漸成熟，應(yīng)用于工業(yè)和消費(fèi)品等多個(gè)領(lǐng)域，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中位列首位，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到154.8億元，占比25.9%；壓力傳感器在汽車電子、醫(yī)療和消費(fèi)電子等領(lǐng)域繼續(xù)領(lǐng)跑，在細(xì)分產(chǎn)品市場(chǎng)份額中居前列。
圖表23：2019年中國(guó)MEMS市場(chǎng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)來(lái)源：賽迪顧問(wèn)（2020.08）
（1）MEMS麥克風(fēng)
MEMS麥克風(fēng)的組成一般是由MEMS微電容傳感器、微集成轉(zhuǎn)換電路、聲腔、RF抗干擾電路這幾個(gè)部分組成的。
MEMS微電容極頭包括接受聲音的硅振膜和硅背極，硅振膜可以直接接收到音頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)MEMS微電容傳感器傳輸給微集成電路，微集成電路把高阻的音頻電信號(hào)轉(zhuǎn)換并放大成低阻的電信號(hào)，同時(shí)經(jīng)RF抗噪電路濾波，輸出與前置電路匹配的電信號(hào)，就完成了聲電轉(zhuǎn)換。通過(guò)對(duì)電信號(hào)的讀取，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)聲音的識(shí)別。
圖表24：MEMS麥克風(fēng)原理及封裝結(jié)構(gòu)
自從MEMS麥克風(fēng)首次亮相以來(lái)，該市場(chǎng)一直在增長(zhǎng)。全球龐大的智能手機(jī)出貨量，加速了MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)飆升，因?yàn)閹缀趺坎恐悄苁謾C(jī)中都至少使用一個(gè)MEMS麥克風(fēng)。
近年來(lái)，MEMS麥克風(fēng)是MEMS市場(chǎng)中增速最快的細(xì)分市場(chǎng)之一。根據(jù)Yole Development的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)規(guī)模從2008年的1.05億美元，到2012年的超過(guò)4億美元，再到2017年突破10億美元，出貨量接近50億顆，預(yù)計(jì)2023年全球MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到13.63億美元，出貨量也將進(jìn)一步上升至92.5億顆。
消費(fèi)電子是MEMS麥克風(fēng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域，市場(chǎng)空間占比超過(guò)90%。2018年，MEMS麥克風(fēng)的主要應(yīng)用為手機(jī)、平板和電腦，占據(jù)78%的市場(chǎng)份額，其次，為耳機(jī)和智能穿戴以及智能音箱與語(yǔ)音AI等，分別占據(jù)9%和8%的市場(chǎng)份額。
圖表25：2018年全球消費(fèi)電子市場(chǎng)MEMS麥克風(fēng)分布
數(shù)據(jù)來(lái)源：Yole Development（2019）
2017年以來(lái)，智能語(yǔ)音交互市場(chǎng)的火熱也帶動(dòng)了國(guó)內(nèi) MEMS 麥克風(fēng)市場(chǎng)規(guī)模的快速增長(zhǎng)。
2018年中國(guó)MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)規(guī)模為 31.3 億元，同比增速為15.07%，預(yù)計(jì) 2021年市場(chǎng)規(guī)模將進(jìn)一步上升至47.9億元，復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)15%。
圖表26：2016-2021年中國(guó)MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)規(guī)模（單位：億元）
數(shù)據(jù)來(lái)源：賽迪顧問(wèn)
（2）MEMS壓力傳感器
