作者：豐寧

隨著5G與物聯網的快速發(fā)展，中國MEMS市場迎來新的增長機遇。

在中國制造戰(zhàn)略中，前幾年唱主角的是主機裝備等大國重器，而處在感知最前端的傳感器，則是微不足道的配角。然而，傳感器往往是處于一切工業(yè)產品的最前沿陣地，它提供了感知物理世界的第一道哨卡，其在現代信息技術產業(yè)中，重要性并不輸芯片。

為避免國產傳感器進入像芯片那樣的窘境，國家不斷在科技創(chuàng)新規(guī)劃中加強傳感器的地位。各企業(yè)也響應號召積極投產，其中最有代表性的就有MEMS傳感器。

MEMS傳感器就是把一顆MEMS芯片和一顆專用集成電路芯片（ASIC芯片）封裝在一塊后形成的器件，用于探測和檢測物理、化學、生物等現象和信號。

隨著全球電子制造產業(yè)鏈加速向亞太地區(qū)轉移，憑借成本等優(yōu)勢，MEMS產業(yè)重心也不斷東遷，中國自然成為MEMS發(fā)展?jié)摿ψ畲?、增速最快的市場。尤其?G與物聯網的快速發(fā)展，對MEMS產業(yè)產生深遠影響，催生出大量創(chuàng)新產品及應用，帶動MEMS產品在工業(yè)生產及日常生活的普及化，使得中國MEMS 市場迎來新的增長機遇。

在消費電子領域，5G換機潮使單部手機 MEMS 傳感器數量不斷增加；智能家居和可穿戴設備的興起也有效擴大 MEMS 傳感器的市場空間。

汽車電子是 MEMS 產品的第二大市場，汽車自動化程度提高和政府推出的汽車安全規(guī)定也給 MEMS 傳感器的應用帶來機遇。

智能制造和醫(yī)療領域同樣存在較大市場機會，其中醫(yī)用MEMS傳感器已成為智慧醫(yī)療的核心。

其中，消費電子是MEMS的第一大市場，占比44%，汽車領域位居第二，占比24%，醫(yī)療設備占比17%。

此外，近幾年國內MEMS市場增長幾乎每年保持在20%，即便是疫情爆發(fā)的2020年，MEMS市場增速也達到了23%，是當年GDP增速的10倍，我們的市場應用正處于快速增長階段，預計2022年市場將會突破1000億，并且未來每年還會保持20%左右的速度持續(xù)增長。

那么，MEMS有何優(yōu)勢可以吸引如此巨大的增量市場？

MEMS的優(yōu)勢

用MEMS工藝制造的傳感器具有微型化、集成化、可大批量生產等特點。同時，MEMS傳感器不僅能夠感知被測參數，將其轉換成方便度量的信號;而且能對所得到的信號進行分析、處理和識別、判斷，因此MEMS也被稱為智能傳感器。

微型化：MEMS器件體積小，一般單個MEMS傳感器的尺寸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、響應時間短等優(yōu)點。MEMS更高的表面體積比可以提高表面?zhèn)鞲衅鞯拿舾谐潭取?/p>

可批量生產：以單個5mm*5mm尺寸的MEMS傳感器為例，用硅微加工工藝在一片8英寸的硅片晶圓上可同時切割出大約1000個MEMS芯片，批量生產可大大降低單個MEMS的生產成本。

集成化：MEMS在封裝機械傳感器的同時，還會通過集成ASIC芯片，來控制MEMS芯片以及轉換模擬量為數字量輸出。與此同時，微傳感器、微執(zhí)行器和微電子器件的集成可制造出可靠性、穩(wěn)定性很高的MEMS。隨著MEMS的工藝的發(fā)展，現在傾向于單個MEMS芯片中整合更多的功能，實現更高的集成度。

MEMS產業(yè)模式

Fabless+Foundry模式：芯片設計企業(yè)專注于 MEMS 芯片及其產品結構的設計，完成設計后交由第三方晶圓廠生產制造出 MEMS 芯片，經過封裝測試后實現向消費電子、汽車、醫(yī)療和工控等應用領域客戶的出貨。

IDM模式：IDM 企業(yè)即垂直整合器件制造商，該類廠商除了進行集成電路設計之外，一般還擁有自有的封裝廠和測試廠，其業(yè)務范圍涵蓋集成電路的設計、制造、封裝和測試所有環(huán)節(jié)。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。由于IDM模式對技術積累、生產規(guī)模和資金實力等方面要求高，采用該模式的企業(yè)均為全球大型MEMS傳感器企業(yè)。

外購芯片封測模式：國產MEMS封裝產業(yè)在全球范圍內處于相對領先的地位，但高端測試設備仍被國外龍頭企業(yè)壟斷。且中國MEMS壓力傳感器行業(yè)起步較晚，本土企業(yè)在傳感器設計方面的技術積累薄弱，本土企業(yè)多通過外采海外傳感器企業(yè)設計好的芯片以及與傳感器配套的其他芯片如ASIC信號調理電路芯片，自行或委托代工廠完成傳感器的封裝和測試，再將傳感器成品銷售給下游終端客戶的方式。

全球MEMS龍頭主要以IDM垂直整合制造為主，即涵蓋IC設計、IC制造、封裝測試等各個環(huán)節(jié)，甚至延伸到下游終端集成，其利用內部資源整合優(yōu)勢，從MEMS 設計到制造所需時間較短，并大部分擁有自己的知識產權，技術開發(fā)能力較強，具有技術領先優(yōu)勢。目前全球 MEMS 龍頭主要包括意法半導體、德州儀器、博世、博通和 Qorvo、樓氏電子等。

