微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)行業(yè)分析
2024年全球MEMS傳感器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到106億美元。中國(guó)是全球MEMS產(chǎn)業(yè)的重要市場(chǎng)之一且增速遠(yuǎn)高于全球平均水平,2021年市場(chǎng)規(guī)模已超過(guò)900億元,同比增長(zhǎng)超過(guò)20%,并成為全球最大單一市場(chǎng)。全球MEMS行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)從2021年的136億美元增長(zhǎng)至2027年的約223億美元,復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)9%。中國(guó)MEMS市場(chǎng)近年來(lái)持續(xù)擴(kuò)大,2018年至2023年年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到15%以上,預(yù)計(jì)未來(lái)幾年繼續(xù)保持快速增長(zhǎng),在2025年有望突破千億元人民幣。
微機(jī)電系統(tǒng)行業(yè)概述與產(chǎn)業(yè)鏈分析
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微機(jī)電系統(tǒng)行業(yè)概述
微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)是一種將微機(jī)械結(jié)構(gòu)、微傳感器、微執(zhí)行器與微電子技術(shù)相結(jié)合的微小器件系統(tǒng)。
1.工作原理
從原理來(lái)講,它是在微觀尺度下,利用光刻、蝕刻等微納加工技術(shù),在硅片等襯底材料上制造出具有機(jī)械和電子功能的微小部件。例如,在制作MEMS加速度傳感器時(shí),通過(guò)蝕刻硅片形成微小的懸臂梁結(jié)構(gòu),再結(jié)合微電子電路,當(dāng)加速度作用于懸臂梁時(shí),會(huì)引起梁的變形,進(jìn)而通過(guò)檢測(cè)電容、電阻等電學(xué)參數(shù)的變化來(lái)感知加速度。
2.特征
(1)其特點(diǎn)鮮明,首先是微型化,尺寸通常在微米到毫米級(jí)別,這使得它能夠集成在各種小型電子設(shè)備中,如智能手機(jī)里的MEMS麥克風(fēng),體積小卻能實(shí)現(xiàn)高效的聲音采集功能。
(2)其次是高精度,能夠精準(zhǔn)地感知和控制微小物理量變化,像MEMS陀螺儀可以精確地測(cè)量微小的角速率變化,在航空航天、汽車電子等領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用。
(3)另外還具有多功能集成性,能夠把多種功能集成在一個(gè)芯片上,比如在一個(gè)MEMS芯片上同時(shí)集成壓力、溫度、濕度等多種傳感器,實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的綜合監(jiān)測(cè)。
3.分類
在分類上,按功能可分為MEMS傳感器和MEMS執(zhí)行器。MEMS傳感器用于檢測(cè)物理量,如壓力傳感器、加速度傳感器、磁傳感器等;MEMS執(zhí)行器則是用于對(duì)物理量進(jìn)行控制或驅(qū)動(dòng),如微泵、微閥門等。
4.應(yīng)用領(lǐng)域
在應(yīng)用領(lǐng)域方面,MEMS廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子領(lǐng)域,如智能手機(jī)、智能手表中的傳感器用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、環(huán)境感知等功能;
(1)在汽車電子領(lǐng)域,用于汽車安全系統(tǒng)(如安全氣囊觸發(fā)的加速度傳感器)、自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)(如毫米波雷達(dá))。
(2)在醫(yī)療電子領(lǐng)域,用于微型診斷設(shè)備(如血糖監(jiān)測(cè)儀)和植入式醫(yī)療器械(如心臟起搏器中的微傳感器)。
(3)在工業(yè)控制領(lǐng)域,用于自動(dòng)化生產(chǎn)線的監(jiān)測(cè)和控制。
(4)在航空航天領(lǐng)域,用于飛行姿態(tài)控制和衛(wèi)星的姿態(tài)調(diào)整等眾多場(chǎng)景。
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微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈分析
1.上游
包括原材料供應(yīng)和制造設(shè)備供應(yīng)。
(1)原材料方面,硅片是最主要的基礎(chǔ)材料,還有金屬薄膜、光刻膠、封裝材料等。
(2)制造設(shè)備如光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、鍍膜設(shè)備等,技術(shù)門檻極高,主要被國(guó)外少數(shù)企業(yè)壟斷。
2.中游
主要涵蓋設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試環(huán)節(jié)。
