MEMS傳感器行業(yè)分析報告

1、實用文檔MEMS 傳感器行業(yè)分析報告一、什么是傳感器？傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是一種檢測裝置，能感 受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信 號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯 示、記錄和控制等要求。傳感器是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán) 節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓 物體慢慢變得活了起來。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光 敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放 射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。二、為什么關(guān)注傳感器？傳感器是一類檢測裝置，能接收到被測

2、量的信息，并能將感受到 一些信息，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柣蚱渌栊问降男畔⑤敵觯?以 滿足信息的處理、存儲、顯示、記錄、傳輸和控制等要求。傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的“五官”，是用于采集各類信息并轉(zhuǎn)換為特定 信號的器件，也是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志，與通信技術(shù)、計算機技 術(shù)構(gòu)成信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。2017年，全球傳感器市場規(guī)模突破2000億美元，達(dá)2075億美 元，增速達(dá)14.7%。近年來，我國傳感器市場持續(xù)快速增長，年均增 長速度超過20%,據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的中國傳感器制造行業(yè)發(fā) 展前景與投資預(yù)測分析報告數(shù)據(jù)顯示，2011年傳感器市場規(guī)模為480億元，到2016年達(dá)到1126億元。2017年增長至1

3、300億元，同 比增長15.45%。其中，流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器占據(jù) 最大的市場份額，分別占21% 19% 14%應(yīng)用領(lǐng)域，工業(yè)、實用文檔汽車電 子、通信電子、消費電子占比最大，僅工業(yè)和汽車電子產(chǎn)品領(lǐng)域的傳 感器占比即達(dá)42%左右。物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)一般由感知層、 傳輸層和應(yīng)用層組成，傳感器 是感知層主要組成之一。傳感器的主要任務(wù)是從周圍環(huán)境中收集數(shù) 據(jù)。傳感器是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)前端的一部分。它們在信號轉(zhuǎn)換和處理之后 直接或間接連接到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。傳感器是整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工作的基 礎(chǔ)，類似人的手/眼/耳/口/鼻。預(yù)計到2025年物聯(lián)網(wǎng)帶來的經(jīng)濟(jì)效益將在2.7萬億到6.2萬億美 元之間。其中，傳

4、感器作為數(shù)據(jù)采集的入口，將迎來巨大的發(fā)展空間。三、MEMS傳感器-傳統(tǒng)傳感器的未來（一）MEMS傳感器微機電系統(tǒng)（MEMS,Micro-Electro-MechanicalSysterj），也叫做微電子機械系統(tǒng)、微系統(tǒng)、微機械等，指尺寸在幾厘米以下乃至更小 的小型智能裝置，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處 理和控制電路、直至接口、通信和電源等于一體，是微電子技術(shù)和精 密機械加工技術(shù)相互融合，并將微電子與機械融為一體的系統(tǒng)。MEMS內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級（NEMS），是一個獨立的智能系統(tǒng)。MEMS是在微電子技術(shù)（半導(dǎo)體制造技術(shù)）基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，融合 了光刻、腐蝕、薄膜、LI

5、GA硅微加工、非硅微加工和精密機械加工 等技術(shù)制作的高科技電子機械器件。實用文檔應(yīng)用了MEMS技術(shù)的傳感器統(tǒng)稱為MEMS傳感器依據(jù)測量數(shù)據(jù)的類型，MEMS傳感器可分為三大類：MEMS物理傳感器、MEMS化學(xué)傳感器和MEMS生物傳感器。更細(xì)致的分類如下：M列 JU ii 5ilM KMS加逢哩計（陸螺說M即怡懾性測餓爼合M EM S R力M I MS液Itt傳舉器M I I S f；馬林諺器Si KMS電林感雪M VMS電場強曜始空辭M刖嶺電淹傳曙肆M !通借性磐M KMSa場強嗖彊熬髀M f：MS遲兒怙感 fiM EMJ5熄計iM KMS我面波flf嚥器M醫(yī)舫翎用豉傳黑器 可燃性氣體傳夠器大q

