中国十大名表排行2025(揭露中国MEMS产业现状:落

奇闻趣事 2025-08-19 03:31www.sylatron.cn大明星网

深度解析:中国MEMS传感器行业的现状、挑战与未来

本文源自“叨叨战地笔记”,由芽芽爸倾力撰写。文章内容丰富、数据详实,涵盖了行业现状、政策环境、产业链、市场情况、商业模式、竞争环境、龙头公司以及发展趋势等多个方面的深度分析。

文章指出,国内MEMS厂商的产品种类相对单一,中高端MEMS产品和部件进口占比高达80%,传感器芯片的进口率更是达到了惊人的90%。本土企业的传感器产品毛利率远低于国际企业,而射频类MEMS器件已成为制约我们发展的关键技术。消费电子市场占据了MEMS行业的绝大部分份额,凸显了我们在传感器技术领域的挑战。

想要全面了解中国MEMS传感器行业,这篇文章绝对不容错过。文章不仅正视了与国际同行之间的巨大差距,也为我们指明了超越的方向。强烈推荐给所有对中国MEMS传感器行业感兴趣的伙伴们,收藏分享更有助于知识的传播。

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本文内容全面,可以按照以下大纲来阅读所需内容:

一、揭开面纱:行业现状解析

一探究竟:什么是MEMS?

发展脉络:国内外MEMS产业的脚步

产品分类:细致入微地了解各类MEMS产品

二、政策环境分析:把握行业脉搏

国家法规与政策:为行业发展保驾护航

行业标准和规范:为产业稳步前行提供指引

三、产业链全景:深入了解MEMS的每一个环节

MEMS研发设计:创新之源,技术之魂

生产制造:将理论转化为实体的关键环节

封装测试:保证产品质量的重要步骤

系统集成应用:实现技术与市场的桥梁

四、市场洞察:看MEMS如何舞动风云

市场规模:全球及中国市场的对比

市场结构:深入解析各领域及产品的市场份额

五、商业模式探索:看MEMS企业如何立足市场

外购芯片封装测试:灵活应对市场需求

Fabless模式与IDM模式:企业如何抉择与布局

六、竞争环境:揭示行业内外的竞争态势

竞争格局:全球及国内市场的排名变化

七、龙头企业的风采:解析行业内领军企业的成功之道

优秀企业名单及解析。详细解读各领域内领军企业的优势与特色。

八、未来趋势:预测MEMS的发展方向

商业模式创新:如何打破传统,探索新的盈利点

产品发展趋势:微型化、集成化等方向的深度解读

MEMS封装技术的未来走向。

附录国内MEMS各细分领域优秀企业名单及其独特之处。以便读者进一步深入了解与研究。 着重介绍一下基本定义部分以吸引读者兴趣并加深理解。 微型化的世界触手可及!让我们一同走进这个神奇的领域——MEMS全称Micro Electro Mechanical System即微机电系统它是微电子与精密机械结合发展的工程技术能够在缩小到毫米或微米级的电子机械系统中展现出惊人的功能让我们跟随作者一同走进这个精彩的领域感受科技的魅力吧!探索微机电系统(MEMS)的世界:传感器与执行器的技术演进

在科技日新月异的时代,微机电系统(MEMS)作为微电子技术与机械工程相结合的产物,已经引起了广泛的关注。特别是在微型传感器、芯片等高精尖产品的生产中,MEMS技术发挥了至关重要的作用。本文将带你深入了解MEMS及其核心组件的工作原理,并探讨其发展阶段。

一、核心术语解读

1. MEMS:是微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems)的缩写。这是一种在微米范围内操作的微细加工工业技术,融合了微电子、材料、力学、化学和机械学等多个学科领域。其产品特点包括体积小、重量轻、成本低、功耗低等。

2. MEMS传感器与执行器:传感器是将环境信号转换为电信号的半导体器件。而MEMS传感器则是采用MEMS技术制造的传感器。而MEMS执行器则是将电信号转化为微动作或微操作的器件。

3. ASIC芯片:在MEMS传感器中,ASIC(专用集成电路)芯片负责为MEMS芯片供应能量,并将信号变化转换为电信号。

4. 晶圆、裸片与封装:晶圆是制作硅半导体集成电路或MEMS器件和芯片的硅晶片;裸片是晶圆经过切割测试后未经封装的芯片;封装则是将芯片转化为最终产品的过程。

二、全球MEMS传感器的发展历程

自上世纪90年代至今,全球MEMS传感器的发展经历了三个阶段。首先是汽车电子化浪潮,点燃了MEMS传感器的需求;接着是消费电子浪潮,推动了MEMS传感器的多样化发展;而最近的物联网及人工智能浪潮,带动了MEMS传感器的单品放量及软硬协同化发展。与此众多市场调研及战略咨询机构,如Yole Development和赛迪顾问等,一直密切关注并报告这一领域的最新动态。

三、MEMS传感器的工作原理及构成

MEMS传感器主要由MEMS芯片和与之配套的ASIC芯片构成。其工作原理为:MEMS芯片采用半导体加工技术在硅晶圆上制造微型电路和机械系统,将接收的外部信号转化为电容、电阻、电荷等信号变化。ASIC芯片则将上述信号变化转化成电学信号。最终,芯片经过封装保护,引出信号,实现外部信息获取与交互的功能。

四、展望未来

随着科技的不断发展,MEMS传感器与执行器将在更多领域发挥关键作用。其操作精度高、体积小、功耗低等特点,使其在微型器械、智能家居、医疗设备等领域具有广泛的应用前景。随着物联网和人工智能的快速发展,MEMS传感器和执行器的需求将不断增长,其技术也将不断创新和发展。