(1)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域,需要綜合考慮多種因素進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等,涉及多學(xué)科知識(shí)。
(2)制造環(huán)節(jié)運(yùn)用光刻、蝕刻、沉積等微納加工工藝將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)際器件。
(3)封裝測(cè)試是確保產(chǎn)品質(zhì)量和性能的關(guān)鍵,包括芯片封裝、性能測(cè)試、可靠性測(cè)試等。
3.下游
應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。
(1)在消費(fèi)電子領(lǐng)域,用于智能手機(jī)、平板電腦、可穿戴設(shè)備等。
(2)汽車電子方面,應(yīng)用于汽車安全系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)等。
(3)醫(yī)療電子領(lǐng)域,可用于微型診斷設(shè)備、植入式醫(yī)療器械等。
(4)工業(yè)控制領(lǐng)域,在自動(dòng)化生產(chǎn)線、工業(yè)機(jī)器人等方面發(fā)揮作用。
(5)航空航天領(lǐng)域,用于飛行姿態(tài)控制、衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整等。
微機(jī)電系統(tǒng)市場(chǎng)分析與競(jìng)爭(zhēng)格局
1.市場(chǎng)分析
2024年全球MEMS傳感器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到106億美元。中國(guó)是全球MEMS產(chǎn)業(yè)的重要市場(chǎng)之一且增速遠(yuǎn)高于全球平均水平,2021年市場(chǎng)規(guī)模已超過(guò)900億元,同比增長(zhǎng)超過(guò)20%,并成為全球最大單一市場(chǎng)。全球MEMS行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)從2021年的136億美元增長(zhǎng)至2027年的約223億美元,復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)9%。中國(guó)MEMS市場(chǎng)近年來(lái)持續(xù)擴(kuò)大,2018年至2023年年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到15%以上,預(yù)計(jì)未來(lái)幾年繼續(xù)保持快速增長(zhǎng),在2025年有望突破千億元人民幣。
2.競(jìng)爭(zhēng)格局
(1)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)格局
美國(guó)、歐洲和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的企業(yè)在MEMS行業(yè)占據(jù)領(lǐng)先地位。如美國(guó)的德州儀器、博世、英飛凌等,憑借強(qiáng)大研發(fā)實(shí)力與成熟生產(chǎn)工藝,在高端MEMS技術(shù)上優(yōu)勢(shì)明顯,在汽車電子、醫(yī)療健康等領(lǐng)域市場(chǎng)份額較高。日本的東芝、夏普等企業(yè)也具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力,在全球市場(chǎng)布局廣泛。
(2)國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)格局
國(guó)內(nèi)企業(yè)如華為海思、紫光展銳等發(fā)展迅速,在消費(fèi)電子等領(lǐng)域的市場(chǎng)份額逐漸提升。一些國(guó)內(nèi)企業(yè)在加速度傳感器、陀螺儀、微流控芯片等細(xì)分領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)先,但整體上,國(guó)內(nèi)MEMS產(chǎn)業(yè)仍存在一定差距,企業(yè)多集中在產(chǎn)業(yè)鏈中低端,高端產(chǎn)品依賴進(jìn)口。
(Ⅰ)青鳥元芯:2001年成立,是國(guó)內(nèi)首家采用MEMS技術(shù)批量生產(chǎn)微型傳感器的企業(yè),依托“北京大學(xué)微電子學(xué)研究院”和“微米/納米加工技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”,擁有系列化微型濕度傳感器及模塊、MEMS壓力傳感器芯片等產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于工業(yè)科技、電子設(shè)備等領(lǐng)域。
(Ⅱ)兆威機(jī)電(003021):是國(guó)內(nèi)少有、全球領(lǐng)先的微型傳動(dòng)系統(tǒng)制造商,曾獲國(guó)家科學(xué)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。為汽車電子、通信行業(yè)等多領(lǐng)域客戶提供微型傳動(dòng)系統(tǒng)、微型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一站式服務(wù)。