那么，是不是可以說MEMS產業(yè)更適合IDM模式？

實則不然。

MEMS具有“一類產品，一種制造工藝”的特點。隨著新興器件的涌現、新細分市場及應用的開辟以及純代工 MEMS 企業(yè)在擅長領域內的設計與加工工藝沉淀而產生的經驗效應，能夠同時處理多類器件開發(fā)及生產的純MEMS 代工企業(yè)將成為制造外包業(yè)務中的強力競爭者。就競爭強度而言，部分中低端器件尤其是消費電子類 MEMS 器件出貨量巨大且技術要求較低，商品同質化程度較高，隨著IDM 企業(yè)受到來自升級產業(yè)線以及降低成本維持利潤的壓力不斷增加Fabless+Foundry模式品的商業(yè)模式將成為未來行業(yè)業(yè)務模式的主流。

在中國MEMS產業(yè)即將步入黃金機遇期之際，國內企業(yè)的代工能力已和國外不相上下。不過中國MEMS產業(yè)要徹底實現我國MEMS產業(yè)的飛速發(fā)展和自主可控，最關鍵的是需要MEMS芯片的設計和代工制造搭建完整的產業(yè)鏈齊頭并進，因此市場源源不斷的涌現一些IDM企業(yè)，與代工企業(yè)探索新的市場機會，開啟攻堅戰(zhàn)。

國產攻堅

歌爾股份（代工）：中國微型麥克風代表性企業(yè)，在微型麥克風領域，市場占有率居世界同行業(yè)之首。歌爾在2020年全球MEMS廠商營收排名中升至第六位，繼去年首次躋身前十后，僅用一年時間排名升至第六，也是前十名中唯一一家中國企業(yè)。

瑞聲科技（代工）：瑞聲科技在設計和大批量高精密制造方面有近三十年經驗，在微型聲學、觸覺、MEMS麥克風領域，分別被工信部認定為我國制造業(yè)單項冠軍示范企業(yè)?，F已成為全球領先的同行、IT及消費電子市場微型元器件整體方案供貨商。

敏芯微電子（IDM&代工）：敏芯作為中國最早成立的MEMS研發(fā)公司之一，現已擁有完整的芯片設計、晶圓制造、封裝與測試等全產業(yè)鏈的自主研發(fā)設計能力，憑借完全自主設計的MEMS芯片與ASIC芯片成功打破了國外廠商長期壟斷的格局。

美新半導體 （IDM）：美新半導體在無錫建有8英寸MEMS磁、慣性傳感器封測產線。2021年7月，據紹興濱海新區(qū)管委會公示公告，美新半導體將在紹興建設MEMS磁傳感器生產線及加速度傳感器工藝開發(fā)實驗線，該產線預計年產6億顆MEMS芯片。

賽微電子 （代工）：2021年6月北京8英寸MEMS產線（北京FAB3）一期建成生產，目前月產約1萬片。FAB3二三期工程正在進行，全部投產后，預計FAB3總產能達3萬片每月。

中芯集成電路制造（紹興）（代工）：中芯國際的MEMS方案主要集中在MEMS麥克風、加速度計、陀螺儀、壓力、顯微鏡、超聲波傳感器、射頻器件。2020年第四季度一期產能擴產至每月4萬片晶圓，近期其成功完成晶圓設備鏈調試，8英寸晶圓月產能增至7萬片，良品率達99%。

上海先進半導體（代工）：先進半導體由傳統(tǒng)模擬芯片代工廠轉型MEMS代工， 目前有5英寸、6英寸、8英寸晶圓生產線，MEMS生產線可以代工的器件包括：三軸陀螺 儀、加速度計、生物MEMS芯片、光學MEMS、RFMEMS、微流體開關、壓力傳感器等，可被廣泛應用于消費電子、醫(yī)療電子以及汽車電子等領域。目前，該MEMS生產平臺擁有世界最先進的深槽刻蝕、鍵合、硅片邊緣修整等設備，設計月產量可達3000片。

華潤微電子（IDM&代工）：擁有3條6英寸線，其中MEMS產線是國內規(guī)模最大的與CMOS生產線兼容的MEMS傳感器量產生產線，具有國內領先水平的 MEMS 表面和體硅加工技術。并且華潤微電子8寸MEMS的3000片/月產能擴充已經完成，并投入使用。光電及MEMS麥克風工藝平臺從6英寸升級到8英寸，實現批量生產，產品性能及良率水平優(yōu)秀。

士蘭微電子（IDM）：杭州士蘭微是國內規(guī)模最大的IDM企業(yè)之一。自2010年開始，士蘭微電子投入大量資金，通過對加速度傳感器、地磁傳感器、壓力傳感器等一系列傳感器產品的開發(fā)，在6寸、8寸芯片生產線上實現了批量制造能力，并建立自己的MEMS封測生產線，初步走通了系列傳感器的IDM發(fā)展之路，已申請相關發(fā)明專利百余項。

中科院微電子所（中試線）：2016年由中科院微電子所設立的MEMS研發(fā)平臺，其8英寸MEMS中試線工藝穩(wěn)定性達到98%；針對三軸重力加速度計、基于氧化釩的紅外圖像傳感器、醫(yī)用CT中X-ray探測、基于薄膜體聲波濾波器（FBAR）、MEMS紅外探測器等產品。

政策支持

在政策護航、研發(fā)生產體系完善的大環(huán)境下， MEMS 行業(yè)提獲利頗豐，半導體芯片行業(yè)作為信息產業(yè)中的基礎和核心部分，是關系國民經濟和社會發(fā)展全局的基礎性、先導性和戰(zhàn)略性產業(yè)。國家也在持續(xù)關注并大力支持傳感器行業(yè)的發(fā)展，并政策層面對智能傳感器產業(yè)已有較多支持。

MEMS傳感器利好政策