不論市場(chǎng)面臨飽和停滯，抑或高昂增長(zhǎng)，MEMS一直以來(lái)都是半導(dǎo)體業(yè)的一顆璀璨明星。在即將到來(lái)的智能物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，MEMS 傳感器正扮演著越來(lái)越重要的角色。

何為MEMS？

MEMS 即微機(jī)電系統(tǒng) (Microelectro Mechanical Systems)，可利用集成電路 (IC) 制造技術(shù)和微加工技術(shù)把微傳感器、微執(zhí)行器等制造在一塊或者多塊芯片上的微型集成系統(tǒng)。典型的 MEMS 由傳感器、信息處理單元、執(zhí)行器和通訊/接口單元等組成。輸入信號(hào)是物理信號(hào)，通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理(模擬的或/和數(shù)字的)后，由執(zhí)行器與外界產(chǎn)生作用。每一個(gè)微系統(tǒng)可以采用數(shù)字或模擬信號(hào)(電、光、磁等物理量) 與其他的微系統(tǒng)進(jìn)行通信。?

MEMS起源于1947年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室晶體管的發(fā)明，直到1987年美國(guó)伯克利加州大學(xué)發(fā)明了微馬達(dá)，引起國(guó)際學(xué)術(shù)界的轟動(dòng)，人們看到了電路與執(zhí)行部件集成制作的可能性，這是 MEMS技術(shù)的開(kāi)端。1988年，美國(guó)的一批科學(xué)家提出“小機(jī)器、大機(jī)遇”，并呼吁美國(guó)重視這一重大領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)。1993年，美國(guó)ADI公司采用MEMS技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)微型加速度計(jì)的商品化，大批量應(yīng)用于汽車(chē)防撞氣囊，標(biāo)志著 MEMS 技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的開(kāi)端。20世紀(jì)90 年代，發(fā)達(dá)國(guó)家先后投巨資并設(shè)立國(guó)家重大項(xiàng)目促進(jìn)其發(fā)展。此后，MEMS 技術(shù)發(fā)展迅速。?

MEMS 技術(shù)是一種典型的多學(xué)科交叉的前沿性研究領(lǐng)域，幾乎涉及到自然及工程科學(xué)的所有領(lǐng)域，如電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、物理學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)等，與傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)相比具備許多優(yōu)勢(shì)。

?MEMS被認(rèn)為是21世紀(jì)最有前途的技術(shù)之一，如果半導(dǎo)體微制造被視為第一次微制造革命，MEMS則是第二次革命。用 MEMS工藝制造傳感器、執(zhí)行器或者微結(jié)構(gòu)，具有微型化、集成化、智能化、成本低、效能高、可大批量生產(chǎn)，產(chǎn)能高，良品率高等特點(diǎn)，極大地滿(mǎn)足了市場(chǎng)對(duì)傳感器小體積、高性能的要求，正在逐漸取代傳統(tǒng)機(jī)械傳感器。?

MEMS 傳感器品種繁多，按其工作原理，可分為物理型、化學(xué)型和生物型三類(lèi)。按照被測(cè)的量又可分為加速度、角速度、壓力、位移、流量、電量、磁場(chǎng)、紅外、溫度、氣體成分、濕度、pH值、離子濃度、生物濃度、觸覺(jué)等類(lèi)型的傳感器。

MEMS發(fā)展勢(shì)頭迅猛
近年來(lái)，受益于汽車(chē)電子、消費(fèi)電子、醫(yī)療電子、光通信、工業(yè)控制、儀表儀器等市場(chǎng)的高速成長(zhǎng)，MEMS 行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭迅猛。

?2018年，全球MEMS市場(chǎng)規(guī)模約為152億美元，預(yù)計(jì)到2021年全球MEMS市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)220億美元，2016-2021年年均復(fù)合增長(zhǎng)率在9.6%。就MEMS的出貨量而言，預(yù)計(jì)到2023年全球MEMS的年均復(fù)合增長(zhǎng)率在20%以上，增速超過(guò)半導(dǎo)體市場(chǎng)。

未來(lái)，助推全球 MEMS 持續(xù)增長(zhǎng)的動(dòng)力主要因素有三點(diǎn):

• 汽車(chē)安全及智能化的需求逐年增加，推動(dòng) MEMS市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng);