(Ⅲ)知芯傳感:2019年成立于無(wú)錫新吳區(qū)中國(guó)傳感網(wǎng)國(guó)際創(chuàng)新園,聚焦MEMS壓力傳感器、MEMS微鏡兩大方向,擁有超過(guò)40項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),掌握芯片設(shè)計(jì)、晶圓加工等核心技術(shù)。
(Ⅳ)奧松電子:2003年成立,2010年建立MEMS生產(chǎn)線,2021年啟動(dòng)八英寸MEMS芯片生產(chǎn)線,技術(shù)創(chuàng)新能力強(qiáng),產(chǎn)品涵蓋磁傳感器、氣體流量傳感器等,以高靈敏度、高精度、高穩(wěn)定性著稱。
(Ⅴ)西人馬:中國(guó)領(lǐng)先的MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器制造商,產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、智能穿戴設(shè)備、健康監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域,其MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器以高精度、低功耗和快速響應(yīng)等特點(diǎn)獲得市場(chǎng)認(rèn)可,一直致力于技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級(jí)。
3.發(fā)展趨勢(shì)
1.技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
(1)在更微型化與高集成度方面,未來(lái)將不斷突破微納米加工和封裝技術(shù)極限,使MEMS產(chǎn)品體積更小、性能更強(qiáng)、功能更復(fù)雜,如研發(fā)出納米級(jí)的傳感器和執(zhí)行器,集成更多功能于單一芯片。
(2)智能化與網(wǎng)絡(luò)化方面,MEMS產(chǎn)品將具備更強(qiáng)的自主決策和數(shù)據(jù)處理能力,可與云端和其他設(shè)備實(shí)時(shí)通信和協(xié)同工作,如智能家居中的MEMS傳感器能根據(jù)環(huán)境和用戶習(xí)慣自動(dòng)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。
(3)多學(xué)科融合也是趨勢(shì)之一,與生物學(xué)、化學(xué)、光學(xué)等學(xué)科深度交叉融合,開發(fā)出具有新型功能和應(yīng)用的MEMS產(chǎn)品,如可用于生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)的微流控芯片、生化傳感器。
2.市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)
從規(guī)模上看,隨著各領(lǐng)域?qū)EMS產(chǎn)品需求增加,全球MEMS市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)擴(kuò)大,中國(guó)市場(chǎng)在全球的占比和重要性也將不斷提升。
在應(yīng)用領(lǐng)域拓展方面,在傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域深化的同時(shí),還將在新興領(lǐng)域如智能城市、智能農(nóng)業(yè)、環(huán)保監(jiān)測(cè)等發(fā)揮重要作用,創(chuàng)造更多市場(chǎng)增長(zhǎng)點(diǎn)。
3.競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展趨勢(shì)
市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)會(huì)愈發(fā)激烈,企業(yè)將在技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品性能、成本控制、市場(chǎng)份額等方面展開全方位競(jìng)爭(zhēng),通過(guò)并購(gòu)、合作等方式提升競(jìng)爭(zhēng)力。
國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程會(huì)進(jìn)一步加速,國(guó)內(nèi)企業(yè)不斷突破關(guān)鍵技術(shù),提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能,在中高端市場(chǎng)逐步實(shí)現(xiàn)進(jìn)口產(chǎn)品替代,在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力也將不斷增強(qiáng)。
MEMS封裝材料
1.大/小量程固晶
X7920/X988專門設(shè)計(jì)用于MEMS Die attach, 低應(yīng)力,低永久壓縮變形,高回彈,高絕緣強(qiáng)度。
2.Die coating
X6912專門設(shè)計(jì)用于MEMS Die coating,光學(xué)透明,流動(dòng)性佳,超低線性應(yīng)力。
3.ASIC與基板黏結(jié)
EP5025/EP5841專門設(shè)計(jì)用于芯片陣列封裝及ASIC與基板黏結(jié),高速點(diǎn)膠與作業(yè)效率,低應(yīng)力,高可靠性。
(來(lái)源蕞達(dá)黏合畿)