以下文章來(lái)源于叨叨戰地筆記 ，作者芽芽爸
本文資料均來(lái)自各大研究院、企業(yè)年報等，數據扎實(shí)，引用來(lái)源清晰，內容全面豐富，分為：行業(yè)現狀分析、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、競爭環(huán)境、龍頭公司分析、發(fā)展趨勢分析等部分，值得一讀。
文中指出，國內MEMS廠(chǎng)商經(jīng)營(yíng)產(chǎn)品種類(lèi)較為單一，在中高端MEMS產(chǎn)品和部件進(jìn)口占比達80%，傳感器芯片進(jìn)口率達90%，本土企業(yè)傳感器產(chǎn)品毛利率低于20%，而國際企業(yè)則高于60%，射頻類(lèi)MEMS器件已成為卡脖子技術(shù)，消費電子市場(chǎng)占整個(gè)MEMS行業(yè)60%以上份額……
國內傳感器企業(yè)與國際企業(yè)差距巨大，通過(guò)本文，對中國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MEMS傳感器行業(yè)的伙伴分享、收藏。
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一、行業(yè)現狀分析
（一）基本定義
（二）發(fā)展概況
1、國外MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況
2、國內MEMS發(fā)展概況
（三）產(chǎn)品分類(lèi)
二、政策環(huán)境分析
（一）國家法律法規及政策
（二）行業(yè)相關(guān)標準及規范
三、產(chǎn)業(yè)鏈分析
（一）MEMS研發(fā)設計
（二）MEMS生產(chǎn)制造
（三）MEMS封裝測試
（四）系統集成應用
四、市場(chǎng)情況分析
（一）全球/中國市場(chǎng)規模
1、全球MEMS市場(chǎng)規模
2、中國MEMS市場(chǎng)規模
（三）MEMS市場(chǎng)結構分析
1、應用領(lǐng)域分析
（1）消費電子
（2）汽車(chē)電子
（3）工業(yè)與通信
（4）醫療健康
（5）國防與航空
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、外購芯片封裝測試
2、Fabless模式
3、IDM模式
六、競爭環(huán)境
（一）全球競爭格局
（二）歷年排名變化
八、發(fā)展趨勢分析
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：國內MEMS各細分領(lǐng)域優(yōu)秀企業(yè)
一、行業(yè)現狀分析
（一）基本定義
MEMS全稱(chēng) Micro Electro Mechanical System，即微機電系統，是將微電子與精密機械結合發(fā)展的工程技術(shù)，通過(guò)采用半導體加工技術(shù)能夠將電子機械系統的尺寸縮小到毫米或微米級。
MEMS器件具有通道、孔、懸臂、膜、腔等一系列結構以測量環(huán)境變量，涵蓋機械（移動(dòng)和旋轉）、光學(xué)、電子（開(kāi)關(guān)和計算）、熱學(xué)、生物等功能結構，涉及眾多交叉學(xué)科。
名詞含義MEMS微機電系統（Micro-Electro-Mechanical Systems）的英文縮寫(xiě)。它是將微電子技術(shù)與機械工程融合到一起的、操作范圍在微米范圍內的一種微細加工工業(yè)技術(shù)，涉及微電子、材料、力學(xué)、化學(xué)、機械學(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)現智能化的特點(diǎn)，現已應用于微型傳感器、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(lèi)將環(huán)境中的自然信號轉換為電信號的半導體器件，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。MEMS執行器MEMS執行器是將電信號轉化為微動(dòng)作或微操作的MEMS器件。ASIC全稱(chēng)Application Specific Integrated Circuit，即專(zhuān)用集成電路，MEMS傳感器中的ASIC芯片主要負責為MEMS芯片供應能量，并將MEMS芯片轉換的電容、電阻、電荷等信號的變化轉換為電信號，電信號經(jīng)過(guò)處理后再傳輸給下一級電路。晶圓硅半導體集成電路或MEMS器件和芯片制作所用的硅晶片，由于其形狀為圓形，故稱(chēng)為晶圓。裸片裸片（die）是指在加工廠(chǎng)生產(chǎn)出來(lái)的芯片，即是晶圓經(jīng)過(guò)切割測試后沒(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），是不能直接應用于實(shí)際電路當中的。封裝將芯片裝配為最終產(chǎn)品的過(guò)程，即把芯片制造廠(chǎng)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年法國的市場(chǎng)調研及戰略咨詢(xún)機構，覆蓋半導體制造、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)和信息化部中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院的咨詢(xún)企業(yè)。EDAElectronic Design Automation，電子設計自動(dòng)化，指以計算機為工作平臺，融合應用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)，完成電子產(chǎn)品的自動(dòng)設計。有限元分析有限元分析 (FEA) 是虛擬環(huán)境中產(chǎn)品和系統的建模，用于查找和解決可能的（或現有）結構或性能問(wèn)題。FEA 是有限元方法 (FEM) 的實(shí)際應用，它由工程師和科學(xué)家用于對復雜的結構、流體和多物理場(chǎng)問(wèn)題進(jìn)行數學(xué)建模和數值求解。
MEMS傳感器一般由MEMS芯片和與之配套的ASIC芯片構成，其工作原理為：MEMS芯片采用半導體加工技術(shù)在硅晶圓上制造出微型電路和機械系統，將接收的外部信號轉化為電容、電阻、電荷等信號變化，ASIC芯片再將上述信號變化轉化成電學(xué)信號，最終通過(guò)封裝將芯片保護起來(lái)并將信號引出，從而實(shí)現外部信息獲取與交互的功能。
MEMS執行器是將電信號轉化為微動(dòng)作或微操作的MEMS器件。
圖表1：微機電系統
圖表2：MEMS雙向操作
資料來(lái)源：智慧產(chǎn)品圈
圖表3：MEMS傳感器結構示意圖
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(chē)電子化浪潮，點(diǎn)燃了 MEMS 傳感器的需求；2000~2010 年的消費電子浪潮，推動(dòng)MEMS傳感器呈現多品類(lèi)、多功能一體化的發(fā)展態(tài)勢；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、國外MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況
近年來(lái)，受益于汽車(chē)電子、消費電子、醫療電子、光通信、工業(yè)控制、儀表儀器等市場(chǎng)的高速成長(cháng)，MEMS行業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，MEMS銷(xiāo)售額一直保持穩步增長(cháng)。據研究機構預測，2019年全球MEMS市場(chǎng)總規模約為115億美元。