• 工業(yè)4.0和智慧家庭推動(dòng)工業(yè)和家居類(lèi)自動(dòng)化產(chǎn)品發(fā)展，對(duì)于MEMS需求巨大;

• 可穿戴設(shè)備、無(wú)人機(jī)/機(jī)器人的日益普及和在各領(lǐng)域滲透率進(jìn)一步提高。

從全球應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，消費(fèi)電子仍是 MEMS 的第一大市場(chǎng)，占比 41.8%， 這主要得益于在智能家居、智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域的機(jī)會(huì)日益增多。醫(yī)療電子位居第二，占比 28.1%，歸功MEMS在臨床監(jiān)測(cè)中的廣泛應(yīng)用，如心電圖患者監(jiān)測(cè)和腦電圖測(cè)量；成像應(yīng)用，如CT成像和數(shù)字 X 射線(xiàn)。此外，MEMS還被用于診斷和治療設(shè)備的定位應(yīng)用，包括外科手術(shù)臺(tái)等設(shè)備的高精度定位，以及假肢和患者監(jiān)測(cè)應(yīng)用，如運(yùn)動(dòng)和位置監(jiān)測(cè)；此外，醫(yī)療電子上的MEMS器件附加值很高，平均售價(jià)遠(yuǎn)高于其它MEMS領(lǐng)域。

?從全球產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來(lái)看，份額最大的是壓力傳感器，主要得益于在工業(yè)和消費(fèi)品等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，市場(chǎng)占比達(dá)到 21%；其次是射頻傳感器、加速度傳感器、MEMS麥克風(fēng)，受益于 5G 手機(jī)、智能音箱、可穿戴設(shè)備等消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品的帶動(dòng)，市場(chǎng)占比均超過(guò)10%；然后慣性傳感器(如加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)和 慣性組合傳感器)，市場(chǎng)占比9%，其在汽車(chē)電子當(dāng)中的應(yīng)用(如電子穩(wěn)定控制 (ESC)、牽引控制系統(tǒng)(TCS)和防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)不斷增加。

?從全球產(chǎn)業(yè)布局來(lái)看，美國(guó)、日本等少數(shù)國(guó)家占據(jù)了主要份額。2017 年，全球排名前30位的MEMS廠商創(chuàng)造了92.4億美元營(yíng)收，占全球70%以上，而這30家公司多來(lái)自日本和美國(guó)，分別占據(jù)了44%和33%。

?隨著全球電子制造產(chǎn)業(yè)鏈加速向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移，憑借成本等優(yōu)勢(shì)，MEMS產(chǎn)業(yè)重心也將不斷東遷，亞太地區(qū)的 MEMS 產(chǎn)業(yè)規(guī)模將持續(xù)增長(zhǎng)。此外，亞太地區(qū)也是消費(fèi)電子、汽車(chē)和工業(yè)領(lǐng)域的主要市場(chǎng)，亞太地區(qū)已成為大型投資和業(yè)務(wù)擴(kuò)張機(jī)會(huì)的全球焦點(diǎn)。

中國(guó) MEMS 產(chǎn)業(yè)規(guī)模

中國(guó)是全球MEMS發(fā)展?jié)摿ψ畲?、增速最快的市?chǎng)。近年來(lái)，中國(guó)MEMS消費(fèi)電子類(lèi)產(chǎn)品，如智能手機(jī)、平板電腦等產(chǎn)量保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，帶動(dòng)加速傳感器、陀螺儀、硅麥克風(fēng)等MEMS行業(yè)需求的增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)2016-2021年中國(guó)MEMS市場(chǎng)年均復(fù)合增長(zhǎng)率將超過(guò)15%，遠(yuǎn)高于全球9.6%的增速。

?在 5G通信和物聯(lián)網(wǎng)的帶動(dòng)下，MEMS陀螺儀、MEMS加速度等產(chǎn)品用量得到快速提高，因此網(wǎng)絡(luò)與通信成為中國(guó)MEMS市場(chǎng)的最大應(yīng)用領(lǐng)域，市場(chǎng)份額達(dá)到31%。隨著無(wú)人駕駛和新能源汽車(chē)的發(fā)展，汽車(chē)電子領(lǐng)域 MEMS快速增長(zhǎng)，2018年市場(chǎng)份額達(dá)到 29%，位居第二。

?從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來(lái)看，份額最大的是壓力傳感器，市場(chǎng)占比達(dá)到23.3%，汽車(chē)工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、工業(yè)控制、航空航天等多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛；其次是加速度傳感器占比23.2%，在消費(fèi)電子和汽車(chē)中的廣泛應(yīng)用也保持著穩(wěn)步增長(zhǎng)；MEMS陀螺儀發(fā)展較快，在航空、航天、航海、汽車(chē)、生物醫(yī)學(xué)和環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域得到應(yīng)用，占比達(dá)10%。?