图表4揭示了全球MEMS传感器的发展历程,这一信息来源于敏芯股份招股说明书。

一、国外MEMS产业的发展轮廓

近年来,受益于多个市场的蓬勃发展,如汽车电子、消费电子、医疗电子等,MEMS行业呈现迅猛的发展势头。据研究机构的预测,2019年全球MEMS市场总规模达到了约115亿美元。

在全球视野下,消费电子仍是MEMS行业的领军市场,占比超过60%。受益于智能家居、智能手机和可穿戴设备等领域的蓬勃发展,国外企业自上世纪90年代就开始涉足MEMS领域,大多数半导体制造公司也从事MEMS的生产和加工。例如博世、德州仪器、模拟器件等公司在MEMS传感器设计和研究领域处于前沿地位。

展望未来,随着终端用户对传感器感测多个物理信号的需求不断增长,MEMS产品将朝着微型化、集成化、智能化的方向发展。全球MEMS产业的重心也在逐渐向亚太地区转移。

二、国内MEMS的发展概况

相较之下,国内MEMS产业在2009年后才逐渐起步。尽管在国家政策的鼓励下,长三角和京津冀地区已建立了完整的产学研布局,但国内企业在营业规模、技术水平、产品结构等方面与国外的差距仍然显著。

国内有超过200家的MEMS传感器制造企业,大多为初创的中小型企业。这些企业的产品种类较为单一,且主要集中在长三角地区,占比超过50%。国内高端MEMS产品和部件高度依赖进口,传感器芯片的进口率甚至达到了90%。在汽车电子、消费电子等主要应用市场,国内企业的竞争力明显不足,国际企业占据了80%以上的市场份额。这也导致了本土企业的生产成本远高于国际企业,产品毛利率较低。

三、MEMS产品的分类

发展至今,MEMS产品主要分为传感器和执行器两大类。其中,传感器是用于探测和检测各种现象和信号的器件,而执行器则是用于实现机械运动、力和扭矩等行为的器件。从市场结构来看,MEMS产品以传感器为主。

MEMS传感器的种类繁多,根据测量量的不同,可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类。这些传感器又有许多细分类别,如压力传感器、加速度传感器、微机械陀螺仪等。

全球MEMS传感器产业在持续发展中呈现出多变的景象。随着技术的不断进步和市场的不断扩大,这一领域将迎来更多的机遇和挑战。二、政策环境深度解析

在华夏产业研究院的图表5中,我们可以清晰地看到MEMS的分类。随着科技的飞速发展,国家政策层面也在积极推动MEMS传感器等先进传感器的产业化进程。在此背景下,一系列相关法规和政策陆续出台,旨在引导行业健康有序发展。

(一)国家法律法规及政策动向

近年来,国家高度重视MEMS传感器行业的创新发展,通过制定和实施一系列法律法规和政策措施,为行业提供了强有力的政策支持。这些政策不仅涵盖了技术研发、生产制造、市场推广等各个环节,还包括了人才培养和团队建设等方面,全方位地推动了行业的发展。

(二)行业相关标准及规范的建立

为了引导中国MEMS传感器行业规范化发展,中国发布了一系列国家级行业标准,为行业的稳步发展提供了基础标准指导。其中,《GB/T26111-2010微机电系统(MEMS)技术术语》的发布,明确了MEMS领域的术语和定义,为行业的技术交流和合作提供了基础平台。而《GB/T32817-2016半导体器件微机电器件MEMS总规范》的出台,则为中国MEMS传感器行业向国际领域拓展提供了有力的规范支持。

这一系列的规范和标准不仅涵盖了MEMS传感器的设计、制造、封装、测试等各个环节,还注重与国际标准的对接和融合,为中国MEMS传感器行业的国际化进程提供了坚实的基础。这些规范和标准的实施,将促进中国MEMS传感器行业的健康发展,提升行业整体竞争力,为行业的可持续发展注入新的动力。

图表7:行业主要标准概览

序号 标准编号 标准名称 备注

1 GB/T 26111-2010 微机电系统(MEMS)技术术语 国家标准

2 GB/T 32817-2016 半导体器件微机电器件MEMS总规范 国家标准

3 GB/T 32814-2016 基于SOI硅片的硅基MEMS制造工艺规范 国家标准

4 GB/T 38447-2020 微机电系统(MEMS)技术中MEMS结构共振疲劳试验方法 国家标准

5 GB/T 38341-2019 微机电系统(MEMS)技术下MEMS器件可靠性综合环境试验方法 国家标准等。这些数据来源于全国标准信息公共服务平台。

在深入研究这些标准的我们不禁要对微机电系统(MEMS)的工艺和技术赞叹不已。MEMS工艺将传统机械系统的部件微型化,利用半导体加工技术将微型机械系统和集成电路固定在硅晶圆上,为各种应用场景定制特殊的封装形式,并最终切割组装形成硅基换能器。这种技术的优势在于其微型化、重量轻、功耗低、成本低以及多功能性。通过微纳加工工艺,可以实现批量制造、封装和测试。