從全球范圍來(lái)看，得益于智能家居、智能手機和可穿戴設備等領(lǐng)域的應用機會(huì )增多，消費電子依然是MEMS行業(yè)的第一大市場(chǎng)，占比超過(guò)60%。
國外企業(yè)自上世紀90年代就進(jìn)入MEMS領(lǐng)域，大部分半導體制造公司也同時(shí)從事MEMS生產(chǎn)加工業(yè)務(wù)。國外企業(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傳感器設計和研究領(lǐng)域內走在前列。
隨著(zhù)終端用戶(hù)對傳感器感測多個(gè)物理信號需求的進(jìn)一步放大，未來(lái)MEMS產(chǎn)品將向著(zhù)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，加速向亞太地區轉移。
2、國內MEMS發(fā)展概況
國內MEMS 產(chǎn)業(yè)在 2009 年后才逐漸起步，在國家政策鼓勵下，中國MEMS產(chǎn)業(yè)已在長(cháng)三角和京津冀地區建立完整的產(chǎn)學(xué)研布局，但國內MEMS公司在營(yíng)業(yè)規模、技術(shù)水平、產(chǎn)品結構等方面與國外有明顯差距。
我國MEMS傳感器制造企業(yè)超過(guò)200家，大多屬于初創(chuàng )類(lèi)中小型企業(yè)，國內企業(yè)（除歌爾聲學(xué)和瑞聲科技）整體規模較小。同時(shí)國內廠(chǎng)商經(jīng)營(yíng)產(chǎn)品種類(lèi)較為單一，產(chǎn)品線(xiàn)多數為一條。
企業(yè)分布主要集中在長(cháng)三角地區，占比超過(guò)50%。這主要得益于長(cháng)三角具有良好的集成電路產(chǎn)業(yè)基礎，硅基MEMS研發(fā)及代工生產(chǎn)線(xiàn)資源較多，產(chǎn)業(yè)鏈完整，涵蓋設計、代工和封測的重點(diǎn)企業(yè)。
國內高端MEMS產(chǎn)品和部件高度依賴(lài)進(jìn)口。國內MEMS市場(chǎng)中高端傳感器進(jìn)口占比達80%，傳感器芯片進(jìn)口率達90%，我國傳感器新品研制落后近10年，產(chǎn)業(yè)化水平落后10-15年。中國本土企業(yè)自主設計、制造和封裝測試的產(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，如低端消費電子產(chǎn)品市場(chǎng)。
在汽車(chē)電子、消費電子等主要應用市場(chǎng)，中國本土企業(yè)缺乏競爭力，導致中國MEMS傳感器民用市場(chǎng)80%以上的份額由國際企業(yè)占據。在此背景下，中國本土企業(yè)業(yè)務(wù)及生產(chǎn)規模顯著(zhù)落后于國際企業(yè)，生產(chǎn)規模的明顯差距導致本土企業(yè)單位生產(chǎn)成本遠高于國際領(lǐng)先企業(yè)，本土企業(yè)產(chǎn)品毛利率低于 20%，而國際企業(yè)毛利率高于60%。
在MEMS制造代工環(huán)節，國內經(jīng)驗也相對不足。雖然國內頭部MEMS代工廠(chǎng)的硬件條件與國外先進(jìn)水平相近，但國內企業(yè)的開(kāi)發(fā)能力遠不及海外代工廠(chǎng)，中國MEMS代工企業(yè)還未積累起足夠的工業(yè)技術(shù)儲備和大規模市場(chǎng)驗證反饋的經(jīng)驗，加工工藝的一致性、可重復性都不能滿(mǎn)足設計需求，產(chǎn)品的良率和可靠性也無(wú)法達到規模生產(chǎn)要求。
國內MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)將呈現并購化、專(zhuān)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，對各種傳感裝置的微型化起著(zhù)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(lèi)
發(fā)展至今，MEMS產(chǎn)品主要可以分為MEMS傳感器和MEMS執行器，其中傳感器是用于探測和檢測物理、化學(xué)、生物等現象和信號的器件，而執行器是用于實(shí)現機械運動(dòng)、力和扭矩等行為的器件。從MEMS行業(yè)的市場(chǎng)結構來(lái)看，MEMS產(chǎn)品主要以傳感器為主。
MEMS傳感器的種類(lèi)繁多，根據測量量不同可分為：MEMS物理傳感器、MEMS化學(xué)傳感器、MEMS生物傳感器三大類(lèi)，每一種MEMS傳感器又有很多細分類(lèi)別。常見(jiàn)的MEMS傳感器有壓力傳感器、加速度傳感器、微機械陀螺儀、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)有完全標準的工藝。
圖表5：MEMS分類(lèi)
數據來(lái)源：華夏產(chǎn)業(yè)研究院整理
二、政策環(huán)境分析
（一）國家法律法規及政策
近年來(lái)，國家大力推進(jìn) MEMS 傳感器等先進(jìn)傳感器的產(chǎn)業(yè)化，主要法律法規及政策如下：
圖表6：國家法律法規及政策
（二）行業(yè)相關(guān)標準及規范
為引導中國MEMS傳感器行業(yè)規范化發(fā)展，中國政府發(fā)布了眾多國家級行業(yè)標準，為行業(yè)提供基礎標準指導。
2011年1月，中國國家質(zhì)監局和國標委發(fā)布《GB/T26111-2010微機電系統（MEMS）技術(shù)術(shù)語(yǔ)》，規定了MEMS領(lǐng)域所涉及的材料、設計、加工、封裝、測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)展提供基礎指導。
2016年8月，中國國家質(zhì)監局和國標委發(fā)布《GB/T32817-2016半導體器件微機電器件MEMS總規范》，提出MEMS行業(yè)總規范，規定了用于IECQ-CECC體系質(zhì)量評定的一般規程，給出了電、光、機械和環(huán)境特性的描述和測試總則，該規范重點(diǎn)參考了國際標準，為中國MEMS傳感器行業(yè)向國際領(lǐng)域拓展提供基礎指引。
圖表7：行業(yè)主要標準
序號標準編號標準名稱(chēng)備注1GB/T 26111-2010微機電系統（MEMS）技術(shù)術(shù)語(yǔ)國家標準2GB/T 32817-2016半導體器件微機電器件 MEMS總規范國家標準3GB/T 32814-2016硅基MEMS制造技術(shù)基于SOI硅片的MEMS工藝規范國家標準4GB/T 38447-2020微機電系統（MEMS）技術(shù) MEMS結構共振疲勞試驗方法國家標準5GB/T 38341-2019微機電系統（MEMS）技術(shù) MEMS器件的可靠性綜合環(huán)境試驗方法國家標準6GB/T 34893-2017微機電系統（MEMS）技術(shù) 基于光學(xué)干涉的MEMS微結構面內長(cháng)度測量方法國家標準7GB/T 34898-2017微機電系統（MEMS）技術(shù)MEMS諧振敏感元件非線(xiàn)性振動(dòng)測試方法國家標準8GB/T 34894-2017微機電系統（MEMS）技術(shù)基于光學(xué)干涉的MEMS微結構應變梯度測量方法國家標準9GB/T 34900-2017微機電系統（MEMS）技術(shù)基于光學(xué)干涉的MEMS微結構殘余應變測量方法國家標準10GB/T 35086-2018MEMS電場(chǎng)傳感器通用技術(shù)條件國家標準11GB/T 33922-2017MEMS壓阻式壓力敏感芯片性能的圓片級試驗方法國家標準12GB/T 33929-2017MEMS高g值加速度傳感器性能試驗方法國家標準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范國家標準14GB/T 32815-2016硅基MEMS制造技術(shù)體硅壓阻加工工藝規范國家標準15GB/T 28274-2012硅基MEMS制造技術(shù) 版圖設計基本規則國家標準16GB/T 28275-2012硅基MEMS制造技術(shù) 氫氧化鉀腐蝕工藝規范國家標準17GB/T 28277-2012硅基MEMS制造技術(shù) 微鍵合區剪切和拉壓強度檢測方法國家標準18GB/T 26112-2010微機電系統（MEMS）技術(shù) 微機械量評定總則國家標準19GB/T 26113-2010微機電系統（MEMS）技術(shù) 微幾何量評定總則國家標準