隨著MEMS傳感器在自動(dòng)駕駛、無(wú)人機(jī)/機(jī)器人、AR/VR、工業(yè)4.0、可穿戴設(shè)備、人工智能、5G等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，智慧城市、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智慧家庭、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智慧農(nóng)業(yè)、智慧醫(yī)療將是中國(guó)未來(lái)六大潛力市場(chǎng)。而壓力、慣性(組合)、射頻、MEMS麥克風(fēng)、非制冷紅外成像和探測(cè)器、氣體傳感器則是中國(guó)未來(lái)六大潛力產(chǎn)品。?

?智慧城市：建設(shè)體量巨大，市場(chǎng)空間廣闊?智慧城市將成為傳感器行業(yè)的又一個(gè)千億級(jí)市場(chǎng)，在智能電網(wǎng)、 智能交通、智能安防等城市生活各個(gè)領(lǐng)域，相關(guān)智慧城市的實(shí)質(zhì)性建設(shè)與試點(diǎn)規(guī)劃工作已經(jīng)在逐步展開(kāi)。預(yù)計(jì) 2021 年中國(guó)智慧市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到18.7萬(wàn)億元。

?工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：助力智能制造，賦能轉(zhuǎn)型升級(jí)?工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合傳感器、通信網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)手段，在各層次之間交互傳遞信息，優(yōu)化生產(chǎn)管理，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)。預(yù)計(jì) 2021 年中國(guó)該市場(chǎng)將達(dá)到近8000億元規(guī)模。

??智慧家庭：助力智慧生活，市場(chǎng)增速最快 ?越來(lái)越多的智能家居在設(shè)計(jì)中開(kāi)始采用傳感器，以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的傳感和控制，提供更具有便捷性、舒適性、安全性、節(jié)能性的家庭生活環(huán)境。預(yù)計(jì)2020年中國(guó)該市場(chǎng)規(guī)模將突破萬(wàn)億。?

?車(chē)聯(lián)網(wǎng)：賦能智慧出行，智能網(wǎng)聯(lián)空間廣闊?車(chē)用傳感器技術(shù)是車(chē)聯(lián)網(wǎng)集成的關(guān)鍵技術(shù)。傳感器已經(jīng)涉及汽車(chē)的方方面面，如車(chē)速的監(jiān)控、溫濕度、剎車(chē)、燃料監(jiān)控等等。預(yù)計(jì)2020年中國(guó)車(chē)聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模將接近1000億元。?

??智慧農(nóng)業(yè)：智能化管控，煥發(fā)產(chǎn)業(yè)活力?通過(guò)傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，可以隨時(shí)隨地掌握作物的信息，對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，進(jìn)行科學(xué)診斷與決策。預(yù)計(jì)2021年中國(guó)該市場(chǎng)規(guī)模將接近2000億元。?

?智慧醫(yī)療：化解產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)，市場(chǎng)需求強(qiáng)勁?遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能醫(yī)療，結(jié)合大數(shù)據(jù)、云服務(wù)的醫(yī)療進(jìn)階應(yīng)用，使用到大量的醫(yī)療感測(cè)元器件，以智能終端測(cè)量測(cè)者的生理健康狀態(tài)，建構(gòu)更智慧的醫(yī)療服務(wù)。預(yù)計(jì) 2021 年中國(guó)智慧醫(yī)療市場(chǎng)規(guī)模將突破1100億元。?