更深入地了解MEMS产业链,我们会发现它是由一系列紧密合作的企业构成,包括芯片设计企业、晶圆制造厂商、封装测试厂商和终端应用企业。芯片设计企业专注于MEMS芯片及其产品结构的设计,完成设计后交给第三方晶圆厂生产制造出MEMS芯片。这些芯片经过封装测试后,被广泛应用于消费电子、汽车、医疗和工控等领域。这一产业链展示了从设计到生产,再到应用的全过程,凸显了微机电系统在当代科技产业中的核心地位。这一领域的发展潜力巨大,对科技产业的发展具有深远影响。在MEMS行业中,除了专注于各环节的专业厂商外,还存在如博世、意法半导体等大型IDM厂商。这些企业实力非凡,能够独立完成芯片设计、晶圆制造、封装测试等核心研发和生产环节。

(一)MEMS研发设计

MEMS的研发设计是一项融合了基础理论、制备工艺、应用技术等多领域的综合性工作。它还涉及到与其他技术如通讯技术、计算机技术的结合,以及新兴学科和前沿技术的分析应用。在MEMS产品的设计中,有三个主要任务紧密交织:机电和结构设计、工艺流程设计,以及包括封装和测试在内的设计验证。

其中,机电和结构设计涵盖有限元分析(FEA)建模和传感器版图结构设计。这一环节的实现,依赖于国际MEMS EDA软件企业提供的仿真模拟分析和建模设计软件。中国MEMS传感器行业虽然起步较晚,但正在积极追赶,不过尚缺乏成熟的、商业化的、为MEMS设计提供辅助的本土EDA软件供应商。

工艺设计是另一个关键环节,主要为MEMS传感器制作工艺设计。由于复杂的极微小型机械系统的存在,芯片设计和工艺研发必须紧密配合。制造端的工艺路线对芯片的设计路线产生决定性影响,同时芯片的设计又需要适应制造端的工艺模块。不同传感器类型的机械特性差异显著,使得一种工艺路线通常只能对应一种传感器,凸显出MEMS传感器生产工艺的高度定制化特点。

封装测试设计同样重要,包括封装形式设计和测试系统设计。由于MEMS传感器种类多、应用广,企业需要为传感器封装形式和测试系统做出定制化设计。相比半导体集成电路封装,MEMS传感器封装更为复杂,需考虑更多因素,如外部因素对传感器可靠性的影响。选择合适的封装结构和材料,保护传感器免受外部环境干扰是这一环节的关键。

(二)MEMS生产制造

尽管MEMS与IC工艺有一定的相似性,但两者在本质上存在显著差异。与大规模集成电路产品采用标准的CMOS生产工艺不同,MEMS制造对半导体加工技术的先进程度并不敏感。这是因为MEMS传感器芯片本质上是极微小化机械系统和集成电路的集合体,其生产工艺具有高度的定制化特点。除了突出的设计能力外,MEMS传感器厂商还需具备开发不同传感器芯片生产工艺的能力。掌握自主知识产权的传感器设计企业在市场竞争中具有显著优势。

从研发到生产,MEMS行业都展现出高度的技术复杂性和定制化特点。这不仅要求企业具备卓越的技术实力,还需要不断适应市场需求的变化,持续创新,以保持其在激烈的市场竞争中的优势地位。从微观电子机械系统(MEMS)的制造到封装测试,这一领域涵盖的工艺和技术之深之广令人叹服。让我们深入探讨一下这个领域的各个方面。

一、关于MEMS制造环节

在微观电子机械系统(MEMS)的制造过程中,主要可以分为三大环节:纯MEMS代工、IDM企业代工和传统集成电路MEMS代工。当前,全球有许多知名的企业涉足这一领域,如意法半导体、索尼、德州仪器等。而在国内,华虹宏力、上海先进半导体等企业也具备了一定的MEMS生产能力。

二、关于工艺与研发

国内第三方半导体制造企业在成熟的MEMS传感器工艺模块方面还存在普遍缺乏的情况。这意味着,如果国内MEMS厂商需要利用这些资源,必须进行全面研发,包括晶圆制造、晶圆测试、封装、成品测试等各个环节。这也凸显了研发的重要性,因为只有经过多年的工艺改进及测试,MEMS器件才能真正被商品化。研发团队需要投入大量时间和精力来搜索并验证相关的工艺及材料物理特性。每种MEMS产品都对应一种独特的工艺,其中涉及的工艺技术和变量众多。

三、关于MEMS工艺与集成电路工艺的比较

全球MEMS加工工艺主要的技术途径有三种:以美国为代表的硅基微加工技术、以德国为代表的LIGA技术以及以日本为代表的精密加工技术。这三种技术在工艺上各有特色,其中涉及到的工艺名称如双面光刻技术、干法(腐蚀技术)、湿法(腐蚀技术)、牺牲层技术等,在MEMS制造中都有广泛的应用。

四、关于MEMS封装测试

在MEMS行业中,封装测试是一个至关重要的环节。目前,参与这一环节的企业主要包括传统半导体集成电路封装测试代工企业和传感器设计企业。MEMS封装通常分为芯片级封装、器件级封装和系统级封装三个层次,其复杂性和成本比重逐渐增大。通常,封装的成本会超过产品成本的大半,甚至超过七成。为了降低研发到市场的导入成本并形成大规模的批量生产,整合MEMS产品的封装形式已经成为各大OSAT封装厂商热衷于思考和探索的课题。

在测试MEMS产品时,由于其非标准化的特性尤为显著,需要为不同的产品施加特定的激励。例如,对于加速度计和陀螺仪等,必须借助多轴转台、振动台、冲击台等设备来施加转动和震动激励。而在硅麦克风的测试中,则需要消声腔、标准声源等外部设备的辅助来提供声源激励。甚至对于同类传感器,其测试方法和流程也可能因内部构造和工作原理的不同而有所区别。比如,普通加速度计与基于热对流原理的加速度计,以及电容式和压电式MEMS麦克风,它们的测试设备和流程就各不相同。