數據來(lái)源：全國標準信息公共服務(wù)平臺
三、產(chǎn)業(yè)鏈分析
MEMS工藝就是將傳統機械系統的部件微型化后，利用半導體加工技術(shù)將微型機械系統和集成電路固定在硅晶圓上，然后根據不同的應用場(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。
相比傳統的機械系統，微機電系統具有微型化、重量低、功耗低、成本低、功能多等競爭優(yōu)勢，可通過(guò)微納加工工藝進(jìn)行批量制造、封裝和測試。
MEMS產(chǎn)業(yè)鏈一般由芯片設計企業(yè)、晶圓制造廠(chǎng)商、封裝測試廠(chǎng)商和終端應用企業(yè)構成，芯片設計企業(yè)專(zhuān)注于MEMS芯片及其產(chǎn)品結構的設計，完成設計后交由第三方晶圓廠(chǎng)生產(chǎn)制造出MEMS芯片，經(jīng)過(guò)封裝測試后實(shí)現向消費電子、汽車(chē)、醫療和工控等應用領(lǐng)域客戶(hù)的出貨。
除上述專(zhuān)注于各環(huán)節的專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)商外，MEMS 行業(yè)還存在博世、意法半導體等大型IDM廠(chǎng)商，這些公司能夠自行完成芯片設計、晶圓制造和封裝測試等主要研發(fā)和生產(chǎn)環(huán)節。
（一）MEMS研發(fā)設計
MEMS的研發(fā)設計，不僅涉及基礎理論、制備工藝、應用技術(shù)，還涉及到MEMS技術(shù)與其他如通訊技術(shù)、計算機技術(shù)的結合，更涉及到一些新興學(xué)科和一些前沿技術(shù)的綜合分析與應用。
MEMS產(chǎn)品設計中有三個(gè)主要任務(wù)是互相交聯(lián)在一起的：機電和結構設計、工藝流程設計、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(chǎn)品的材料選擇復雜的多。
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(zhuān)用集成電路芯片（ASIC）、一種測試系統的模式。在產(chǎn)品進(jìn)入生產(chǎn)階段之前，需要完成多個(gè)閉環(huán)。
材料數據庫經(jīng)常需要根據具體應用的實(shí)驗結果進(jìn)行更新。這個(gè)開(kāi)發(fā)流程通常是不可預測的，而且往往需要數年的時(shí)間才能量產(chǎn)。
圖表8：MEMS研發(fā)設計
資料來(lái)源：頭豹研究院
（1）機電和結構設計涵蓋有限元分析（FEA）建模和傳感器版圖結構設計。
MEMS設計企業(yè)通過(guò)Coventor、Ansys、TannerPro等國際MEMS EDA軟件企業(yè)提供的仿真模擬分析和建模設計軟件實(shí)現結構分析、力學(xué)分析、溫度分析、靈敏度分析、耦合分析等，從而完成傳感器結構建模，再通過(guò)AutoCAD等繪圖工具繪制MEMS傳感器掩膜版，從而完成版圖結構設計。
由于海外MEMS傳感器行業(yè)商業(yè)化始于2000年左右，而中國MEMS傳感器行業(yè)商業(yè)化始于2009年，中國MEMS傳感器行業(yè)起步較晚，中國市場(chǎng)尚不具備成熟的、商業(yè)化的、為MEMS設計提供輔助的本土EDA軟件供應商。
（2）工藝設計主要為 MEMS傳感器制作工藝設計，制作工藝的選擇對傳感器參數、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傳感器中復雜的極微小型機械系統的存在，MEMS傳感器的芯片設計和工藝研發(fā)必須緊密配合，制造端已有的工藝路線(xiàn)在很大程度上決定了芯片的設計路線(xiàn)，而芯片的設計路線(xiàn)又需要對制造端的工藝模塊進(jìn)行重組和調試，以實(shí)現芯片所需達到的功能和可靠性要求。
此外，不同傳感器類(lèi)型擁有不同機械特性，使得一種工藝路線(xiàn)只能對應一種傳感器。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制造端工藝模塊的重新組合和調試。因此MEMS傳感器的生產(chǎn)工藝具有高度定制化特點(diǎn)。
（3）封裝測試設計包括封裝形式設計和測試系統設計。
由于MEMS傳感器種類(lèi)多、應用廣，傳感器企業(yè)需完成封裝測試設計，即對傳感器封裝形式和測試系統做出定制化設計。
相比半導體集成電路封裝，MEMS傳感器封裝更加復雜，在封裝設計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、耐腐蝕性和結構強度等外部因素對傳感器可靠性產(chǎn)生的影響，因此封裝設計需考慮如何選擇合適的封裝結構和封裝材料，以保護傳感器免受外部因素干擾。
MEMS傳感器各個(gè)設計環(huán)節相互影響，不同應用領(lǐng)域、不同類(lèi)型、不同性能參數的傳感器具有特定的設計邏輯，代表特定的工藝設計、機電結構設計和封裝測試設計等。因此，傳感器設計是MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節，掌握設計自主知識產(chǎn)權的企業(yè)具備市場(chǎng)競爭優(yōu)勢。
（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。與大規模集成電路產(chǎn)品均采用標準的CMOS生產(chǎn)工藝不同，MEMS制造對半導體加工技術(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械系統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械系統，具有一種傳感器對應一種工藝路線(xiàn)的特點(diǎn)。因此，MEMS 傳感器的技術(shù)先進(jìn)性除了體現在MEMS傳感器芯片的設計難度之外，還體現在MEMS傳感器芯片生產(chǎn)工藝的可實(shí)現性方面。MEMS傳感器廠(chǎng)商不但需要具備突出的極微小化機械系統和集成電路的設計能力，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)節來(lái)看，主要分為三類(lèi)：純MEMS代工、IDM企業(yè)代工和傳統集成電路MEMS代工。
目前提供MEMS代工的IDM廠(chǎng)商主要有意法半導體、索尼、德州儀器等；傳統集成電路MEMS代工企業(yè)有臺積電、X-FAB（德國）、中芯國際等；全球知名的純MEMS代工廠(chǎng)Teledyne Dalsa（加拿大）、Silex Microsystems（瑞典）、亞太優(yōu)勢（APM）、Innovative Micro Technology（美國）、Tronics Microsystems（法國）和Micralyne（加拿大）等。國內的華虹宏力、上海先進(jìn)半導體也有MEMS生產(chǎn)能力。
國內第三方半導體制造企業(yè)普遍缺乏成熟的MEMS傳感器工藝模塊。由此使得國內MEMS廠(chǎng)商，如果需要利用國內第三方半導體的制造資源，必須事先進(jìn)行完整的包括晶圓制造、晶圓測試、封裝、成品測試在內的全生產(chǎn)環(huán)節的工藝研發(fā)，幫助第三方半導體制造企業(yè)建立起某一品類(lèi)傳感器的成熟工藝模塊。
圖表9：MEMS代工企業(yè)類(lèi)型比較