目前的MEMS壓力傳感器有硅壓阻式壓力傳感器和硅電容式壓力傳感器，兩者都是在硅片上生成的微機(jī)械電子傳感器。
硅壓阻式壓力傳感器是采用高精密半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片組成惠斯頓電橋作為力電變換測(cè)量電路的，具有較高的測(cè)量精度、較低的功耗，極低的成本。
電容式壓力傳感器利用MEMS技術(shù)在硅片上制造出橫隔柵狀，上下二根橫隔柵成為一組電容式壓力傳感器，上橫隔柵受壓力作用向下位移，改變了上下二根橫隔柵的間距，也就改變了板間電容量的大小，即△壓力=△電容量。
圖表27：MEMS壓力傳感器類型
汽車是壓力傳感器應(yīng)用最多的領(lǐng)域，進(jìn)氣歧管壓力傳感器、剎車壓力傳感器、碳罐燃油蒸汽壓力傳感器、空調(diào)冷媒壓力傳感器等已在汽車行業(yè)中廣泛使用，而柴油機(jī)則普遍安裝了顆粒過(guò)濾器。
隨著國(guó)家環(huán)保政策的不斷趨嚴(yán)和消費(fèi)者對(duì)環(huán)保和安全意識(shí)的不斷提升，未來(lái)汽油機(jī)顆粒過(guò)濾器、柴油機(jī)共軌壓力傳感器、胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、側(cè)安全氣囊、SCR（選擇性催化還原技術(shù)）尿素噴射系統(tǒng)等仍有較大的增長(zhǎng)空間。
消費(fèi)電子中壓力傳感器的主要應(yīng)用是安裝在手機(jī)和可穿戴設(shè)備中的高度計(jì)，用于測(cè)量高度并配合導(dǎo)航定位系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在大型建筑中準(zhǔn)確定位到所在樓層。壓感觸控也越來(lái)越多地應(yīng)用于手機(jī)和電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品中，通過(guò)感知觸控的力度來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能。
此外，在電子煙中，MEMS傳感器能夠檢測(cè)使用者的抽吸氣壓，在感知到吸氣后使電子煙進(jìn)入工作狀態(tài)。在醫(yī)療領(lǐng)域，血壓和呼吸道的監(jiān)控是MEMS壓力傳感器最主要的應(yīng)用。
2017年全球壓力傳感器市場(chǎng)規(guī)模為16.36億美元，預(yù)計(jì)2023年市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)20億美元，市場(chǎng)空間穩(wěn)步提升。壓力傳感器是MEMS傳感器行業(yè)中市場(chǎng)規(guī)模最大的細(xì)分市場(chǎng)之一，在汽車、消費(fèi)電子、工業(yè)、醫(yī)療和航空領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
根據(jù)賽迪顧問(wèn)研究數(shù)據(jù)，2018年我國(guó)MEMS壓力傳感器市場(chǎng)規(guī)模為116.6億元，預(yù)計(jì)2018-2021年復(fù)合增長(zhǎng)率為8.88%，2021年市場(chǎng)規(guī)模將突破150億元。目前全球 MEMS 壓力傳感器生產(chǎn)廠商仍以博世、英飛凌等國(guó)外大型半導(dǎo)體企業(yè)為主。
據(jù)Yole Development統(tǒng)計(jì)壓力傳感器CR8為72.3%。未來(lái)隨著智能家居和智能工廠的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中的流程控制以及建筑中的空調(diào)系統(tǒng)和空氣凈化系統(tǒng)都將為 MEMS壓力傳感器帶來(lái)新的增長(zhǎng)空間。
圖表28：2017年全球MEMS壓力傳感器市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局
數(shù)據(jù)來(lái)源：Yole Development（2018），華安證券研究所
（3）慣性傳感器
MEMS 慣性傳感器主要用于測(cè)量線性加速度、振動(dòng)、沖擊和傾角等物理屬性，主要的產(chǎn)品類型包括用于測(cè)量線性加速度的加速度計(jì)、測(cè)量角速度的陀螺儀、感應(yīng)磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁傳感器以及各類慣性傳感器的組合。