正因为这种个性化的测试需求,多数MEMS厂商会选择针对自家产品的特性和原理,设计和搭建个性化的测试装备和环境,这无疑在一定程度上增加了产品的成本。

在MEMS传感器产业链中,应用集成环节占据着举足轻重的地位,大致可分为三类。第一类是由MEMS传感器生产厂商提供解决方案,这些厂商往往也可称为解决方案提供商。他们提供的解决方案通用性强,能更充分地发挥产品性能,同时具备灵活性和轻度定制化的特点。例如,应用美盛Firefly移动解决方案,终端厂商仅需简单调整内部软件即可将其应用于整机产品,实现即插即用。

第二类解决方案则由应用厂商自行集成,这类方案的特点是专注于特定领域,研发成本较高,产品研发周期也相对较长。例如,康明斯会对外采购压力、流量等传感器,用于生产汽车发动机、涡轮增压器等。

第三类则是垂直整合厂商的集成,这类应用的集成度极高,专为自家应用设计,通常属于高精尖领域。例如,GE会为其旗下的航空、发电、运输等业务自行生产专用传感器。

从市场规模的角度来看,全球MEMS行业正在经历快速的发展。根据Yole Development的统计预测,2020年全球MEMS市场规模已达到121亿美元,预计到2025年将达到182亿美元,呈现出稳健的增长态势。尤其在中国,受益于智能手机、平板电脑等消费电子产品的稳定增长,MEMS市场同样蓬勃发展。

在应用领域方面,MEMS产品在消费电子、汽车电子、工业、通信、医疗、国防和航空等领域都有广泛的应用。其中,消费电子产品市场占比最大,达到了58.92%,这主要得益于智能手机的普及以及未来5G技术的广阔应用前景。

随着技术的不断进步和市场的持续扩大,MEMS行业的前景十分广阔。不同类型的MEMS产品将不断涌现,为各个领域的发展注入新的活力。在全球微电子机械系统(MEMS)市场中,汽车电子领域占据了举足轻重的地位,市场占比达到了16.78%。这一成就的取得,主要得益于汽车安全和智能化需求的日益增长。

(图表14展示了全球不同领域MEMS市场的预测价值,单位以亿美金计,数据来源为Yole Development的2020年报告。)

消费电子是当前全球MEMS行业最大的应用市场,其在整个MEMS行业的市场规模占比正在持续攀升。这一领域广泛应用了射频MEMS、微型麦克风、压力传感器、加速度计、陀螺仪等MEMS产品,尤其在以智能手机、平板电脑为代表的消费电子产品中。

在2017年,消费类产品的出货规模在整体MEMS市场中的占比超过了50%。随着消费电子产品种类和数量的增长,以及设备智能化程度的提升,对MEMS产品的需求也在不断增加。预计到2023年,消费类MEMS产品将占据整个MEMS行业60%以上的市场空间。

除了主流消费电子产品,如智能手机、平板电脑和笔记本电脑,新兴应用领域如智能家居和可穿戴设备也广泛使用了MEMS传感器产品。例如,智能手表配备了MEMS加速度计、陀螺仪、微型麦克风和脉搏传感器,而VR/AR设备则采用MEMS传感器来精确测定头部转动的速度、角度和距离。

汽车电子是MEMS产品的另一重要应用领域,也是仅次于消费电子的第二大市场。在该领域,压力传感器和惯性传感器是最常用的MEMS产品。随着汽车智能化趋势及安全标准的提高,MEMS传感器在汽车行业的应用越来越广泛。

在工业与通信领域,也存在广阔的新兴传感器应用空间。常见的工业与通信类 MEMS 器件包括压力传感器、非制冷红外探测仪等。随着《中国制造 2025》等相关产业规划的发布实施,“智能制造”已经成为国家层面的发展战略,智能感知与控制相关产业作为智能制造的核心环节,将受益于制造产业的智能化升级。

探究MEMS技术在国防与航空医疗领域的应用

在科技日新月异的时代,微机电系统(MEMS)技术以其微型化、集成化的优势在众多领域崭露头角。让我们聚焦其在国防与航空医疗领域的应用,深入探讨其巨大的市场潜力。

在国防与航空领域,MEMS技术的应用规模日益扩大。其中,非制冷红外探测仪、陀螺仪、加速度计和压力传感器等市场规模最大的MEMS产品备受瞩目。近年来,惯性传感器以其独特的优势,在导航和军事用途中得到了广泛应用。其快速发展标志着MEMS技术在国防领域的地位日益重要。

而在医疗领域,随着科技的进步和医疗设备的升级,MEMS技术也发挥了重要作用。特别是在医疗电子领域,由于医疗设备的微型化和精准化需求,MEMS技术得到了广泛应用。例如,微型传感器、生物芯片等产品已经在医疗领域发挥了重要作用。它们可以帮助医生更准确地诊断疾病、监测病情和进行手术操作。这些应用不仅提高了医疗水平,也极大地提高了患者的治疗效果和生活质量。

从产品类型来看,射频类MEMS和压力传感器的市场容量最大。随着5G技术的普及和发展,射频类MEMS的市场需求将进一步增加。而惯性类传感器虽然被国际大厂垄断,但新兴产商仍有进入的机会。环境类传感器由于其独特的优势和应用前景,也备受市场关注。特别是在新冠疫情的背景下,红外测温类传感器的市场需求急剧增加。