MEMS器件依賴(lài)各種工藝和許多變量，所以一種MEMS產(chǎn)品對應一種工藝。只有經(jīng)過(guò)多年的工藝改進(jìn)及測試，MEMS器件才能真正被商品化。研發(fā)團隊一般需要大量時(shí)間來(lái)搜索并驗證有關(guān)工藝及材料物理特性。
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(lái)源及沉積方法來(lái)標記工藝中的變化。因此每一種工藝都需要長(cháng)期、大量的數據來(lái)穩定一個(gè)工藝。
目前全球MEMS加工工藝主要的技術(shù)途徑有三種：一是以美國為代表的以集成電路加工技術(shù)為基礎的硅基微加工技術(shù)；二是以德國為代表發(fā)展起來(lái)的利用X射線(xiàn)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(chēng)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)結構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制作高深寬比結構，成本高不用
資料來(lái)源：電子發(fā)燒友
（三）MEMS封裝測試
目前在國內 MEMS行業(yè)中，參與封裝測試的企業(yè)為傳統半導體集成電路封裝測試代工企業(yè)和傳感器設計企業(yè)。其中，傳統半導體集成電路封裝測試代工企業(yè)主要參與傳感器封裝環(huán)節，測試環(huán)節由傳感器設計企業(yè)主導。
MEMS封裝通常分為芯片級封裝、器件級封裝和系統級封裝三個(gè)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(xué)、生物等傳感器元器件和執行運動(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)品應用領(lǐng)域多樣，且應用場(chǎng)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(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，再結合測試部分的成本，一般來(lái)說(shuō)，后端的成本往往占據產(chǎn)品成本的大半，有的甚至超過(guò)七成。
因此為了盡量適應各個(gè)領(lǐng)域的應用，以便盡可能形成大規模的批量生產(chǎn)，降低研發(fā)到市場(chǎng)的導入成本，整合MEMS產(chǎn)品的封裝形式已經(jīng)成為各大OSAT封裝廠(chǎng)商（外包半導體封裝測試廠(chǎng)）熱衷于思考和探索的課題。
MEMS與IC不同，測試時(shí)需要外加不同的激勵來(lái)測試不同的MEMS產(chǎn)品，非標準化特性明顯，如在加速度計、陀螺儀等產(chǎn)品時(shí)，需要多軸轉臺、振動(dòng)臺、沖擊臺等設備來(lái)外加轉動(dòng)、震動(dòng)激勵；在測試硅麥克風(fēng)時(shí)，需要通過(guò)消聲腔、標準聲源等外部設備來(lái)施加聲源激勵。
此外，即使同類(lèi)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(dòng)部件，而基于熱對流原理的加速度計內無(wú)活動(dòng)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(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，二者的測試設備、流程也不盡相同。
因此，多數MEMS廠(chǎng)商針對自研產(chǎn)品的相關(guān)屬性原理設計個(gè)性化測試裝備、搭建個(gè)性化測試環(huán)境，在一定程度上拉高了產(chǎn)品成本。
（四）系統集成應用
MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)鏈中的應用集成環(huán)節主要存在三大類(lèi)。
一是由MEMS傳感器生產(chǎn)廠(chǎng)商提供，此類(lèi)MEMS傳感器廠(chǎng)商也可稱(chēng)為解決方案提供商，其解決方案特點(diǎn)是通用性強，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)，如應美盛Firefly移動(dòng)解決方案，終端廠(chǎng)商只需簡(jiǎn)單調整內部軟件即可用在整機產(chǎn)品上，基本做到即插即用；
二是由應用廠(chǎng)商進(jìn)行集成，該類(lèi)解決方案特點(diǎn)是專(zhuān)注于特定領(lǐng)域、研發(fā)成本較高、產(chǎn)品研發(fā)周期較長(cháng)，如康明斯對外采購壓力、流量等傳感器、生產(chǎn)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機、渦輪增壓器等；
三是垂直整合廠(chǎng)商集成，該類(lèi)應用集成的特點(diǎn)是專(zhuān)用強，高度設配自家應用，且通常屬高精尖領(lǐng)域，如GE為旗下航空、發(fā)電、運輸等業(yè)務(wù)自行生產(chǎn)專(zhuān)用傳感器。
總體來(lái)看，由MEMS傳感器廠(chǎng)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(chǎng)發(fā)展要求，而后兩類(lèi)集成方案更加適合專(zhuān)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/中國市場(chǎng)規模
1、全球MEMS市場(chǎng)規模
根據Yole Development （2021）的統計與預測，2020年全球MEMS行業(yè)市場(chǎng)規模已達到 121億美元，預計2025年將達到 182億美元，2020-2026 年市場(chǎng)規模復合增長(cháng)率為7.2%。
圖表12：2020-2026全球MEMS行業(yè)市場(chǎng)規模及預測（單位：億美元）
數據來(lái)源：Yole Development（2020）
2、中國MEMS市場(chǎng)規模
根據賽迪顧問(wèn)的統計，近年來(lái)受益于中國智能手機、平板電腦等消費電子類(lèi)產(chǎn)品產(chǎn)量的穩定增長(cháng)，加速度計、陀螺儀和微型麥克風(fēng)等MEMS產(chǎn)品的需求也不斷增長(cháng)，使得中國已經(jīng)成為全球 MEMS 市場(chǎng)中發(fā)展最快的地區。
2019年中國MEMS市場(chǎng)規模達到597.8億元，同比增長(cháng)18.3%。預計到2022年市場(chǎng)規模將突破1000億元。（與Yole Development的預測數據相沖突，可能是統計口徑問(wèn)題及預測時(shí)間點(diǎn)等原因）
圖表13：2016-2022年中國MEMS行業(yè)市場(chǎng)規模及預測（單位：億元）
數據來(lái)源：賽迪顧問(wèn)
（二）MEMS市場(chǎng)結構分析
1、應用領(lǐng)域分析
MEMS產(chǎn)品在消費電子、汽車(chē)電子、工業(yè)、通信、醫療、國防和航空等 MEMS 的主要應用領(lǐng)域均有著(zhù)廣泛的應用。
應用領(lǐng)域涉及的MEMS產(chǎn)品消費電子射頻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、壓力傳感器、磁傳感器等汽車(chē)電子加速度計、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、非制冷紅外探測儀、微針、陀螺儀、流量計、加速度計等醫療健康壓力傳感器、微流控、流量計、微型麥克風(fēng)、加速度計等國防與航空非制冷紅外探測儀、陀螺儀、加速度計、壓力傳感器等
注：各應用領(lǐng)域涉及的 MEMS 產(chǎn)品按照該應用領(lǐng)域中市場(chǎng)規模由高到低的順序列示。
