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产业观察 | MEMS传感器产业分析及典型企业钻研

文章起源:新宝GG工厂  |  颁布功夫:2024-06-25  


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      MEMS传感器是指Micro-Electro-Mechanical Systems(微机电系统)传感器的缩写,是利用微纳技术造作的一种集成式传感器。这种传感器将微机电系统技术与传感器技术结合在一路,使传感器在微尺度上拥有微型化、集成化和多职能化的特点。MEMS传感器能够用来感测和丈量一系列物理量,蕴含压力、加快率、角快率、温度、湿度等。其重要工作道理是通过微幼结构感应所受到的表部力或物理量变动,而后将这些变动转化为电信号输出,从而实现对物理量信息的检测和传输。
      由于其微型化和集成化的特点,MEMS传感器拥有体积幼、功耗低、响应快率快和成本低蹬着点,宽泛利用于消费电子产品、智能手机、汽车电子、医疗设备、工业自动化等领域。其高度集成的结构设计使得MEMS传感器能够实现多职能化,例如在智能手机中同时实现加快率计、陀螺仪和磁力计等职能。从利用场景来看,MEMS传感器种类极多,可利用于物理、化学、生物等领域信号的探测,较为常见的种类有加快率传感器、惯性传感器、压力传感器、MEMS陀螺仪以及MEMS麦克风等。目前MEMS传感器在消费电子、医疗、汽车电子以及工业蹬爪用领域占比最高,别离占据41.8%、28.1%、16.7%和9.1%。

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      MEMS是多学科交叉的复杂系统,其产业链类似于传统半导体产业,整个产业链涉及设计、造作、封装测试、软件及利用规划环节。MEMS产业链的上游掌管MEMS器件设计、资料和出产设备供给,中游出产造作出MEMS器件、下游使用MEMS器件造作终端电子产品。
      大部门MEMS行业的重要厂商是以Fabless为主,例如楼氏、HP、佳能等。同时,平行的也有IDM厂商垂直参加到整条产业链的各个环节,好比Bosch、ST等都建有自己的晶元代工出产线。
      MEMS设计,作为MEMS的主题门槛之一,由于其fabless的轻资产个性,及其主题门槛,国内公司投资较为积极。国内有多多比力驰名的Fabless,例如海思半导体、展讯、RDA、全志科技、国民技术、澜起科技等等。
      MEMS造作目前重要分为三类,纯MEMS代工、IDM企业代工和传统集成电路MEMS代工。MEMS器件依赖各类工艺和很多变量,只有经过多年的工艺改进及测试,MEMS器件能力真正被商品化。研发团队通常必要大量功夫来搜索有关工艺及资料物理个性方面的资料。利用单一资料(如多晶硅)造得的器件可能必要凭据多晶硅的起源及沉积步骤来象征工艺中的变动。因而每一种工艺都必要持久、大量的数据来不变一个工艺。
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图   MEMS产业链企业散布图

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      MEMS传感器是整个MEMS市场的主力军,占比约为74%。据数据显示,近几年我国MEMS传感器市场规模增快均维持在20%左右,并且到目前已经成为全球MEMS市场发展最快的地域。2021年我国MEMS传感器市场规模达838亿元,同比增长18.9%。
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图 MEMS传感器市场情况

      国内MEMS公司在交易规模、技术水平、产品结构、与国表有显著差距,60%-70%的设计产品集中在加快率计、压力传感器等传统领域。国内MEMS企业规 ;瓜喽越嫌,单个企业较少丰年销售额超过1亿美金。中高端传感器的进口比例达80%,传感器芯片的进口比例更高达90%,凸显了本土中高端传感器技术和产业化的落后。
      随着5G网络及之后通讯网络数据传输快率和承载能力的进一步提高,边缘端设备感知能力的市场需要能力进一步有效产生,而MEMS器件的低功耗、一致性高以及微幼型化极大地符合了这一需要,更多新兴的MEMS器件需要以及现有MEMS器件的全新利用场景将在将来10年内持续产生。
      传感器是物联网的主题数据入口,物联网的发展带头智能终端设备遍及,推动MEMS需要量增长。据全球移动通讯系统协会GSMA统计和预测,2019年全球物联网设备数量为120亿台,预计到2025年将增长至246亿台,2019年到2026年将维持12.7%的复合增长率。

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     (一)产品自供能化与集成化
      传感器低功耗及自供能需要日趋增长。随着物联网蹬爪用对传感需要的急剧增长,传感器使用数量急剧增长,能耗也将随之翻倍。降低传感器功耗,选取环境能量网络实现自供能,加强续航能力的需要将会伴随传感器发展的始终,且日趋强烈。另表,MEMS传感器出现多项职能高度集成化和组合化的趋向。由于设计空间、成本和功耗预算日益收缩,在统一衬底上集成多种敏感元器件、造成可能检测多个参量的多职能组合MEMS传感器成为沉要解决规划。
     (二)智能化及边缘推算持续提升
      软件正成为MEMS传感器的沉要组成部门,随着多种传感器进一步集成,越来越多的数据必要处置,软件使得多种数据融合成为可能。MEMS产品发展必将从系统利用的界说起头,开发拥有软件融合职能的智能传感器,推进人为智能在传感器领域更辽阔的利用。
     (三)利用场景不休拓展
      在生物医药领域的利用:我国的生物医药领域使用MEMS传感器的频率较高,重要可用于临床化验、健全指数的检测等多项内容。使用的MEMS传感器重要为压力传感器、微型流体传感器等多种系统。在生物医疗利用方面,MEMS传感器还可染指得手术之前来阐扬职能,从而降低术中所形成风险,为提高手术的成功率提供沉要的保险。
      在航空航天领域中的利用:MEMS传感器可能在航空航天领域拥有更为梦想的利用远景,不只可将其装置在飞机的主题部门,同时还可凭据装置地位来执行更为精准的操作,提高节造的精准性。此表,MEMS传感器还可用于对宇宙的索求,将其植入到探测设备中,可实现数据的传输,辅助实现拍摄的工作内容。