MEMS 慣性傳感器主要應(yīng)用于消費(fèi)電子和汽車領(lǐng)域。消費(fèi)電子產(chǎn)品中的慣性傳感器可以實(shí)現(xiàn)屏幕翻轉(zhuǎn)、游戲控制、攝像防手抖和硬盤(pán)保護(hù)等功能，還能夠幫助 GPS 系統(tǒng)導(dǎo)航對(duì)死角進(jìn)行測(cè)量。在汽車領(lǐng)域，慣性傳感器的快速反應(yīng)可以提升汽車安全氣囊、防抱死系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)的安全性能。
圖表29：加速度計(jì)和磁傳感器示意圖
資料來(lái)源：博世、華安證券研究所
根據(jù)賽迪顧問(wèn)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年中國(guó)MEMS慣性傳感器市場(chǎng)規(guī)模約為80億元，同比增速超過(guò)15%。未來(lái)三年中國(guó)MEMS慣性傳感器增速將進(jìn)一步提升，至2021年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到133.4億元。
圖表30：中國(guó) MEMS 慣性傳感器市場(chǎng)規(guī)模（單位：億元）
數(shù)據(jù)來(lái)源：賽迪顧問(wèn)
全球 MEMS 慣性傳感器幾乎被國(guó)外大廠把持。根據(jù)Yole Development的統(tǒng)計(jì)，2017年除美新在磁傳感器領(lǐng)域占據(jù)了 4%的市場(chǎng)份額外，其他慣性傳感器市場(chǎng)的領(lǐng)先企業(yè)也均為博世、意法半導(dǎo)體、旭化成等國(guó)外廠商。
2017年全球各品類慣性傳感器合計(jì)市場(chǎng)容量為35.31億美元，預(yù)計(jì)到 2023年市場(chǎng)總規(guī)模將突破40億美元。其中加速度計(jì)是目前出貨量最大的產(chǎn)品，占據(jù)了整個(gè)MEMS慣性傳感器市場(chǎng)規(guī)模的三分之一以上。
（4）射頻MEMS器件
射頻MEMS器件是MEMS器件中占比最大的產(chǎn)品，從2019年的42億美金增長(zhǎng)至2022年的101億美金，這主要得益于5G頻段增多后對(duì)于射頻濾波器、射頻開(kāi)關(guān)需求數(shù)量的增加。其中消費(fèi)電子市場(chǎng)占比最大。
圖表31：2016-2022年全球射頻MEMS市場(chǎng)預(yù)測(cè)
數(shù)據(jù)來(lái)源：Yole Development（2017）
目前中美貿(mào)易戰(zhàn)背景下，射頻類MEMS器件已經(jīng)成為卡脖子技術(shù)，尤其是濾波器器件。濾波器主要有表面聲波濾波器（SAW）和體聲波濾波器（BAW）兩種，該行業(yè)目前處于國(guó)外高度壟斷狀態(tài)，對(duì)于SAW濾波器，主要為日系廠商壟斷，Murata、TDK、太陽(yáng)誘電占據(jù)85%以上市場(chǎng)，其中Murata占比50%，占比最大；BAW濾波器主要為美系廠商壟斷，Broadcom一家占比高達(dá)87%，占據(jù)絕對(duì)領(lǐng)導(dǎo)地位。
圖表32：MEMS濾波器市場(chǎng)占比
五、商業(yè)模式分析
國(guó)內(nèi)MEMS傳感器行業(yè)內(nèi)企業(yè)商業(yè)模式包括：（1）外購(gòu)芯片封測(cè)模式；（2）垂直分工制造（Fabless）模式；（3）垂直整合制造（IDM）模式：
1、外購(gòu)芯片封測(cè)模式
該模式下中國(guó)本土 MEMS傳感器企業(yè)主要負(fù)責(zé)傳感器銷售環(huán)節(jié)，企業(yè)通過(guò)向外采購(gòu)MEMS傳感器主要組成部分，即海外傳感器設(shè)計(jì)企業(yè)設(shè)計(jì)好的芯片和與傳感器配套的其他芯片如ASIC信號(hào)調(diào)理電路芯片，自行或委托代工廠完成傳感器的封裝和測(cè)試，再將傳感器成品銷售給下游終端客戶。
外購(gòu)芯片封測(cè)模式技術(shù)門(mén)檻較低，采用該模式的中國(guó)本土傳感器企業(yè)通常缺乏傳感器自主設(shè)計(jì)能力。由于中國(guó)MEMS傳感器行業(yè)起步較晚，本土企業(yè)在傳感器設(shè)計(jì)方面的技術(shù)積累薄弱，本土企業(yè)在發(fā)展初期多采用外購(gòu)芯片封測(cè)模式。