6、污遜氣體傳叢溫KMS腮f ft:梟i KIS比城祐隔（二）MEMS傳感器的特點與傳統(tǒng)傳感器相比，MEMS傳感器的特點包括：KMS實用文檔1）微型化：MEMS器件體積小，一般單個MEMS傳感器的尺寸實用文檔以毫米甚至微米為計量單位，重量輕、耗能低。同時微型化以后的機 械部件具有慣性小、諧振頻率高、響應(yīng)時間短等優(yōu)點。MEMS更高的表面體積比（表面積比體積）可以提高表面?zhèn)鞲衅鞯拿舾谐潭取?）硅基加工工藝，可兼容傳統(tǒng)IC生產(chǎn)工藝：硅的強度、硬度和 楊氏模量與鐵相當(dāng)，密度類似鋁，熱傳導(dǎo)率接近鉬和鎢，同時可以很 大程度上兼容硅基加工工藝。3）批量生產(chǎn)：以單個5mm*5mm尺寸的MEMS傳感器為例，用 硅微

7、加工工藝在一片8英寸的硅片晶元上可同時切割出大約1000個MEMS芯片，批量生產(chǎn)可大大降低單個MEMS的生產(chǎn)成本。4）集成化：一般來說，單顆MEMS往往在封裝機械傳感器的同 時，還會集成ASIC芯片，控制MEMS芯片以及轉(zhuǎn)換模擬量為數(shù)字量 輸出。5）多學(xué)科交叉：MEMS涉及電子、機械、材料、制造、信息與自動控制、物理、化學(xué)和生物等多種學(xué)科，并集約了當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的許多尖端成果實用文檔尺寸工傅毆戰(zhàn)鮒!便的大小出ifi :干JS暉尺寸肥屬，統(tǒng)賓,!中一大MEMS尺寸-的眠植華圧世訂韌XMH.制聞氏，tft辭-無込fF蝴常詞啊屑從IC期電工 K 笈 桑的fit工羥耳進(jìn)祎皿工的博荽.*逮章懼附fl蛍

8、豺爭如若 掘盤8L離分于*音帕V MEMsair中為韋見芒實用文檔（三）MEMS傳感器加工工藝MEMS與IC工藝的異同MEMS-IC兼容工藝簡圖ecfart5 成本高不睜 lpcfansomlpcfansom 電 8 8 戎燒友MEMS產(chǎn)品種類豐富、功能各異，工藝開發(fā)過程中呈現(xiàn)出“一類 產(chǎn)品一種制造工藝”的特點。MEMS芯片或器件的種類多達(dá)上萬、個 性特征明顯，除了采用相同的硅材料外，不同的MEMS產(chǎn)品之間沒有 完全標(biāo)準(zhǔn)的工藝，產(chǎn)品參量較多，每類產(chǎn)品品種實現(xiàn)量產(chǎn)都需要從前 端研發(fā)重新投入，工藝開發(fā)周期長，且量產(chǎn)率較傳統(tǒng)半導(dǎo)體生產(chǎn)行業(yè) 相比更低。MEMS加工的三大技術(shù)：體硅微加工（Bulk Mi

9、cromachi nin g）、表 面實用文檔微加工（Surface Micromachining、LIGA工藝（光刻、電鑄和模造）（四）MEMS傳感器發(fā)展現(xiàn)狀和前景1.市場空間、政策和前景（1）MEMS市場空間MEMS當(dāng)前主要應(yīng)用在消費電子、汽車等領(lǐng)域，隨著產(chǎn)品的不 斷成熟，航空航天、醫(yī)學(xué)和工業(yè)的應(yīng)用也逐漸普及。MEMS勺主要應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用產(chǎn)品相關(guān)的 MEMSB#MEMSB#厲電予SC週號計，F(xiàn)EJVR, IE力件哂禪、%F?MEMS越力懇技jDisi+- Fttia,a,壓力粕邑心妊褂畐區(qū)豈克#露+潭夬檸ME衲名等*工機B人加遇麼計，F(xiàn)EWtX,、圧力件*宴漫水性產(chǎn)RSM4光學(xué)強第暮，MUM

10、EMSY實用文檔2010年開始在MEMS麥克風(fēng)、慣性傳感器等帶動下，MEMS市 場開始進(jìn)入快速成長期，從下游 應(yīng)用來看，目前汽車和消費電子是 最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，而在2010年至2015年期間，汽車的復(fù)合年增 長率為6.8%,高于消費電子的5.1%CAGR MEMS是未來幾年增長 潛力最大的電子元器件，室內(nèi)導(dǎo)航、背景識別、動作識別等功能都對MEMS提出新需求。由于消費電子領(lǐng)域的基礎(chǔ)創(chuàng)新較快，MEMS也成為其重要的創(chuàng)新基礎(chǔ)元件，下游應(yīng)用領(lǐng)域中快速成長的仍然是消費電子領(lǐng)域，2015年至2020年的CAGR為10.9%。自2015年 至2020年汽車、工業(yè)、醫(yī)療的CAGR分別4.3%、7.7% 11.