不同的應用領(lǐng)域來(lái)看，全球消費電子產(chǎn)品市場(chǎng)占比最大，達到了58.92%，主要得益于智能手機以及未來(lái)5G應用的空間巨大。此外，汽車(chē)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(chē)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)預測（億美金）
數據來(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（%）
數據來(lái)源：Yole Development（2020）
（1）消費電子
目前，消費電子是全球MEMS行業(yè)最大的應用市場(chǎng)，且在整個(gè)MEMS行業(yè)的市場(chǎng)規模的占比越來(lái)越高，包括射頻MEMS、微型麥克風(fēng)、壓力傳感器、加速度計、陀螺儀等MEMS產(chǎn)品都廣泛運用在以智能手機、平板電腦為代表的消費電子產(chǎn)品中。
2017年消費類(lèi)產(chǎn)品的出貨規模在整個(gè)MEMS市場(chǎng)規模中的占比超過(guò)50%。而隨著(zhù)消費電子產(chǎn)品品類(lèi)和數量的增長(cháng)以及設備智能化程度的提升，其對MEMS產(chǎn)品數量的需求也將不斷增加。到2023年，消費類(lèi)MEMS產(chǎn)品將占據整個(gè)MEMS行業(yè)60%以上的市場(chǎng)空間。
除了智能手機、平板電腦和筆記本電腦等主流消費電子產(chǎn)品外，近年來(lái)涌現出的智能家居和可穿戴設備等新興應用領(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、陀螺儀、微型麥克風(fēng)和脈搏傳感器，VR/AR設備采用MEMS加速度計、陀螺儀和磁傳感器來(lái)精確測定頭部轉動(dòng)的速度、角度和距離等。
圖表17：2017 年消費電子領(lǐng)域 MEMS 產(chǎn)品結構
數據來(lái)源：Yole Development（2018），敏芯股份招股說(shuō)明書(shū)
（2）汽車(chē)電子
汽車(chē)電子是MEMS產(chǎn)品最早的應用領(lǐng)域之一，目前也是僅次于消費電子的第二大市場(chǎng)。在汽車(chē)領(lǐng)域，應用最多的MEMS產(chǎn)品主要是壓力傳感器和慣性傳感器。
隨著(zhù)汽車(chē)智能化的發(fā)展趨勢和汽車(chē)安全要求標準的提高，MEMS傳感器在汽車(chē)上的應用也越來(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)測量汽車(chē)上下坡時(shí)傾斜角度，實(shí)時(shí)調節傳動(dòng)比，防止因為人為判斷或者操作的失誤；主動(dòng)控制系統，在轉彎時(shí)通過(guò)MEMS傳感器測量角速度，可以知道方向盤(pán)打的夠不夠，主動(dòng)在內側或者外側輪胎加上適當的剎車(chē)以防止汽車(chē)脫離車(chē)道；在車(chē)內空氣凈化系統里，加入MEMS傳感器，可以實(shí)時(shí)檢測車(chē)內空氣，控制系統智能調節空氣凈化器，保持車(chē)內空氣清新。
圖表18：MEMS 應用領(lǐng)域——汽車(chē)電子（單位：百萬(wàn)美元）
數據來(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用空間，目前常見(jiàn)的工業(yè)與通信類(lèi) MEMS 器件包括壓力傳感器、非制冷紅外探測儀、噴墨打印頭、陀螺儀、加速度計、流量計和微針等，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)品結構中占據了三分之一以上的份額。
隨著(zhù)《中國制造 2025》和十三五相關(guān)產(chǎn)業(yè)規劃的發(fā)布實(shí)施，智能制造已經(jīng)上升到國家意志層面，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，將受益于制造產(chǎn)業(yè)智能化升級的浪潮。
圖表19：2017 年工業(yè)與通信領(lǐng)域 MEMS 產(chǎn)品結構
數據來(lái)源：Yole Development（2018），敏芯股份招股說(shuō)明書(shū)
（4）醫療健康
Covid-19創(chuàng )造了對醫療MEMS傳感器的需求，醫療應用 MEMS 市場(chǎng)高速成長(cháng)。
MEMS 傳感器被廣泛應用于生物和醫療電子產(chǎn)品中，如心臟起搏器、精密手術(shù)儀器、醫療機器、仿生眼、智能假肢、血糖儀、數字血壓計、血氣分析儀、數字脈搏、心率監視器、數字溫度計、懷孕測試儀、透皮給藥系統、透析系統和氧濃縮器等。壓力傳感器、微流控、流量計、微型麥克風(fēng)和加速度計在醫療類(lèi) MEMS 市場(chǎng)中占據主要份額。
在保障設備安全性的前提下，MEMS 器件可以提升醫療器械的敏感度、精確度，提高設備的自動(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、處理和執行集成在一起，組成具有多功能的微型系統，制造出新型微醫療儀器。
圖表20：MEMS 應用領(lǐng)域——醫療（單位：百萬(wàn)美元）
數據來(lái)源：Yole Development（2018），敏芯股份招股說(shuō)明書(shū)
（5）國防與航空
在國防與航空領(lǐng)域，市場(chǎng)規模最大的 MEMS 產(chǎn)品包括非制冷紅外探測儀、陀螺儀、加速度計和壓力傳感器。近年來(lái)，慣性傳感器迅速發(fā)展，越來(lái)越多地被導航和軍事用途所采用。
圖表21：MEMS 應用領(lǐng)域——國防與航空（單位：百萬(wàn)美元）
數據來(lái)源：Yole Development（2018），敏芯股份招股說(shuō)明書(shū)
賽迪顧問(wèn)將國內MEMS市場(chǎng)應用結構分為網(wǎng)絡(luò )與通信領(lǐng)域、汽車(chē)領(lǐng)域、計算機領(lǐng)域、醫療電子領(lǐng)域、消費電子領(lǐng)域和其他領(lǐng)域。
根據其《2019國內MEMS市場(chǎng)分析》報告，2019年隨著(zhù)中國智能手機等相關(guān)網(wǎng)絡(luò )通信產(chǎn)品快速增長(cháng)，MEMS陀螺儀、MEMS加速度計等產(chǎn)品用量等到快速提高，因此網(wǎng)絡(luò )與通信成為中國MEMS市場(chǎng)的最大應用領(lǐng)域，2019的市場(chǎng)份額上升至30.9%。
汽車(chē)電子領(lǐng)域MEMS增速迅速，2019年市場(chǎng)規模為173.2億元，市場(chǎng)份額為28.9%，位居第二。因為MEMS在平板電腦中應用滲透率的提高，計算機領(lǐng)域成為中國MEMS的第三大應用市場(chǎng)，2019年市場(chǎng)規模為85.8億元，市場(chǎng)份額為14.3%。
圖表22：2019年中國MEMS市場(chǎng)應用結構
數據來(lái)源：賽迪顧問(wèn)《2019國內MEMS市場(chǎng)分析》（2020.08）
2、重點(diǎn)產(chǎn)品分析
從產(chǎn)品類(lèi)型上講，全球當前射頻類(lèi)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(lèi)MEMS未來(lái)增加的空間最大，這主要是由于5G頻段的增多，對于濾波器和射頻功放需求的數量巨大。
慣性類(lèi)傳感器，已經(jīng)被國際大廠(chǎng)壟斷，如Bosch、ST等，新興產(chǎn)商進(jìn)入門(mén)檻較高；環(huán)境類(lèi)尚未形成規模和壟斷，基于環(huán)境光傳感的人體健康監測正在興起。此外近期由于新冠疫情的發(fā)展，紅外測溫類(lèi)傳感器備受市場(chǎng)關(guān)注。