例如，歌爾股份、瑞聲科技就是采購(gòu)德國(guó)英飛凌等企業(yè)的傳感器芯片和美國(guó)亞德諾等企業(yè)的傳感器配套 ASIC調(diào)理芯片，自主或交由 Silex、中芯國(guó)際等企業(yè)完成傳感器封裝測(cè)試工作，再將最終產(chǎn)品銷往下游客戶。
圖表33：外購(gòu)芯片封測(cè)模式
資料來(lái)源：頭豹研究院
2、Fabless 模式
與集成電路行業(yè)相似，F(xiàn)abless模式下中國(guó)本土MEMS傳感器企業(yè)負(fù)責(zé)器件設(shè)計(jì)和銷售環(huán)節(jié)，即企業(yè)自主完成MEMS傳感器設(shè)計(jì)，將設(shè)計(jì)版圖交由代工企業(yè)并委托其完成傳感器器件制造環(huán)節(jié)，再將制造成品交由傳感器封裝測(cè)試代工企業(yè)完成封測(cè)環(huán)節(jié)，最終將傳感器產(chǎn)品銷往下游終端客戶。
Fabless模式技術(shù)門(mén)檻較高、資金門(mén)檻要求較低，采用該模式的中國(guó)本土MEMS企業(yè)通常具備芯片自主設(shè)計(jì)能力。
Fabless 模式下，MEMS企業(yè)、制造代工企業(yè)、封裝測(cè)試代工企業(yè)各自分工，傳感器企業(yè)專注設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，制造代工企業(yè)專注制造環(huán)節(jié)，封裝測(cè)試代工企業(yè)專注封裝測(cè)試環(huán)節(jié)，行業(yè)生產(chǎn)效率大幅提高。
此外，F(xiàn)abless模式下MEMS傳感器設(shè)計(jì)企業(yè)決策效率高，能根據(jù)市場(chǎng)變化對(duì)產(chǎn)品規(guī)劃做出快速調(diào)節(jié)。目前，采用Fabless模式的中國(guó)本土企業(yè)包括北京元芯、蘇州敏芯微等。
圖表34：Fabless模式
資料來(lái)源：頭豹研究院
3、IDM 模式
與集成電路行業(yè)相似，IDM 模式下的中國(guó)本土 MEMS 壓力傳感器企業(yè)自主完成包括器件設(shè)計(jì)、器件制造、封裝測(cè)試及銷售等產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)，除自主設(shè)計(jì)傳感器外，需配套大量傳感器制造和封裝測(cè)試所需設(shè)備，資金投入大，屬于重資產(chǎn)企業(yè)。
由于 IDM 模式對(duì)技術(shù)積累、生產(chǎn)規(guī)模和資金實(shí)力等方面要求高，采用該模式的企業(yè)均為全球大型 MEMS 壓力傳感器企業(yè)。
采用 IDM 模式的企業(yè)具備產(chǎn)業(yè)鏈整合能力，設(shè)計(jì)、制造和銷售等各環(huán)節(jié)不存在因產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)交接引起的銜接問(wèn)題，并享受全產(chǎn)業(yè)鏈的附加值帶來(lái)的差額利潤(rùn)。
然而該模式的劣勢(shì)明顯，即企業(yè)資金投入龐大，資產(chǎn)折舊攤銷成本高，相比可根據(jù)市場(chǎng)變化對(duì)產(chǎn)品規(guī)劃做出快速反應(yīng)的 Fabless 企業(yè)，IDM 企業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化的反應(yīng)較為遲鈍。
隨著 MEMS 壓力傳感器行業(yè)器件制造和封裝測(cè)試代工企業(yè)工藝技術(shù)的提高，行業(yè)內(nèi)企業(yè)將更青睞于 Fabless 模式，專注于核心技術(shù)環(huán)節(jié)，注重輕資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，降低資金占用風(fēng)險(xiǎn)。
圖表35：IDM模式
資料來(lái)源：頭豹研究院
MEMS與模擬IC相比，更看重對(duì)工藝的掌握（制造和封裝），但由于MEMS行業(yè)的特性，單靠幾款MEMS芯片很難支撐一條產(chǎn)線。IDM模式和Fabless模式有各自的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，也需要MEMS產(chǎn)業(yè)量上企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注。