11、8%。磴強計 比字傳孚器雖尢恬爭舁繪週 3E3E 計黴陸1818皎 化字詩頁罷 氣俸胃更器竝連底吐色力計浦費類電子EEflEEflt t怛主疼傳走壟莊力傳珪黔集硫晦傳SHSHO 、 如潦肚傳恿器罷療保健壓力傳恵皚加透宴計燼性二曇且合實用文檔中國的MEMS行業(yè)按下游應(yīng)用來看，汽車和消費電子同樣是主 要的增長動力，2010年至2015年 汽車和消費電子領(lǐng)域的CAGR分別為12.4%和10.6%。未來5年，由于中國消費電子和汽車的產(chǎn) 業(yè)鏈國產(chǎn)化進(jìn)程快速，仍將保持高速增長，消費電子的年復(fù)合增速預(yù) 測將達(dá)到17.2%,汽車增速為10.3%。從產(chǎn)品使用領(lǐng)域結(jié)構(gòu)來看，國內(nèi)MEMS公司在營業(yè)規(guī)模、技術(shù) 水平、

12、產(chǎn)按應(yīng)用類別劃分全球MEMS市場總規(guī)模（億美元）】業(yè) 醫(yī)貯電/ 展他祈龍電中國MEMS市場按下游應(yīng)用劃分情況（億美元）消費電f汽軍工業(yè) 英他實用文檔品結(jié)構(gòu)、與國外有明顯差距，60%-70%的勺設(shè)計產(chǎn)品集中在加 速度計、壓力傳感器等傳統(tǒng)領(lǐng)域。工藝開發(fā)是我國MEMS行業(yè)目前面 臨最主要的問題，產(chǎn)品在本身技術(shù)實力和生產(chǎn)工藝還有待于進(jìn)步。DMD(Digital Micromirror Devices，數(shù)字微鏡)芯片F(xiàn)BAR( film bulk acoustic reso nator濾波器)的簡稱，譯為薄膜腔 聲諧振濾波器，F(xiàn)BAR濾波器不同于以前的濾波器，是使用硅底板、 借助MEMS技術(shù)以及薄膜技術(shù)

13、制造出來。(2)相關(guān)政策2016年7月28日，國務(wù)院發(fā)布了“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī) 劃其中，在“發(fā)展新一代信息技術(shù)，發(fā)展智能綠色服務(wù)制造技術(shù)” 章節(jié)中，提出重點加強新型傳感器的研發(fā)， 加強工業(yè)傳感器制造基礎(chǔ) 共性技術(shù)研發(fā)，提升制造基礎(chǔ)能力；在先進(jìn)制造技術(shù)專欄中，提出開 展MEMS(微機電系統(tǒng))傳感器的研發(fā)。智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動指南（2017-2019年）實用文檔（3）前景預(yù)判傳統(tǒng)傳感器被MEMS替代。第一波大規(guī)模替代是在個人電子消費領(lǐng)域，在過去的20年，消費類應(yīng)用使不同類別的MEMS傳感器實 現(xiàn)了從雛形到大批量生產(chǎn)、直至大批量應(yīng)用的過程，這些傳感器包括 加速計、陀螺儀、慣導(dǎo)模塊、磁力計、氣壓

14、計等；第二波工業(yè)（含智 能駕駛）領(lǐng)域，這個領(lǐng)域?qū)EMS傳感器要求的性能和精度更高，規(guī) 模和應(yīng)用想象空間遠(yuǎn)超個人電子消費領(lǐng)域。2.產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀MEMS產(chǎn)業(yè)鏈類似于傳統(tǒng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)， 主要包括了四大部分： 前 端fabless設(shè)計環(huán)節(jié)、ODM代工晶圓廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)、封裝測試到下游最 終應(yīng)用的四大環(huán)節(jié)MEMS制造目前主要分為三類，純MEMS代工、IDM企業(yè)代工和 傳統(tǒng)集成電路MEMS代工。MEMS器件依賴各種工藝和許多變量，只 有經(jīng)過多年的實用文檔工藝改進(jìn)及測試，MEMS器件才能真正被商品化。研發(fā) 團(tuán)隊一般需要大量時間來搜索有關(guān)工藝及材料物理特性方面的資料， 每一種工藝都需要長期、大量的數(shù)據(jù)來穩(wěn)定一個工藝

