電子發燒友原創 章鷹

近日，MEMS傳感器市場傳來兩大重磅消息。國際調研機構Yole發布的最新預告顯示，根據Microtech Ventures的研究，MEMS市場將在2024-2025年的時間框架內達到拐點，現在，每年全球MEMS器件的市場規模大約130億到140億美元。預計未來幾年將以12%至15%的速度增長。他們看好MEMS傳感器在物聯網、可穿戴設備、自動駕駛汽車、機器人、數字健康、精準農業、智能家居、環境監測等應用。

第二個消息是，作為全球汽車和消費電子傳感器的頭部廠商Bosch，其旗下子公司Bosch Sensortec首席執行官Stefan Finkbeiner博士帶來了對MEMS傳感器技術的最新研判，他表示：“智能傳感器就是帶有嵌入式AI MCU的智能傳感器，廣泛、豐富的傳感器產品組合是Bosch Sensortec一貫的優勢。目前，我們已經推出運動傳感器（例如加速度計、陀螺儀）、環境傳感器（例如氣體、濕度、氣壓傳感器）、AI傳感器等一系列創新的解決方案，同時不斷拓展光學微系統、聲學微系統等前沿交互技術，致力打造新的度量標桿，從而推動傳感器朝著更加智能化的方向發展。”


中國作為全球消費電子和半導體需求的第一大市場，MEMS傳感器在中國市場有哪些最新發展趨勢？哪些廠商有能力把握未來3年的市場增長機會？在2022年世界集成電路大會上，來自華東光電集成器件研究所副總師張勝兵、敏芯股份副總經理張辰良帶來了最新的觀點分享。

中國MEMS傳感器全球最大第一市場！中國MEMS企業有哪些短板？

在8月份南京舉辦的世界半導體大會上，中國半導體行業協會MEMS分會常務副秘書長萬成東表示，2021年中國MEMS市場規模超過900億元，同比增長超過20%。中國已經是全球MEMS產業最大單一市場。增速遠高于全球平均水平，展現出了蓬勃發展的勢頭。預計到2023年中國MEMS市場規模將超過1200億元。MEMS芯片迎來了重大發展機遇。但國內MEMS產品的技術水平與國外相比仍有很大的差距，尤其高端MEMS傳感器普遍受到西方國家制約。

11月18日下午，在合肥舉辦的世界集成電路大會上，華東光電集成器件研究所副總師張勝兵介紹，近年來，全球智能傳感器市場保持了超過10%的增長率，到2023年產業規模將達到487億美元；市場結構上，壓力傳感器和液位傳感器數量占比均達到8%，超聲波傳感器在智能汽車領域占比正在穩步提升。具體看國內市場規模，有機構預測智能傳感器2018至2026年的復合增長率達到8%，到2026年市場規模達到239億美元。

萬成東指出，目前，中國在中高端MEMS市場超過60%的市場份額被國外巨頭占據，80%的傳感器芯片依賴國外。歐洲、美國、日本等幾乎壟斷了全球“高、精、尖”傳感器市場。他強調說，加強中國MEMS產業的核心競爭力，解決高端MEMS芯片的卡脖子問題，提升市場占有率，已是刻不容緩的任務。

張勝兵則建議，要把傳感器產業發展放在國家戰略高度，建立MEMS傳感器為核心的數字產業鏈鏈長制，同時探索、明確專業定位，特別是MEMS可以作為二級或者以上的學科列入到專業重點行列。就加強基礎研究和技術突破，張勝兵建議，一是跟蹤前沿，智能傳感器最需要探索的是新原理和新工藝產品；二是對前沿技術進行布局，比如石墨烯、量子和柔性技術等；第三，增加傳感器基礎共性技術研究投入，整合國家級創新平臺力量，引導國內傳感企業加大研發投入力度。

近日，國際調研機構Yole發布了2021年全球MEMS企業營收排名榜單，其中有5家中國企業進入Top30的排名，在前10名當中有1家中國公司，歐美日企業為主，包括博世、索尼、GE。西門子、霍尼韋爾、德州儀器、TE、意法半導體、恩智浦半導體。中國廠商歌爾聲學進入Top10榜單。我們看到，國內的MEMS企業上市公司包括歌爾聲學、賽微電子、士蘭微、華潤微、高德紅外等，2016年到2020年，中國主要MEMS企業的研發投入強度較大，尤其是敏芯股份，研發投入強度基本保持在10%以上。他們在哪些領域實現了突破。