在國內的MEMS市場(chǎng)產(chǎn)品結構中，射頻MEMS由于在中國發(fā)展逐漸成熟，應用于工業(yè)和消費品等多個(gè)領(lǐng)域，在產(chǎn)品結構中位列首位，市場(chǎng)規模達到154.8億元，占比25.9%；壓力傳感器在汽車(chē)電子、醫療和消費電子等領(lǐng)域繼續領(lǐng)跑，在細分產(chǎn)品市場(chǎng)份額中居前列。
圖表23：2019年中國MEMS市場(chǎng)產(chǎn)品結構
數據來(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，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轉換并放大成低阻的電信號，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，就完成了聲電轉換。通過(guò)對電信號的讀取，從而實(shí)現對聲音的識別。
圖表24：MEMS麥克風(fēng)原理及封裝結構
自從MEMS麥克風(fēng)首次亮相以來(lái)，該市場(chǎng)一直在增長(cháng)。全球龐大的智能手機出貨量，加速了MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)飆升，因為幾乎每部智能手機中都至少使用一個(gè)MEMS麥克風(fēng)。
近年來(lái)，MEMS麥克風(fēng)是MEMS市場(chǎng)中增速最快的細分市場(chǎng)之一。根據Yole Development的數據統計，MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)規模從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，預計2023年全球MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)規模將達到13.63億美元，出貨量也將進(jìn)一步上升至92.5億顆。
消費電子是MEMS麥克風(fēng)的主要應用領(lǐng)域，市場(chǎng)空間占比超過(guò)90%。2018年，MEMS麥克風(fēng)的主要應用為手機、平板和電腦，占據78%的市場(chǎng)份額，其次，為耳機和智能穿戴以及智能音箱與語(yǔ)音AI等，分別占據9%和8%的市場(chǎng)份額。
圖表25：2018年全球消費電子市場(chǎng)MEMS麥克風(fēng)分布
數據來(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)了國內 MEMS 麥克風(fēng)市場(chǎng)規模的快速增長(cháng)。
2018年中國MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)規模為 31.3 億元，同比增速為15.07%，預計 2021年市場(chǎng)規模將進(jìn)一步上升至47.9億元，復合增長(cháng)率超過(guò)15%。
圖表26：2016-2021年中國MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)規模（單位：億元）
數據來(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械電子傳感器。
硅壓阻式壓力傳感器是采用高精密半導體電阻應變片組成惠斯頓電橋作為力電變換測量電路的，具有較高的測量精度、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(lèi)型
汽車(chē)是壓力傳感器應用最多的領(lǐng)域，進(jìn)氣歧管壓力傳感器、剎車(chē)壓力傳感器、碳罐燃油蒸汽壓力傳感器、空調冷媒壓力傳感器等已在汽車(chē)行業(yè)中廣泛使用，而柴油機則普遍安裝了顆粒過(guò)濾器。
隨著(zhù)國家環(huán)保政策的不斷趨嚴和消費者對環(huán)保和安全意識的不斷提升，未來(lái)汽油機顆粒過(guò)濾器、柴油機共軌壓力傳感器、胎壓監測系統、側安全氣囊、SCR（選擇性催化還原技術(shù)）尿素噴射系統等仍有較大的增長(cháng)空間。
消費電子中壓力傳感器的主要應用是安裝在手機和可穿戴設備中的高度計，用于測量高度并配合導航定位系統，可以實(shí)現在大型建筑中準確定位到所在樓層。壓感觸控也越來(lái)越多地應用于手機和電腦等消費電子產(chǎn)品中，通過(guò)感知觸控的力度來(lái)實(shí)現不同的功能。
此外，在電子煙中，MEMS傳感器能夠檢測使用者的抽吸氣壓，在感知到吸氣后使電子煙進(jìn)入工作狀態(tài)。在醫療領(lǐng)域，血壓和呼吸道的監控是MEMS壓力傳感器最主要的應用。
2017年全球壓力傳感器市場(chǎng)規模為16.36億美元，預計2023年市場(chǎng)規模將超過(guò)20億美元，市場(chǎng)空間穩步提升。壓力傳感器是MEMS傳感器行業(yè)中市場(chǎng)規模最大的細分市場(chǎng)之一，在汽車(chē)、消費電子、工業(yè)、醫療和航空領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用。
根據賽迪顧問(wèn)研究數據，2018年我國MEMS壓力傳感器市場(chǎng)規模為116.6億元，預計2018-2021年復合增長(cháng)率為8.88%，2021年市場(chǎng)規模將突破150億元。目前全球 MEMS 壓力傳感器生產(chǎn)廠(chǎng)商仍以博世、英飛凌等國外大型半導體企業(yè)為主。
據Yole Development統計壓力傳感器CR8為72.3%。未來(lái)隨著(zhù)智能家居和智能工廠(chǎng)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系統和空氣凈化系統都將為 MEMS壓力傳感器帶來(lái)新的增長(cháng)空間。
圖表28：2017年全球MEMS壓力傳感器市場(chǎng)競爭格局
數據來(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量線(xiàn)性加速度、振動(dòng)、沖擊和傾角等物理屬性，主要的產(chǎn)品類(lèi)型包括用于測量線(xiàn)性加速度的加速度計、測量角速度的陀螺儀、感應磁場(chǎng)強度的磁傳感器以及各類(lèi)慣性傳感器的組合。
MEMS 慣性傳感器主要應用于消費電子和汽車(chē)領(lǐng)域。消費電子產(chǎn)品中的慣性傳感器可以實(shí)現屏幕翻轉、游戲控制、攝像防手抖和硬盤(pán)保護等功能，還能夠幫助 GPS 系統導航對死角進(jìn)行測量。在汽車(chē)領(lǐng)域，慣性傳感器的快速反應可以提升汽車(chē)安全氣囊、防抱死系統、牽引控制系統的安全性能。
圖表29：加速度計和磁傳感器示意圖
資料來(lái)源：博世、華安證券研究所
根據賽迪顧問(wèn)的數據統計，2018年中國MEMS慣性傳感器市場(chǎng)規模約為80億元，同比增速超過(guò)15%。未來(lái)三年中國MEMS慣性傳感器增速將進(jìn)一步提升，至2021年市場(chǎng)規模將達到133.4億元。
圖表30：中國 MEMS 慣性傳感器市場(chǎng)規模（單位：億元）
數據來(lái)源：賽迪顧問(wèn)
全球 MEMS 慣性傳感器幾乎被國外大廠(chǎng)把持。根據Yole Development的統計，2017年除美新在磁傳感器領(lǐng)域占據了 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、意法半導體、旭化成等國外廠(chǎng)商。
2017年全球各品類(lèi)慣性傳感器合計市場(chǎng)容量為35.31億美元，預計到 2023年市場(chǎng)總規模將突破40億美元。其中加速度計是目前出貨量最大的產(chǎn)品，占據了整個(gè)MEMS慣性傳感器市場(chǎng)規模的三分之一以上。