?中國(guó)MEMS產(chǎn)業(yè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)

在當(dāng)今的智能化時(shí)代，中國(guó)MEMS產(chǎn)業(yè)正在面臨巨大的發(fā)展機(jī)遇。

?物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)對(duì) MEMS 產(chǎn)品需求巨大。中國(guó)是全球最活躍的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場(chǎng)，MEMS 產(chǎn)品在智慧城市、智慧家庭、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用日漸普及，未來(lái)各種新興應(yīng)用領(lǐng)域如 AR/VR、無(wú)人機(jī)/機(jī)器人、機(jī)器視覺(jué)、自動(dòng)駕駛等將為 MEMS 提供更廣闊的發(fā)展空間。?

消費(fèi)電子更新加快推動(dòng) MEMS 行業(yè)發(fā)展。4G 和 5G 網(wǎng)絡(luò)及相應(yīng)產(chǎn)品的普及不斷拓展智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備及相關(guān)消費(fèi)電子產(chǎn)品的應(yīng)用深度和廣度。同時(shí)，智能音箱、智能電視、智能可穿戴設(shè)備等智能硬件新的應(yīng)用市場(chǎng)也不斷被創(chuàng)造出來(lái)，將引領(lǐng)MEMS產(chǎn)業(yè)進(jìn)入下一輪高速增長(zhǎng)期。

?政策環(huán)境持續(xù)優(yōu)化，推動(dòng)傳感器市場(chǎng)加速發(fā)展。為促進(jìn)我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展，邁向中高端水平，2016年9月，國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)和工信部發(fā)布了《智能硬件產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)(2016-2018 年)》；2017年11月，工信部發(fā)布《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)指南(2017-2019年)》。隨著“制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略”、“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃的大力推進(jìn)，傳感器技術(shù)將成為我國(guó)科技發(fā)展的重中之重。?

計(jì)算機(jī)視覺(jué)、傳感器融合等新技術(shù)，為 MEMS 市場(chǎng)注入新活力。目前人工智能領(lǐng)域的邊緣計(jì)算、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和傳感器融合技術(shù)正在各個(gè)行業(yè)落地應(yīng)用，支撐創(chuàng)新服務(wù)發(fā)展；企業(yè)對(duì)于應(yīng)用邊緣計(jì)算、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和傳感器融合技術(shù)在無(wú)人駕駛、智能安防、車(chē)聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的應(yīng)用需求正日益高漲。

?而另一方面，中國(guó)MEMS產(chǎn)業(yè)也面臨著內(nèi)外部的雙重挑戰(zhàn)。

?目前，國(guó)內(nèi)MEMS產(chǎn)業(yè)在營(yíng)收規(guī)模、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造工藝、新品研制和解決方案供應(yīng)能力等方面與國(guó)外差距明顯，產(chǎn)品在本身技術(shù)實(shí)力和生產(chǎn)工藝還有很大的提升空間。

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此外，中國(guó)MEMS產(chǎn)業(yè)內(nèi)部也存在種種短板：

• 產(chǎn)業(yè)弱小，骨干企業(yè)缺失問(wèn)題突出；

• 技術(shù)水平較低，代工環(huán)節(jié)工藝嚴(yán)重制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展；

• 產(chǎn)業(yè)對(duì)外依存度極高，高端產(chǎn)品和部件幾乎全部依賴(lài)進(jìn)口；

• 人才嚴(yán)重短缺，高端人才與領(lǐng)軍人才缺失問(wèn)題尤為突出。

機(jī)遇與挑戰(zhàn)同在。對(duì)于中國(guó)MEMS企業(yè)來(lái)說(shuō)，應(yīng)內(nèi)修于心，外練于行。

?于內(nèi)，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)合作，攻克關(guān)鍵核心技術(shù)，提升應(yīng)用規(guī)模與水平，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)合作，提升定制化水平，注重人才引進(jìn)，營(yíng)造良好的人才環(huán)境。

?對(duì)外，通過(guò)并購(gòu)和合作開(kāi)發(fā)增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，借鑒集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)化政府引導(dǎo)，積極聯(lián)合各界社會(huì)資本，打造產(chǎn)學(xué)研用服務(wù)平臺(tái)，完善優(yōu)化產(chǎn)業(yè)生態(tài)，積極推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同升級(jí)。?

在中美的時(shí)代競(jìng)爭(zhēng)條件下，乘著物聯(lián)網(wǎng)的東風(fēng)，隨著政府的扶持和資本的注入，中國(guó)MEMS產(chǎn)業(yè)來(lái)日方長(zhǎng)！