圖表36：IDM和Fabless模式比較
IDMFabless優(yōu)勢(shì)產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)：在下游MEMS代工廠產(chǎn)能不足的情況下，可以保證自己產(chǎn)品的供給；工藝優(yōu)勢(shì)：MEMS設(shè)計(jì)的核心在于工藝和經(jīng)驗(yàn)積累，很多體現(xiàn)在know-how上，有自己的產(chǎn)線可以更快捷、更安全地將工藝實(shí)現(xiàn)。成本低、反應(yīng)快（對(duì)于消費(fèi)電子領(lǐng)域格外重要）；委外代工，不需要承擔(dān)設(shè)備折舊，盈利彈性更大。劣勢(shì)自建產(chǎn)線的產(chǎn)能利用率有待提高；產(chǎn)線的研發(fā)及建設(shè)太昂貴，折舊成本可能高于性能優(yōu)勢(shì)帶來(lái)的好處，在成本上與代工模式并不具備太多競(jìng)爭(zhēng)力。嚴(yán)重依賴代工廠，受制于產(chǎn)能分配，在行業(yè)景氣度高的時(shí)候拿不到產(chǎn)能；細(xì)分領(lǐng)域量小的品種很難得到代工廠支持；產(chǎn)品工藝配合受限，工藝不夠齊全，無(wú)法在性能上和IDM進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)；自營(yíng)產(chǎn)品與代工業(yè)務(wù)存在本質(zhì)沖突，MEMS設(shè)計(jì)企業(yè)或因知識(shí)產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn)而避免與IDM代工廠企業(yè)合作。
六、競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境
（一）全球競(jìng)爭(zhēng)格局
Yole Development公布了2020年全球MEMS產(chǎn)品銷售額TOP30的企業(yè)排行榜，如圖所示。數(shù)據(jù)顯示， TOP30企業(yè)的銷售額占據(jù)了全球MEMS市場(chǎng)規(guī)模約83%的份額。
圖表37：2020年Top MEMS manufactures-In US$ million
數(shù)據(jù)來(lái)源：Yole Development
從頭部企業(yè)看，雙博（博世+博世）效應(yīng)顯現(xiàn)。兩家的營(yíng)收均超過(guò)10億美元，大幅領(lǐng)先后續(xù)廠商，形成寡頭現(xiàn)象。
TOP1博世主打運(yùn)動(dòng)類MEMS產(chǎn)品，雙重布局于汽車和消費(fèi)電子領(lǐng)域。據(jù)公開(kāi)調(diào)研數(shù)據(jù)，幾乎所有的新車都要搭載博世的5個(gè)MEMS，全球約50%的智能手機(jī)都要至少搭載博世的1個(gè)MEMS。同時(shí)博世擁有自己的MEMS制造基地，可以優(yōu)化制造成本。
排名第二的博通從2013年開(kāi)始飛速增長(zhǎng)，并曾經(jīng)因試圖收購(gòu)高通公司而名噪一時(shí)。博通主打射頻類MEMS產(chǎn)品，智能手機(jī)快速普及導(dǎo)致射頻MEMS產(chǎn)品量?jī)r(jià)齊升，這對(duì)博通保持在前TOP2起到了決定性作用。
從頸部企業(yè)看，產(chǎn)品多元，競(jìng)爭(zhēng)激烈。
TOP3的QROVO定位在射頻MEMS賽道，隨著5G及智能手機(jī)的快速普及，QROVO近年來(lái)的排名得到快速提升。目前正在積極彌補(bǔ)交付延遲問(wèn)題。
TOP4的意法半導(dǎo)體不僅提供車載、工業(yè)、民用等方面的MEMS產(chǎn)品，也為其他公司代工生產(chǎn)MEMS。
作為老牌廠商的TOP5德州儀器市場(chǎng)份額逐年下降，正在積極開(kāi)拓車載等新市場(chǎng)。
TOP6是來(lái)自中國(guó)的歌爾聲學(xué)，依靠近年來(lái)MEMS聲學(xué)傳感器的高速發(fā)展，成為了唯一的全球排名前是的中國(guó)企業(yè)。
此外，TOP30其他企業(yè)的產(chǎn)品還覆蓋了聲學(xué)MEMS（樓氏、瑞聲科技），輻射類MEMS（FLIR、ULIS），生物類MEMS（歐姆龍）、圖像類MEMS（佳能、索尼），并紛紛在自己的賽道實(shí)現(xiàn)跨越和趕超。