（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(cháng)至2022年的101億美金，這主要得益于5G頻段增多后對于射頻濾波器、射頻開(kāi)關(guān)需求數量的增加。其中消費電子市場(chǎng)占比最大。
圖表31：2016-2022年全球射頻MEMS市場(chǎng)預測
數據來(lái)源：Yole Development（2017）
目前中美貿易戰背景下，射頻類(lèi)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)目前處于國外高度壟斷狀態(tài)，對于SAW濾波器，主要為日系廠(chǎng)商壟斷，Murata、TDK、太陽(yáng)誘電占據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(chǎng)商壟斷，Broadcom一家占比高達87%，占據絕對領(lǐng)導地位。
圖表32：MEMS濾波器市場(chǎng)占比
五、商業(yè)模式分析
國內MEMS傳感器行業(yè)內企業(yè)商業(yè)模式包括：（1）外購芯片封測模式；（2）垂直分工制造（Fabless）模式；（3）垂直整合制造（IDM）模式：
1、外購芯片封測模式
該模式下中國本土 MEMS傳感器企業(yè)主要負責傳感器銷(xiāo)售環(huán)節，企業(yè)通過(guò)向外采購MEMS傳感器主要組成部分，即海外傳感器設計企業(yè)設計好的芯片和與傳感器配套的其他芯片如ASIC信號調理電路芯片，自行或委托代工廠(chǎng)完成傳感器的封裝和測試，再將傳感器成品銷(xiāo)售給下游終端客戶(hù)。
外購芯片封測模式技術(shù)門(mén)檻較低，采用該模式的中國本土傳感器企業(yè)通常缺乏傳感器自主設計能力。由于中國MEMS傳感器行業(yè)起步較晚，本土企業(yè)在傳感器設計方面的技術(shù)積累薄弱，本土企業(yè)在發(fā)展初期多采用外購芯片封測模式。
例如，歌爾股份、瑞聲科技就是采購德國英飛凌等企業(yè)的傳感器芯片和美國亞德諾等企業(yè)的傳感器配套 ASIC調理芯片，自主或交由 Silex、中芯國際等企業(yè)完成傳感器封裝測試工作，再將最終產(chǎn)品銷(xiāo)往下游客戶(hù)。
圖表33：外購芯片封測模式
資料來(lái)源：頭豹研究院
2、Fabless 模式
與集成電路行業(yè)相似，Fabless模式下中國本土MEMS傳感器企業(yè)負責器件設計和銷(xiāo)售環(huán)節，即企業(yè)自主完成MEMS傳感器設計，將設計版圖交由代工企業(yè)并委托其完成傳感器器件制造環(huán)節，再將制造成品交由傳感器封裝測試代工企業(yè)完成封測環(huán)節，最終將傳感器產(chǎn)品銷(xiāo)往下游終端客戶(hù)。
Fabless模式技術(shù)門(mén)檻較高、資金門(mén)檻要求較低，采用該模式的中國本土MEMS企業(yè)通常具備芯片自主設計能力。
Fabless 模式下，MEMS企業(yè)、制造代工企業(yè)、封裝測試代工企業(yè)各自分工，傳感器企業(yè)專(zhuān)注設計環(huán)節，制造代工企業(yè)專(zhuān)注制造環(huán)節，封裝測試代工企業(yè)專(zhuān)注封裝測試環(huán)節，行業(yè)生產(chǎn)效率大幅提高。
此外，Fabless模式下MEMS傳感器設計企業(yè)決策效率高，能根據市場(chǎng)變化對產(chǎn)品規劃做出快速調節。目前，采用Fabless模式的中國本土企業(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 模式下的中國本土 MEMS 壓力傳感器企業(yè)自主完成包括器件設計、器件制造、封裝測試及銷(xiāo)售等產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節，除自主設計傳感器外，需配套大量傳感器制造和封裝測試所需設備，資金投入大，屬于重資產(chǎn)企業(yè)。
由于 IDM 模式對技術(shù)積累、生產(chǎn)規模和資金實(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，設計、制造和銷(xiāo)售等各環(huán)節不存在因產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節交接引起的銜接問(wèn)題，并享受全產(chǎn)業(yè)鏈的附加值帶來(lái)的差額利潤。
然而該模式的劣勢明顯，即企業(yè)資金投入龐大，資產(chǎn)折舊攤銷(xiāo)成本高，相比可根據市場(chǎng)變化對產(chǎn)品規劃做出快速反應的 Fabless 企業(yè)，IDM 企業(yè)對市場(chǎng)變化的反應較為遲鈍。
隨著(zhù) MEMS 壓力傳感器行業(yè)器件制造和封裝測試代工企業(yè)工藝技術(shù)的提高，行業(yè)內企業(yè)將更青睞于 Fabless 模式，專(zhuān)注于核心技術(shù)環(huán)節，注重輕資產(chǎn)運營(yíng)，降低資金占用風(fēng)險。
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(xiàn)。IDM模式和Fabless模式有各自的優(yōu)勢和劣勢，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)勢產(chǎn)能優(yōu)勢：在下游MEMS代工廠(chǎng)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：MEMS設計的核心在于工藝和經(jīng)驗積累，很多體現在know-how上，有自己的產(chǎn)線(xiàn)可以更快捷、更安全地將工藝實(shí)現。成本低、反應快（對于消費電子領(lǐng)域格外重要）；委外代工，不需要承擔設備折舊，盈利彈性更大。劣勢自建產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)能利用率有待提高；產(chǎn)線(xiàn)的研發(fā)及建設太昂貴，折舊成本可能高于性能優(yōu)勢帶來(lái)的好處，在成本上與代工模式并不具備太多競爭力。嚴重依賴(lài)代工廠(chǎng)，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；細分領(lǐng)域量小的品種很難得到代工廠(chǎng)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)行競爭；自營(yíng)產(chǎn)品與代工業(yè)務(wù)存在本質(zhì)沖突，MEMS設計企業(yè)或因知識產(chǎn)權風(fēng)險而避免與IDM代工廠(chǎng)企業(yè)合作。
六、競爭環(huán)境
（一）全球競爭格局
Yole Development公布了2020年全球MEMS產(chǎn)品銷(xiāo)售額TOP30的企業(yè)排行榜，如圖所示。數據顯示， TOP30企業(yè)的銷(xiāo)售額占據了全球MEMS市場(chǎng)規模約83%的份額。
圖表37：2020年Top MEMS manufactures-In US$ million
數據來(lái)源：Yole Development
從頭部企業(yè)看，雙博（博世+博世）效應顯現。兩家的營(yíng)收均超過(guò)10億美元，大幅領(lǐng)先后續廠(chǎng)商，形成寡頭現象。
TOP1博世主打運動(dòng)類(lèi)MEMS產(chǎn)品，雙重布局于汽車(chē)和消費電子領(lǐng)域。據公開(kāi)調研數據，幾乎所有的新車(chē)都要搭載博世的5個(gè)MEMS，全球約50%的智能手機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?xún)?yōu)化制造成本。