值得一提的是,MEMS麦克风是MEMS市场中的一个重要细分领域。它由MEMS微电容传感器、微集成转换电路、声腔、RF抗干扰电路等组成。全球庞大的智能手机出货量推动了MEMS麦克风市场的增长。随着消费者对智能设备的需求不断增加,MEMS麦克风的市场前景十分广阔。它在消费电子领域的应用占据了主导地位,市场空间巨大。智能语音交互市场的火热也带动了国内MEMS麦克风市场规模的快速增长。

随着科技的进步和应用的拓展,MEMS技术在国防与航空医疗等领域的应用前景广阔。未来,随着技术的不断进步和市场的不断扩大,我们期待更多的创新和应用涌现出来,推动整个行业的快速发展。在探讨中国MEMS麦克风市场的我们不禁对另外两个重要的传感器领域——MEMS压力传感器和惯性传感器产生浓厚的兴趣。这些传感器正逐渐在各个领域展现其巨大的市场潜力。

让我们聚焦在MEMS麦克风市场。据赛迪顾问的数据,中国在2018年的MEMS麦克风市场规模已经攀升至31.3亿元的高峰,增速高达惊人的15.07%。预计在未来几年内,这一市场将持续保持强劲的增长势头,到2021年市场规模预计将达到惊人的47.9亿元。这种突飞猛进的增长不仅反映了我国制造业的强大实力,也表明了市场对于高质量声音技术的需求与日俱增。而在这个市场蓬勃发展的背后,还蕴含着巨大的创新潜力。

接下来,让我们转向另一领域——MEMS压力传感器。这是一个在汽车、消费电子、工业、医疗和航空等多个领域都有广泛应用的市场。当前,随着国家环保政策的不断收紧以及消费者对环保和安全意识的不断提高,汽车、消费电子等市场为压力传感器带来了更大的发展空间。全球压力传感器市场规模在稳步增长,预计将在不久的将来突破一定的市场价值。而在中国,随着技术的发展和市场的需求,MEMS压力传感器市场规模已经达到了数十亿元的规模,并预计在未来几年内继续保持稳定的增长趋势。值得一提的是,尽管全球MEMS压力传感器生产厂商仍以国外大型半导体企业为主,但随着本土企业的技术突破和市场拓展,国内的压力传感器市场将迎来更大的发展机遇。

让我们聚焦于惯性传感器这一领域。这种传感器主要被应用于消费电子和汽车领域。在消费电子产品中,惯性传感器可以实现众多便捷的功能,如屏幕翻转、游戏控制等。而在汽车领域,惯性传感器的应用则有助于提高汽车的安全性能。中国在这一领域的发展前景同样充满希望,据赛迪顾问的数据统计,中国MEMS惯性传感器的市场规模正在迅速扩大,未来三年增速将进一步提升。与许多其他高端技术产品一样,全球惯性传感器市场的主导者仍是国外的几家大型企业。但随着国内技术的不断进步和创新能力的增强,国内企业也有机会在这个市场中占据一席之地。

随着技术的不断进步和应用领域的拓展,中国MEMS市场正迎来前所未有的发展机遇。无论是麦克风、压力传感器还是惯性传感器,都有着巨大的市场潜力和发展空间。未来,我们有理由相信中国的MEMS产业将继续保持强劲的增长势头,为全球的技术发展做出更大的贡献。在探讨全球惯性传感器市场的我们不能不提及射频MEMS器件的崛起及其在相关领域的核心地位。据最新数据显示,全球射频MEMS器件市场在近几年呈现出爆炸式增长。

回溯至2017年,全球惯性传感器市场总规模已经颇具规模,合计市场容量达到35.31亿美元。预测至2023年,这一数字将突破40亿美元。在众多惯性传感器产品中,加速度计无疑是市场的翘楚,占据了整个MEMS惯性传感器市场规模的三分之一以上的份额。

射频MEMS器件,作为MEMS家族中的佼佼者,市场规模已从2019年的42亿美金飙升至2022年的101亿美金。这一飞跃式的增长得益于5G技术的普及,其对射频滤波器、射频开关的需求激增。其中,消费电子市场是这一增长的主要推动力。

在当前中美贸易战的背景下,射频类MEMS器件,尤其是滤波器器件,已成为关键技术。滤波器主要包括表面声波滤波器(SAW)和体声波滤波器(BAW)。遗憾的是,这一行业目前被国外企业高度垄断。SAW滤波器市场主要由日系厂商掌控,而BAW滤波器则是美系企业的天下。

接下来,我们来探讨一下国内MEMS传感器企业的商业模式。目前,国内企业主要采取外购芯片封测模式、垂直分工制造(Fabless)模式以及垂直整合制造(IDM)模式三种商业模式。

外购芯片封测模式是国内企业采用最广泛的一种商业模式。在这一模式下,企业主要采购海外设计好的芯片和其他配套芯片,完成传感器的封装和测试,最终将产品销售给下游客户。由于该模式技术门槛相对较低,许多本土企业在发展初期选择此路径。例如,歌尔股份和瑞声科技便是典型的代表。

Fabless模式与集成电路行业相似,国内企业主要负责器件设计和销售环节。在这一模式下,企业自主完成传感器设计,将制造和封测环节交给代工企业。该模式对技术门槛要求较高,但资金门槛相对较低。采用此模式的本土企业如北京元芯和苏州敏芯微等,能更专注于设计环节,并根据市场变化快速调整产品规划。