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表:全球MEMS厂商销量排行2019-2021年

排名

2021年

2020年

2019年

1

ROBERT BOSCH(博世)

ROBERT BOSCH(博世)

BROADCOM(博通)

2

BROADCOM(博通)

BROADCOM(博通)

ROBERT BOSCH(博世)

3

QORVO(威讯结合)

QORVO(威讯结合)

STIMICROELECTRONICS(意法半导体)

4

STIMICROELECTRONICS(意法半导体)

STIMICROELECTRONICS(意法半导体)

TEXAS INSTRUMENTS(新乡仪器)

5

QUALCOMM(高通)

TEXAS INSTRUMENTS(新乡仪器)

QORVO(威讯结合)

6

TDK(东电化)

歌尔微

HEWLATT PACKARD(惠普)

7

TEXAS INSTRUMENTS(新乡仪器)

HEWLATT PACKARD(惠普)

KNOWLES(楼氏)

8

歌尔微

KNOWLES(楼氏)

NXP恩智浦

9

HEWLATT PACKARD(惠普)

TDK(东电化)

歌尔股份

10

INFINEON TECHNOLOGIES(英飞凌)

INFINEON TECHNOLOGIES(英飞凌)

TDK(东电化)

表:国内典型企业介绍

公司简称

新宝GG简介

歌尔微

2004年,公司业务沉组前身歌尔股份成立了MEMS研发团队,2009年,歌尔股份起头与英飞凌合作把握24项主题技术,获得了授权专利1,562项,其中发现专利367项(含境表发现专利107项)。2011年初次进入苹果供给链并量产出货。首款搭载自研芯片MEMS声学传感器实现量产,声学传感器市场份额达32%,最新募投项目可实现3.33亿只微系统模组、年产MEMS传感器11.5亿颗、年产MEMS声学传感器12亿颗、产品的出产能力。

瑞声科技

公司在消费电子行业提供微型声学器件(蕴含多种微型扬声器模组、扬声器、受话器及微机电系统麦克风)供给商职位的同时,公司亦提供涉及多个分部的综合解决规划,蕴含触控马达、无线射频结构件及光学器件,最新信息显示公司将进军智能座舱和智能驾驶领域布局车规级传感器。

敏芯股份

“中国MEMS芯片第一股”。把握多品类MEMS芯片设计和造作,产品线蕴含MEMS麦克风、MEMS压力传感器和MEMS惯性传感器(自研基于PMUT的超声波ToF惯导,子公司中宏微宇陀螺仪和惯导)。MEMS传感器芯片设计、晶圆造作、封装和测试等各环节都占有自主研发能力和主题技术,同时可能自主设计为MEMS传感器芯片提供信号转化、处置或驱动职能的ASIC芯片,并实现了MEMS传感器全出产环节的国产化。

芯动联科

高机能MEMS惯性传感器主题肠能指标达到国际先进水平,复杂环境下适应性强。高机能MEMS陀螺仪拥有幼型化、高集成、低成本的优势,有力推动了MEMS陀螺仪在高机能惯性领域利用于工业出产、工业设备监测与守护、无人系统导航与节造、海洋监测、形象预报、水上水下无人设备导航与节造、石油勘探、丈量与测绘、桥梁监测、地质勘探、灾情预警,为用户实现导航定位、姿势感知、状态监测、平台不变等多项利用职能。产品重要为电容式MEMS加快率计,ASIC芯片能够实现微幼电容检测,使陀螺仪拥有较高的活络度,拥有优越的正交误差抑造能力、抗振动个性以及温度个性。

赛微电子

公司发源于军用导航业务和航空电子导航业务,2016年公司获得瑞典MEMS代工领域龙头瑞士Silex控股权,在北京建设8寸Fab3量产工厂,代工产品覆盖硅基麦克风、惯性传感器、微透镜、微流控、射频滤波器、硅光代工等,布局GaN资料与器件业务,服务客户蕴含全球DNA/RNA测序仪巨头、光刻机巨头、网络通讯和利用巨头以及工业和消费细分行业确当先企业等,在全球纯MEMS代工厂商排名中稳居前五,前期量产工艺重要为硅麦、电子烟开关、FBAR/BAW滤波器,目前已布告的战术合作客户蕴含硅麦的通用微、滤波器的武汉敏声以及国际头部Lidar客户等。通辽8英寸GaN表延晶圆产线,一期产能(5000片/月)


    (文字:新宝GG工厂 产业推进中心    编纂:卢晔    审核:娄雪松

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