排名第二的博通從2013年開(kāi)始飛速增長(cháng)，并曾經(jīng)因試圖收購高通公司而名噪一時(shí)。博通主打射頻類(lèi)MEMS產(chǎn)品，智能手機快速普及導致射頻MEMS產(chǎn)品量?jì)r(jià)齊升，這對博通保持在前TOP2起到了決定性作用。
從頸部企業(yè)看，產(chǎn)品多元，競爭激烈。
TOP3的QROVO定位在射頻MEMS賽道，隨著(zhù)5G及智能手機的快速普及，QROVO近年來(lái)的排名得到快速提升。目前正在積極彌補交付延遲問(wèn)題。
TOP4的意法半導體不僅提供車(chē)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(chǎng)商的TOP5德州儀器市場(chǎng)份額逐年下降，正在積極開(kāi)拓車(chē)載等新市場(chǎng)。
TOP6是來(lái)自中國的歌爾聲學(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(lèi)MEMS（FLIR、ULIS），生物類(lèi)MEMS（歐姆龍）、圖像類(lèi)MEMS（佳能、索尼），并紛紛在自己的賽道實(shí)現跨越和趕超。
由于MEMS產(chǎn)品種類(lèi)多，應用領(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)被國外企業(yè)主導。
（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光機和噴墨打印頭，其它企業(yè)都是跟隨者，體量較??；后來(lái)得益于汽車(chē)工業(yè)和消費電子的發(fā)展，Bosch和ST異軍突起；隨著(zhù)智能手機的大面積普及以及未來(lái)5G的巨大需求，RF類(lèi)企業(yè)Broadcom和Qorvo突起并超越，2017年后至今，Broadcom和Bosh一直牢牢占據前兩名的位置。
對于榜首幾家企業(yè)，企業(yè)體量大，屬于大型MEMS公司，主要靠提升銷(xiāo)售額來(lái)維持排名；對于中型MEMS企業(yè)而言，主要靠豐富產(chǎn)品領(lǐng)域及應用來(lái)提升排名；對于小型企業(yè)，很難占據大體量市場(chǎng)，其增長(cháng)較慢。
圖表38：前十大MEMS公司收入份額的10年演變
數據來(lái)源：Yole Development（2020）
七、發(fā)展趨勢分析
1、商業(yè)模式：純MEMS代工廠(chǎng)與MEMS設計公司合作開(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(zhù)制作工藝逐漸標準化，預計MEMS產(chǎn)業(yè)未來(lái)會(huì )沿著(zhù)傳統集成電路行業(yè)發(fā)展趨勢，將逐步走向設計與制造相分離的模式。MEMS產(chǎn)業(yè)鏈上游MEMS設計企業(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MEMS行業(yè)起步較晚，研發(fā)、設計和工藝積累薄弱，多數中國本土企業(yè)缺乏自主化能力，因此采用外購芯片封測模式為主。
傳感器芯片供應商多數為博世、英飛凌和恩智浦等國際企業(yè)，占據中國市場(chǎng)近90%的份額，影響中國MEMS行業(yè)健康發(fā)展。
除科研院校外，采用IDM模式的中國本土MEMS企業(yè)較少，且該模式需龐大的生產(chǎn)線(xiàn)投資，投資周期長(cháng)，為企業(yè)帶來(lái)資金占用風(fēng)險，不利于企業(yè)快速實(shí)現產(chǎn)業(yè)化。
對仍于初步發(fā)展階段的國內MEMS行業(yè)而言，在該模式下本土MEMS設計企業(yè)可輕資產(chǎn)運營(yíng)，無(wú)需大量生產(chǎn)設備等固定資產(chǎn)投入，投資周期短。生產(chǎn)制造交由專(zhuān)業(yè)代工企業(yè)可提升傳感器設計企業(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)驗積累。
2、產(chǎn)品形式：將向著(zhù)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(lèi)似，NEMS（納機電系統）是專(zhuān)注納米尺度領(lǐng)域的微納系統技術(shù)，只不過(guò)尺寸更小。
而隨著(zhù)終端設備小型化、種類(lèi)多樣化，MEMS向更小尺寸演進(jìn)是大勢所趨。MEMS傳感器產(chǎn)品的下游應用，尤其是消費電子領(lǐng)域，對產(chǎn)品輕薄化有著(zhù)較高的要求?；谙掠慰蛻?hù)的需求，MEMS傳感器也需要相應地不斷縮小成品的尺寸。
為實(shí)現這一目標，MEMS傳感器生產(chǎn)廠(chǎng)商一方面需要改進(jìn)封裝結構的設計，在保證產(chǎn)品性能的基礎上縮小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，設計的芯片越小，所能產(chǎn)出的芯片數量就越多，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)品性能達到客戶(hù)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)展趨勢之一。
（2）集成化。傳感器呈現多項功能高度集成化和組合化。由于設計空間、成本和功耗預算日益緊縮，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調理電路的ASIC芯片集成，另一種是多種類(lèi)型傳感器及器件集成。
隨著(zhù) 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據可靠性，傳感器所需配套器件數量亦相應減少，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(mǎn)足下游應用的批量化、高可靠性、低成本的傳感器提供條件。
隨著(zhù)設備智能化程度的不斷提升，單個(gè)設備中搭載的傳感器數量也逐漸增加，通過(guò)多傳感器的融合與協(xié)同，提升了信號識別與收集的效果，也提高了智能設備器件的集成化程度，節約了內部空間。
（3）低功耗化。傳感器低功耗化需求日趨增加。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)等應用對傳感需求的快速增長(cháng)，傳感器使用數量急劇增加，能耗也將隨之翻倍。
降低MEMS功耗，增強續航能力的需求將會(huì )伴隨傳感器發(fā)展的始終且日趨強烈。
（4）智能化。加入信號處理功能，實(shí)現智能化?，F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信號處理算法，還可以承擔自動(dòng)調零、校準和標定等功能，實(shí)現終端設備的智能化。
3、MEMS封裝技術(shù)：將會(huì )向著(zhù)標準化演進(jìn)
根據封裝行業(yè)巨頭Amkor 公司的觀(guān)點(diǎn)，MEMS的整合正在向標準化、平臺化演進(jìn)。從之前眾多分散復雜的封裝形式（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模塊平臺標準化意味著(zhù)更快的反應速度。
與此同時(shí)，隨著(zhù)下游最重要的應用場(chǎng)景物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，MEMS在IOT平臺的產(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，例如藍牙，NB IOT發(fā)射模塊）和 MEMS傳感器等多個(gè)功能部分。系統級的封裝帶來(lái)的同樣是快速響應速度和及時(shí)的產(chǎn)品更新?lián)Q代。