IDM模式与集成电路行业也十分相似。在IDM模式下,企业自主完成包括设计、制造、封装测试及销售等所有环节。由于这一模式对技术、资金和产业链整合能力的要求极高,因此采用的企业多为全球大型MEMS压力传感器企业。

该模式的显著劣势在于,企业需投入巨额资金,资产折旧摊销成本高昂。相比于Fabless企业,IDM企业对市场变化的反应较为迟钝,难以根据市场变化迅速调整产品规划。在MEMS压力传感器行业,随着器件制造和封装测试代工企业工艺技术的不断提升,行业内企业正逐渐倾向于采用Fabless模式。这种模式下,企业专注于核心技术环节,注重轻资产运营,以降低资金占用风险。

在探讨IDM和Fabless两种模式时,我们发现它们各有优势和劣势。对于IDM模式而言,其优势在于产能保障和工艺优势。在下游MEMS代工厂产能不足的情况下,IDM模式可以保证自身产品的供给。由于MEMS设计的核心在于工艺和经验积累,拥有自己的产线可以更快、更安全地将工艺实现。其劣势在于自建产线的产能利用率有待提高,且产线的研发及建设成本过高,折旧成本可能超过性能优势所带来的好处。

相比之下,Fabless模式的优势在于成本低、反应快,特别是在消费电子领域格外重要。通过委外代工,Fabless企业不需要承担设备折旧,盈利弹性更大。其劣势在于严重依赖代工厂,在行业景气度高时可能面临拿不到产能的问题。自营产品与代工业务存在本质冲突,可能引发知识产权风险。

在全球竞争格局中,Yole Development公布的2020年全球MEMS产品销售额TOP30企业排行榜显示了行业的集中程度。其中,“双博”效应显现,博世和另一家企业的营收大幅领先后续厂商,形成寡头现象。头部企业中,博世主打运动类MEMS产品,拥有自家的MEMS制造基地以优化制造成本。而博通则因射频类MEMS产品的快速普及而保持领先地位。颈部企业的产品多元化且竞争激烈,如QROVO定位在射频MEMS赛道,随着5G及智能手机的普及而快速崛起。意法半导体不仅提供多种MEMS产品,也为其他公司代工生产。老牌厂商如德州仪器正积极开拓新市场。来自中国的歌尔声学凭借MEMS声学传感器的高速发展成为了全球排名靠前的中国企业之一。总体来看,虽然各企业在不同的市场领域有生存空间,但MEMS市场仍被国外企业主导。

二、历年排名演变背后的故事

从历年的收入份额变化来看,早期市场上仅有TI和HP两大领军企业,它们分别以DLP光机和喷墨打印头产品独领风骚,其他企业规模较小,跟随其后。随着汽车工业和消费电子的飞速发展,Bosch和ST逐渐崭露头角。而智能手机的广泛普及以及未来5G的巨大需求,使得RF类企业Broad和Qorvo崛起并崭露头角,自2017年以来一直稳居市场前两名的位置。

对于排名靠前的几家企业而言,由于其庞大的体量,被视为大型MEMS公司,它们主要通过提高销售额来维持其排名。中型MEMS企业则通过丰富产品领域及应用来提升排名。而对于小型企业来说,占据大体量市场难度较大,其增长相对较慢。

七、龙头公司的深度剖析(一)MEMS设计(包括IDM)

歌尔股份(002241.SZ),一家以声学产品起家的公司,经过十余年的深耕,已经主动谋求转型。基于自身的声学优势业务,向传感器、可穿戴、AR/VR等领域积极拓展,不断完善其能力边界。公司逐渐放弃了低值的OEM业务,转型为ODM、JDM模式,向着声、光、电的方向前进,形成了“零件 成品”的发展战略。

目前,公司的业务主要分为三大品类:精密零组件、智能声学整机和智能硬件。智能声学整机业务占比最大,精密零组件和智能硬件也有相当的份额。精密零组件业务主要产品包括微型麦克风、微型扬声器、扬声器模组、天线模组、MEMS传感器等;智能声学整机业务主要产品则包括有线耳机、无线耳机、智能无线耳机、智能音响等。

瑞声科技(2018.HK),前身为常州远宇电子有限公司,主营音响器材领域。自1998年开始为全球领先手机厂商供货以来,公司不断扩展其业务范畴。2008年以来,作为声学器件的龙头供应商,公司陆续布局非声学业务,如今已成为产品横跨声学、光学、射频、马达的微型器件整体解决方案供应商。其MEMS微机电系统业务发展势头良好,主要产品MEMS麦克风市场份额稳定。

敏芯股份(688286.SH),一家以MEMS传感器研发与销售为主的半导体芯片设计公司。其主要产品线包括MEMS麦克风、MEMS压力传感器和MEMS惯性传感器。经过多年的技术积累和研发投入,公司在各环节都拥有了自主研发能力和核心技术。

汉威电子(300007.SZ),成立于1998年,于2009年在创业板上市。公司深耕传感器领域,主要产品包括气体传感器、压力传感器、温度传感器等。该公司通过自主培育和投资并购的方式进行横向整合,并着力研发智能传感器技术,是国内少有的掌握MEMS传感器技术的公司之一。

这些龙头企业通过不断创新和拓展,在MEMS领域取得了显著的成就。它们的发展轨迹和未来战略规划,值得我们深入研究和关注。在2018年,公司不断推动各类传感器产品的研发与创新,展现出了强大的技术实力和深厚的行业积累。以传感器业务为发展核心,公司深入探索物联网的下游应用领域,为广大领域提供全面而高效的解决方案。