15、。大部分MEMS行業(yè)的主要廠商是以Fabless為主，例如樓氏、HP、佳能等。同時，平行的也有IDM廠商垂直參與到整條產(chǎn)業(yè)鏈的 各個環(huán)節(jié)，比如Bosch ST等都建有自己的晶元代工生產(chǎn)線。目前 提供MEMS代工的IDM廠商主要有意法半導(dǎo)體、 索尼、 德州儀器等；臺積電目前是全球最大的獨立的MEMS代工廠，全球領(lǐng)先的純MEMS代工廠還有Silex Microsystems TeledyneDALSAAsia Paci?c Microsystems、X-FAB、Inno vative Micro Tech no logy等。中國MEMS產(chǎn)業(yè)在2009年后才逐漸起步，目前尚未形成規(guī)模， 產(chǎn)業(yè)整體處于

16、從實驗室研發(fā)向商用量產(chǎn)轉(zhuǎn)型階段。 國內(nèi)MEMS廠家在 營業(yè)規(guī)模、技術(shù)水平、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)環(huán)境上與國外有明顯差距，60%-70%勺設(shè)計產(chǎn)品依舊集中在加速度計、壓力傳感器等傳統(tǒng)領(lǐng)域， 對新產(chǎn)品（例如生物傳感器、化學(xué)傳感器、陀螺儀）的涉足不多。國 內(nèi)MEMS代工廠華潤上華、中芯國際、上海先進(jìn)等；中國MEMS代 工企業(yè)還未積累起足夠的工藝技術(shù)儲備和大規(guī)模市場驗證反饋的經(jīng) 驗，加工工藝的一致性、可重復(fù)性、產(chǎn)品的良率和可靠性等指標(biāo)都還 有較大的提升空間。目前，中國MEMS產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段。目前，具有一定知名 度和出貨量的本土MEMS企業(yè)仍然屈指可數(shù)，逐鹿中國市場的主要競 爭者仍以跨國企業(yè)為主。如今，我國

17、MEMS傳感器產(chǎn)品在精度和敏感 度等性能指標(biāo)上與國外存在巨大差距，應(yīng)用范圍也多局限于傳統(tǒng)領(lǐng) 域。中高檔傳感器產(chǎn)品幾乎100%從國外進(jìn)口，90%的芯片依賴國外。從MEMS產(chǎn)業(yè)的設(shè)計、制造和封裝三個環(huán)節(jié)來看，國內(nèi)缺乏對實用文檔MEMS相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的自主研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化能力。 我國尚無一套有自主 知識產(chǎn)權(quán)的傳感器設(shè)計軟件，國產(chǎn)傳感器可靠性也遠(yuǎn)不如國外同類產(chǎn) 品;MEMS制造能力更為薄弱，國內(nèi)具備一定規(guī)模的設(shè)計企業(yè)基本選 擇國外代工廠，而多數(shù)小型設(shè)計企業(yè)選擇與科研院所的中試線綁定， 這就導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程相對緩慢；我國的MEMS封裝尚未形成系列、標(biāo) 準(zhǔn)和統(tǒng)一接口。實用文檔2018中國MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)匿及投資價佢

18、三.產(chǎn)業(yè)鏈全景圖設(shè)計研發(fā)一國內(nèi)MEM5重爲(wèi)設(shè)計企業(yè)相對分?jǐn)?產(chǎn)品技術(shù)不夠成熟.市場認(rèn)可應(yīng)不直；生產(chǎn)制-內(nèi)MEMS生產(chǎn)統(tǒng)主要兮威中試経、代工、1DM=種r相互之間差異較大；封炭隔試 內(nèi)MEMS封裝技術(shù)起歩我早r封裝環(huán)節(jié)相對無善,具有一走的國廂竟?fàn)幠芰Γ?系蜿應(yīng)用一MEMS應(yīng)用BoschSTTlADISONYln*nmDensoSeiko EpsonMelesix1 吹GE S+nniing瑞宙料技 II 島鏗 I 外剜畑1 華工科技大立料 IS青鳥元芯BKsni 子曲rtf觀&芯彌無刪鍛UEMf N：EIZMEJUIS-UM:iKnowlesDdlsaMuraUSortcn MfMSA/SH