由于MEMS產(chǎn)品種類多，應(yīng)用領(lǐng)域要求差異大，因此各企業(yè)都有各自主攻的市場(chǎng)領(lǐng)域和一定的生存空間。整體來(lái)看，MEMS市場(chǎng)被國(guó)外企業(yè)主導(dǎo)。
（二）歷年排名變化
從歷年的收入份額變化來(lái)看，早年只有兩個(gè)領(lǐng)軍企業(yè)TI和HP，其主打產(chǎn)品分別為DLP光機(jī)和噴墨打印頭，其它企業(yè)都是跟隨者，體量較小；后來(lái)得益于汽車工業(yè)和消費(fèi)電子的發(fā)展，Bosch和ST異軍突起；隨著智能手機(jī)的大面積普及以及未來(lái)5G的巨大需求，RF類企業(yè)Broadcom和Qorvo突起并超越，2017年后至今，Broadcom和Bosh一直牢牢占據(jù)前兩名的位置。
對(duì)于榜首幾家企業(yè)，企業(yè)體量大，屬于大型MEMS公司，主要靠提升銷售額來(lái)維持排名；對(duì)于中型MEMS企業(yè)而言，主要靠豐富產(chǎn)品領(lǐng)域及應(yīng)用來(lái)提升排名；對(duì)于小型企業(yè)，很難占據(jù)大體量市場(chǎng)，其增長(zhǎng)較慢。
圖表38：前十大MEMS公司收入份額的10年演變
數(shù)據(jù)來(lái)源：Yole Development（2020）
七、發(fā)展趨勢(shì)分析
1、商業(yè)模式：純MEMS代工廠與MEMS設(shè)計(jì)公司合作開(kāi)發(fā)將成為主流
雖然目前大部分MEMS業(yè)務(wù)仍然掌握在IDM企業(yè)中，但隨著制作工藝逐漸標(biāo)準(zhǔn)化，預(yù)計(jì)MEMS產(chǎn)業(yè)未來(lái)會(huì)沿著傳統(tǒng)集成電路行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，將逐步走向設(shè)計(jì)與制造相分離的模式。MEMS產(chǎn)業(yè)鏈上游MEMS設(shè)計(jì)企業(yè)與中游純MEMS 代工企業(yè)合作分工的商業(yè)模式將成為主流。
由于中國(guó)MEMS行業(yè)起步較晚，研發(fā)、設(shè)計(jì)和工藝積累薄弱，多數(shù)中國(guó)本土企業(yè)缺乏自主化能力，因此采用外購(gòu)芯片封測(cè)模式為主。
傳感器芯片供應(yīng)商多數(shù)為博世、英飛凌和恩智浦等國(guó)際企業(yè)，占據(jù)中國(guó)市場(chǎng)近90%的份額，影響中國(guó)MEMS行業(yè)健康發(fā)展。
除科研院校外，采用IDM模式的中國(guó)本土MEMS企業(yè)較少，且該模式需龐大的生產(chǎn)線投資，投資周期長(zhǎng)，為企業(yè)帶來(lái)資金占用風(fēng)險(xiǎn)，不利于企業(yè)快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
對(duì)仍于初步發(fā)展階段的國(guó)內(nèi)MEMS行業(yè)而言，在該模式下本土MEMS設(shè)計(jì)企業(yè)可輕資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，無(wú)需大量生產(chǎn)設(shè)備等固定資產(chǎn)投入，投資周期短。生產(chǎn)制造交由專業(yè)代工企業(yè)可提升傳感器設(shè)計(jì)企業(yè)的產(chǎn)品市場(chǎng)化速度，利于企業(yè)快速完成產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)積累。
2、產(chǎn)品形式：將向著微型化、集成化、低功耗化、智能化的方向發(fā)展
（1）微型化。微型化不可逆，MEMS向NEMS演進(jìn)。與MEMS類似，NEMS（納機(jī)電系統(tǒng)）是專注納米尺度領(lǐng)域的微納系統(tǒng)技術(shù)，只不過(guò)尺寸更小。
而隨著終端設(shè)備小型化、種類多樣化，MEMS向更小尺寸演進(jìn)是大勢(shì)所趨。MEMS傳感器產(chǎn)品的下游應(yīng)用，尤其是消費(fèi)電子領(lǐng)域，對(duì)產(chǎn)品輕薄化有著較高的要求?；谙掠慰蛻舻男枨?，MEMS傳感器也需要相應(yīng)地不斷縮小成品的尺寸。