敏芯MEMS傳感器布局和最新進展+賽微電子布局MEMS晶圓代工

在2022年世界集成電路大會上，敏芯股份副總經理張辰良表示：“敏芯股份的愿景是想成為MEMS技術平臺型公司，我們在MEMS麥克風、壓力傳感器與慣性方面形成布局，MEMS全產業鏈研發是我們公司的特點，產業鏈方面從芯片角度來說，從芯片架構設計到芯片制造工藝到后面的DFM模型我們是全程參與的。”

作為本土早一批布局MEMS領域的企業之一，敏芯創立于2007年，十五年來堅守匠“芯”，打造中國的MEMS技術平臺型企業，實現全產業鏈自主化布局。敏芯有大眾熟知的傳統MEMS“三大件”，其中在全球市場規模最大的是慣性產品。目前，敏芯加速度傳感器已量產，陀螺正處在研發階段，并拿到了江蘇省成果轉化項目。

消費類氣體壓力傳感器，比如應用在電子煙、手表等市場，現已開始批量出貨并打入了著名品牌客戶供應商名單。敏芯股份子公司靈科傳感主要布局應用在汽車、醫療等方面的壓力傳感器，2021年營業額高達幾千萬元。

他還指出，敏芯開發的MEMS麥克風，主要應用在手機、電腦、智能家居等消費電子市場。據悉，敏芯MEMS傳感器芯片累計出貨量達10億顆，作為國內最早的MEMS企業之一，敏芯公司通過15年持續研發投入，完成了MEMS產品芯片設計、晶圓制造、封裝測試環節的基礎研發和核心技術積累，實現了MEMS傳感器全生產環節自主可控。

從權威調研數據來看，MEMS麥克風市場確實都以國內供應商為主，但從芯片角度看，國外的英飛凌和樓氏兩家加起來已占據全球市場超80%份額，第三名雖是敏芯，但市場份額很小。我們需要清醒地認識到，打造MEMS麥克風中的“中國芯”任重而道遠。張辰良表示，未來麥克風有望在元宇宙（VR/AR）、汽車智能駕駛、智能機器人等新興市場獲得更多應用。

北京賽微電子成立于2008年5月，2015 年在創業板上市，主要從事導航業務和航空電子業務。2016 年公司取得瑞典MEMS 代工領域龍頭Silex控股權，同年在北京籌劃建設Fab3 8 寸MEMS 量產工廠。賽微電子2021年營收達9.28億元，并在2022年前三季度實現營收5.55億元。

目前該公司主營業務分為MEMS 開發、MEMS 代工制造、GaN 外延材料及功率器件。Silex 擁有 164 項國內/國際 MEMS核心專利，同時具備多項目并行開發的能力，滿足客戶多樣化多批次需求。

賽微電子2022年上半年財報顯示，研發投入達到1.39億元，占據上半年營收的36.85%，報告期內，公司大力推進MEMS工藝開發技術、MEMS晶圓制造技術、GaN材料生長工藝技術，公司保持了較高的研發強度。瑞典silex 貢獻了MEMS 營收近九成，北京Fab3 目前營收仍以工藝開發為主，量產客戶正在逐步導入中。北京FAB3 產線已成功導入十余家國內知名MEMS 客戶，開展合作產品超過40 余個，產品覆蓋硅麥、電子煙開關、慣性器件、BAW（FBAR）、微振鏡、氣體、微流控、光通信等不同類別。核心產品硅基麥克風已進入量產階段，濾波器方面公司和國內領先設計公司深度合作，代工產品覆蓋WiFi 2.4G和5G 等應用領域，并已有驗證合格的產品進入小批量階段。MEMS 微振鏡方面，Fab3 上半年和知名車載Lidar 廠商開展深度合作，目前工藝能力得到客戶認可并逐步推進商務談判。

國際調研機構Yole 數據顯示，目前全球純 MEMS 代工廠市場份額僅有5%，大量的產能掌握在 IDM 公司手里。一方面由于 MEMS 大部分市場集中于射頻濾波器、硅麥等消費電子領域以及壓力、慣性、加速度計、IMU 等汽車領域，傳統歐洲 IDM 廠商已占有先發優勢；另一方面 MEMS 不同產品、不同客戶之間工藝差別較大，需要摸索模塊化的工藝 IP 復用和多產品平行管理，代工廠較難實現盈利。在國產替代的大勢推動下，國內MEMS芯片設計廠商和代工廠商都迎來了黃金發展期。