物联网综合解决方案业务是公司的一大亮点,主要分为四大板块:物联网平台解决方案、智慧市政系统解决方案、智慧环保系统解决方案以及智慧安全系统解决方案。这四大板块构成了公司物联网综合解决方案的完整体系,为物联网领域的发展注入了强大的动力。

在专用集成电路、MEMS传感器及红外成像产品的设计与制造方面,睿创微纳表现出色。公司的产品涵盖了非制冷红外热成像MEMS芯片、红外热成像探测器、红外热成像机芯、红外热像仪及光电系统等多个领域,拥有先进的集成电路设计、传感器设计、器件封测、图像算法开发、系统集成等研发与制造能力。这些产品在及民用领域都得到了广泛应用,为公司的业务发展提供了强大的支撑。

士兰微作为以IDM模式为主要发展模式的综合型半导体产品公司,已经成功推出了一系列MEMS传感器产品。这些产品包括三轴加速度计、三轴地磁传感器、六轴惯性传感器、压力传感器、光传感器、心率传感器以及MEMS麦克风等,它们已经或正在被广泛应用于智能手机、手环、智能音箱、行车记录仪等消费领域。

华工科技作为国家重点高新技术企业和国家“863”高技术成果产业化基地,形成了以“激光技术及其应用”为核心的四大业务板块。其子公司华工高理在温度传感器领域处于全球领先地位,拥有NTC、PTC和汽车电子产品的自主知识产权核心技术。

苏奥传感作为高新技术企业,以汽车油位传感器的研发和生产为核心业务。公司的主营业务是研发、生产和销售汽车零部件,主要产品包括传感器及配件、燃油系统附件以及汽车内饰件等。

以上各公司在传感器领域均取得了显著的成绩,它们的产品广泛应用于各个领域,为行业的发展做出了重要贡献。期待它们在未来的发展中,能够持续创新,推出更多优秀的产品,为物联网、民用等领域提供更多高效的解决方案。以下是各公司主要经营指标的详细数据(单位:万元),详见各公司年报。近年来,随着技术的不断发展,传感器及配件、MEMS制造及封测领域日新月异,涌现出一批领军企业。以下是对这些企业的简要描述与深入分析。

一、传感器及配件业务——苏奥传感公司领跑行业前沿

苏奥传感公司在传感器及配件业务领域的经营表现令人瞩目。公司主要提供多种传感器及其配套产品,拥有卓越的自主研发和生产能力。得益于深厚的行业经验和不断创新的技术实力,苏奥传感已成为行业的佼佼者。其业务范围遍布全球,产品质量和性能得到广泛认可。

二、MEMS制造领域——赛微电子与华润微共领风骚

在MEMS制造领域,赛微电子与华润微无疑是行业的领军者。赛微电子通过收购瑞典Silex公司,实现了全球领先的MEMS芯片生产能力。其MEMS晶圆制造和工艺开发业务均表现出色,成为全球排名前列的供应商。华润微则拥有完整的芯片设计、制造和测试能力,业务覆盖功率半导体、智能传感器等领域,其强大的制造能力为公司的持续成长提供了有力支撑。

三、MEMS封测领域——华天科技、长电科技与晶方科技竞相辉映

在MEMS封测领域,华天科技、长电科技和晶方科技是行业的佼佼者。这些公司凭借先进的封装技术和强大的生产能力,为全球客户提供优质的封装测试服务。其中,华天科技在多个技术领域均有布局,长电科技则是全球领先的封装测试厂商,晶方科技则专注于传感器领域的封装测试专业代工业务。这些公司在推动MEMS行业的发展中发挥着重要作用。

苏奥传感、赛微电子、华润微、华天科技、长电科技和晶方科技等公司在传感器及配件业务、MEMS制造及封测领域均表现出色。它们凭借卓越的技术实力、丰富的产品线和强大的生产能力,赢得了客户的信赖和市场的认可。未来,这些公司将继续发挥自身优势,推动行业的发展,为全球的科技进步做出贡献。

相关图表数据来自各公司的年报,详细展示了它们在各个业务领域的经营成果和发展趋势。这些数据为我们深入了解这些公司的业务情况提供了宝贵的参考。随着技术的不断进步和市场需求的增长,这些公司未来的发展前景将更加广阔。针对晶方科技芯片封装业务的主要经营指标,我们看到其在市场中的活跃表现。数据来源明确指向晶方科技公司的年报,为我们提供了详实的数据支撑。

在发展趋势的分析中,我们看到几个显著的方向变化:

一、商业模式的变化

随着制作工艺的逐渐标准化,MEMS产业正朝着传统集成电路行业的发展趋势演变。纯MEMS代工厂与MEMS设计公司的合作开发逐渐成为主流。由于中国MEMS行业的起步相对较晚,目前多数企业仍采用外购芯片封测模式为主。国际企业如博世、英飞凌和恩智浦等占据了中国市场近90%的份额。对于处于发展初期的国内企业来说,采用轻资产的运营模式,将生产制造交给专业代工企业,有助于提升产品市场化速度并快速积累产品经验。

二、产品形式的演变

1. 微型化:随着终端设备的小型化和多样化,MEMS向更小尺寸的演变是必然趋势。为满足下游客户的需求,生产厂商需要不断改进封装结构和芯片设计。在保证产品性能的基础上,缩小产品尺寸和降低成本是MEMS行业的重要发展趋势。