為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，MEMS傳感器生產(chǎn)廠商一方面需要改進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在保證產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)上縮小MEMS傳感器封裝后的尺寸，另一方面，也需要縮小傳感器芯片的尺寸。
在單片晶圓的尺寸固定的情況下，設(shè)計(jì)的芯片越小，所能產(chǎn)出的芯片數(shù)量就越多，MEMS傳感器芯片的成本也能夠得到有效降低。
因此，在保證產(chǎn)品性能達(dá)到客戶需求的前提下，不斷縮小產(chǎn)品尺寸、降低產(chǎn)品成本是MEMS行業(yè)的重要發(fā)展趨勢(shì)之一。
（2）集成化。傳感器呈現(xiàn)多項(xiàng)功能高度集成化和組合化。由于設(shè)計(jì)空間、成本和功耗預(yù)算日益緊縮，在同一襯底上集成多種敏感元器件、制成能夠檢測(cè)多個(gè)參量的多功能組合MEMS傳感器成為重要解決方案。
MEMS集成化主要包括兩種：一種是傳感器與作為信號(hào)調(diào)理電路的ASIC芯片集成，另一種是多種類型傳感器及器件集成。
隨著 MEMS器件需求的增加和集成工藝的成熟，基于與ASIC芯片集成帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)，傳感器與ASIC芯片封裝為一體的現(xiàn)象將日益普遍。
通過(guò)與ASIC芯片集成，MEMS傳感器不僅提高了數(shù)據(jù)可靠性，傳感器所需配套器件數(shù)量亦相應(yīng)減少，傳感器的尺寸、重量、功耗和成本得到減小和降低，為生產(chǎn)滿足下游應(yīng)用的批量化、高可靠性、低成本的傳感器提供條件。
隨著設(shè)備智能化程度的不斷提升，單個(gè)設(shè)備中搭載的傳感器數(shù)量也逐漸增加，通過(guò)多傳感器的融合與協(xié)同，提升了信號(hào)識(shí)別與收集的效果，也提高了智能設(shè)備器件的集成化程度，節(jié)約了內(nèi)部空間。
（3）低功耗化。傳感器低功耗化需求日趨增加。隨著物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用對(duì)傳感需求的快速增長(zhǎng)，傳感器使用數(shù)量急劇增加，能耗也將隨之翻倍。
降低MEMS功耗，增強(qiáng)續(xù)航能力的需求將會(huì)伴隨傳感器發(fā)展的始終且日趨強(qiáng)烈。
（4）智能化。加入信號(hào)處理功能，實(shí)現(xiàn)智能化?，F(xiàn)代傳感器作為電子產(chǎn)品的感知中樞，通過(guò)加入微控制單元和相應(yīng)信號(hào)處理算法，還可以承擔(dān)自動(dòng)調(diào)零、校準(zhǔn)和標(biāo)定等功能，實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備的智能化。
3、MEMS封裝技術(shù)：將會(huì)向著標(biāo)準(zhǔn)化演進(jìn)
根據(jù)封裝行業(yè)巨頭Amkor 公司的觀點(diǎn)，MEMS的整合正在向標(biāo)準(zhǔn)化、平臺(tái)化演進(jìn)。從之前眾多分散復(fù)雜的封裝形式（Discrete Packaging）逐漸演化到以密封模壓封裝（Overmolded）、集成電路便面裸露封裝（Exposed Die Surface）、空腔封裝（Cavity Package）這三種載體為主的封裝形式。MEMS模塊平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化意味著更快的反應(yīng)速度。
與此同時(shí)，隨著下游最重要的應(yīng)用場(chǎng)景物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，MEMS在IOT平臺(tái)的產(chǎn)品未來(lái)會(huì)逐漸演化到SIP封裝就顯得尤為重要。
往往單個(gè)MEMS 模塊會(huì)集成包括MCU（Microcontroller Unit）、RF模塊（Radio Frequenc，例如藍(lán)牙，NB IOT發(fā)射模塊）和 MEMS傳感器等多個(gè)功能部分。系統(tǒng)級(jí)的封裝帶來(lái)的同樣是快速響應(yīng)速度和及時(shí)的產(chǎn)品更新?lián)Q代。