2. 集成化:在同一衬底上集成多种敏感元器件,制成能够检测多个参量的多功能组合MEMS传感器成为重要解决方案。随着需求的增加和集成工艺的成熟,传感器与ASIC芯片的集成将越来越普遍。这不仅提高了数据可靠性,还减少了配套器件数量,为生产满足下游应用的批量化、高可靠性、低成本的传感器提供了条件。

3. 低功耗化:随着物联网等应用的快速发展,传感器使用数量急剧增加,对低功耗的需求也日趋强烈。降低MEMS功耗、增强续航能力将是传感器发展的重要方向。

4. 智能化:现代传感器通过加入微控制单元和信号处理算法,可以实现智能化,承担自动调零、校准和标定等功能。

三、MEMS封装技术的标准化演进

根据封装行业巨头的观点,MEMS的整合正在向标准化、平台化方向发展。这一趋势将有助于规范行业操作、提升生产效率并推动技术创新。

晶方科技及其所在的MEMS行业正面临一系列深刻的变化。随着技术的进步和市场需求的演变,商业模式、产品形式和封装技术都在发生显著变化。对于相关企业来说,紧跟这些趋势,不断创新和适应市场需求,将是取得长远发展的关键。在过去的时代,繁杂多样的封装形式如繁星般点缀在技术领域。随着时间的流转,这些封装形式逐渐汇聚成三大主流:密封模压封装、集成电路表面裸露封装以及空腔封装。这一变迁象征着技术进步和标准化趋势,让响应速度更快,效率更高。

与此物联网的崛起为MEMS技术在IOT平台的发展开辟了新的天地。随着下游应用场景物联网的飞速发展,MEMS在IOT平台的产品封装逐渐转向SIP封装已成为行业的重要趋势。这一转变不仅预示着技术革新的步伐加快,更体现了市场对于更高效、更智能产品的迫切需求。

每一个MEMS模块,如同一个精密的系统集成工厂,它集结了MCU(微控制器单元)、RF模块(如蓝牙、NB IoT发射模块)以及各类MEMS传感器等多个核心功能部件。这些高度集成的模块,使得系统级的封装成为一种可能。这种封装带来的不仅仅是更快的响应速度和产品的快速更新换代,更是智能化时代对于精确、快速、高效的需求满足。

在这个变革的时代,每一个MEMS模块都在诠释着技术与艺术的完美结合。它们不仅是技术的结晶,更是对未来生活的美好期许。随着物联网的普及和技术的深入发展,我们可以预见,SIP封装将引领MEMS技术在IOT平台上走向新的高峰,为我们的生活带来更多可能,更快、更好、更智能。在深入研究这份关于国内MEMS各细分领域优秀企业的列表后,我们不难发现,中国的MEMS产业正经历着飞速的发展,特别是在压力传感器、惯性传感器、射频(RF)MEMS器件、MEMS麦克风、非制冷红外热成像和探测器、气体传感器等细分领域,涌现出了一批具有创新力和竞争力的企业。

让我们聚焦于压力传感器领域。盾安传感科技有限公司、麦克传感器股份有限公司等企业,以其卓越的技术和严谨的生产工艺,在压力传感器领域取得了显著的成绩。这些企业不仅推动了压力传感器技术的发展,也为中国MEMS产业的进步做出了重要贡献。

在惯性传感器领域,北京星网宇达科技股份有限公司、深迪半导体(上海)有限公司等企业凭借其先进的惯性组合传感器技术,赢得了市场的广泛认可。这些企业的产品在汽车、无人机、智能穿戴等领域都有广泛的应用。

而在射频(RF)MEMS器件领域,苏州能讯高能半导体有限公司、北京中科汉天下电子技术有限公司等企业,以其创新的射频MEMS器件技术,为无线通信、雷达等领域提供了重要的支持。

在MEMS麦克风领域,歌尔股份有限公司、杭州士兰微电子股份有限公司等企业,以其优质的产品和服务,赢得了市场的信赖。在非制冷红外热成像和探测器领域,浙江大立科技股份有限公司、上海丽恒光微电子科技有限公司等企业,以其先进的技术和产品,为军事、安防、消防等领域提供了重要的技术支持。

在气体传感器领域,武汉巨正环保科技有限公司、汉威科技集团股份有限公司等企业,以其精准的气体检测技术,为环保、工业、医疗等领域提供了重要的服务。

这些企业在各自的领域内都有着出色的表现和创新的技术,不仅推动了中国MEMS产业的发展,也为全球MEMS产业的进步做出了贡献。他们的成功背后,是无数研发人员的辛勤付出和企业的创新发展。这份附录为我们提供了一个了解国内MEMS产业优秀企业的窗口,让我们更加深入地了解这些企业的技术和产品。

需要指出的是,本文内容仅为作者个人观点,不代表传感器专家网观点或立场。在快速发展的MEMS产业中,还有许多其他优秀的企业值得我们关注和了解。希望这份附录能够为大家提供一个参考,让我们更加深入地了解中国MEMS产业的发展和优秀企业。欢迎各位读者,今天我们将为您呈现一篇深入而有启发性的文章。也诚邀您留下宝贵的观点与看法。我们珍视每一位读者的声音,期待与您一同探讨更多的可能性和见解。让我们一同分享知识的盛宴,一同书写智慧的篇章。

今天的话题是关于一种深刻而重要的主题,而我们希望能借此机会将我们的观点和见解分享给您。无论您是初次接触这个话题,还是已经有所研究,我们都欢迎您在这里留下您的宝贵意见。我们深知,知识的交流与思考是推动社会进步的源泉,而您的每一个观点都能为我们带来新的启示和视角。请畅所欲言,与我们分享您的想法和观点。

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