MEMS，“出道”已有40來年，如今成為中上游市場的當(dāng)紅炸子雞，下游市場的香餑餑，人人都說很愛它。

從制作工藝上講，MEMS是利用集成電路 (IC) 制造技術(shù)和微加工技術(shù)將微傳感器、微執(zhí)行器和相應(yīng)的處理電路等集成到一塊或者多塊芯片上，形成芯片級的微型機械系統(tǒng)；從功能上講，它將自然界的物理信息轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的數(shù)字信息，讓機器具備感知能力。

MEMS具有尺寸更小、重量更輕、功耗更低、靈敏度更高、產(chǎn)能更好、一致性更佳的特點，便宜好用還不占地兒，這樣的好物誰都不能錯過。

相較于美國、日本等科技大國，國內(nèi)對于MEMS技術(shù)的研究稍顯落后，在20世紀(jì)80年代末才開始成為國家重點研究項目之一。經(jīng)過近三十年的發(fā)展，國產(chǎn)MEMS在技術(shù)方面有了實質(zhì)性的進展，在市場應(yīng)用方面逐步實現(xiàn)了長效積累。例如在MEMS麥克風(fēng)市場，全球四大公司占據(jù)市場話語權(quán)，其中兩家來自中國，歌爾股份和瑞聲科技，他們還正在挑戰(zhàn)樓氏電子的領(lǐng)袖地位，勢頭兇猛。

伴隨著消費電子、汽車電子、工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域的快速發(fā)展，市場對MEMS產(chǎn)品的需求變得十分迫切，MEMS市場如同空池一般急需更多水源流入。根據(jù) Yole Development的統(tǒng)計與預(yù)測，2017年全球MEMS行業(yè)市場規(guī)模已達到117.90億美元，預(yù)計到2023年全球市場空間將達到309.78億美元，2018-2023年市場規(guī)模復(fù)合增長率在17.5%，銷量增長率達到26.7%。國內(nèi)方面，根據(jù)賽迪智庫的數(shù)據(jù)，預(yù)計到2022年，中國MEMS市場規(guī)模將超過1000億元人民幣。

國產(chǎn)MEMS的四大困境

盡管 MEMS 未來前景一片光明，但如果只看眼前，國內(nèi)市場現(xiàn)狀并不如盡如人意，國產(chǎn)MEMS的“坎”一個比一個難。

困境一：研發(fā)時間長，難以投產(chǎn)

MEMS技術(shù)研發(fā)投入時間過長是阻礙國產(chǎn)MEMS發(fā)展的第一道難關(guān)。MEMS的全稱為微型電子機械系統(tǒng)（Micro Electro Mechanical System），是一種集微型機械與電子電路控制于一體的微型機電系統(tǒng)，內(nèi)置的MEMS傳感器將物理、化學(xué)、生物等多種信號進行收集、轉(zhuǎn)換，再通過MEMS執(zhí)行器和相應(yīng)電路控制電子器件發(fā)生相應(yīng)的行為。
由此可見，研發(fā)MEMS涉及到微電子、機械、材料、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、能源科學(xué)等多個學(xué)科，并且學(xué)科交叉程度極高，跨多個學(xué)科的復(fù)合型人才是主要輸出，肩負(fù)挑大梁的重任。但是，目前國內(nèi)的教育體制很難在短時間內(nèi)批量培養(yǎng)出相關(guān)技術(shù)人才，帶來的結(jié)果是研發(fā)周期拉長，一款MEMS產(chǎn)品至少需要6-8年的研發(fā)時間，然后才能進入測試階段。

困境二：科研成果商品化難，無處流片難上難

MEMS采用半導(dǎo)體工藝和材料，以半導(dǎo)體制造技術(shù)為基礎(chǔ)而進階發(fā)展而來，因此其設(shè)計和生產(chǎn)的過程與芯片制造類似，同樣需要光刻、薄膜沉積、摻雜、刻蝕、化學(xué)機械拋光工藝等，也就是要完成IC設(shè)計的研發(fā)、設(shè)計、制作、封裝等過程，只是在微結(jié)構(gòu)方面需要采用微加工技術(shù)制造，比如體硅微加工技術(shù)、表面微加工技術(shù)和特殊微加工技術(shù)等。

MEMS芯片的制作流程同樣是拿到設(shè)計先流片，再大批量生產(chǎn)。目前，MEMS設(shè)計并沒有成熟的EDA工具可以做仿真，只能以DOE（試驗設(shè)計）的形式先到晶圓廠投片，拿到樣品后進行測試，根據(jù)測試結(jié)果再次修正，然后再去投片，如此反復(fù)直到測試成功。繁瑣而復(fù)雜的制作過程大大地延長了MEMS的產(chǎn)品化周期，并且，如果找不到合適的產(chǎn)線進行流片，那一切都只是 “紙上談兵”。

困境三：產(chǎn)能低，良率不佳

MEMS器件的生產(chǎn)和制造依賴各種工藝和許多變量，而且一種MEMS產(chǎn)品品類只能對應(yīng)一種工藝，典型的一個蘿卜一個坑。因而，制造MEMS器件不僅需要成熟且豐富的工藝技術(shù)，還要有足夠多的產(chǎn)線保證產(chǎn)能。目前，國內(nèi)提供專業(yè)MEMS代工服務(wù)的有中芯國際、無錫華潤上華、上海先進等。?除了以上企業(yè)能夠滿足代工產(chǎn)能和良率要求之外，其他大多數(shù)國內(nèi)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，并且在加工工藝的一致性、可重復(fù)性也都不能滿足設(shè)計需要，產(chǎn)品的良率和可靠性更是無法達到規(guī)模生產(chǎn)要求。在這樣的情況之下，設(shè)計公司也只能選擇與國外成熟代工廠合作，才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。?而在后端的封裝測試環(huán)節(jié)，情況則較為樂觀，南通富士通、晶方半導(dǎo)體、華天科技、長電科技、通富微電等企業(yè)能夠滿足產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量的要求。?

但是，全球新冠疫情的爆發(fā)讓原本脆弱的產(chǎn)業(yè)鏈雪上加霜，嚴(yán)重影響了國內(nèi)外的代工業(yè)務(wù)，現(xiàn)在國內(nèi)的代工廠都已滿負(fù)荷運行。那么，問題來了，芯片的缺貨漲價潮會不會影響到MEMS呢？

困境四：下游企業(yè)不認(rèn)可，資本力量不重視

下游企業(yè)的市場策略和資本的忽視也挫傷了國產(chǎn)MEMS企業(yè)的積極性。很多中小型MEMS企業(yè)在市場開拓過程中經(jīng)常遇到過這種情況，大部分貿(mào)易商都僅經(jīng)銷國外產(chǎn)品，不愿接受國內(nèi)的新產(chǎn)品，更不要說主動開發(fā)國內(nèi)市場，再加上下游的終端企業(yè)對“國產(chǎn)”產(chǎn)品不信任，整個國內(nèi)MEMS產(chǎn)業(yè)鏈不流通，導(dǎo)致的結(jié)果是國產(chǎn)MEMS產(chǎn)品一直無法突圍市場經(jīng)驗缺失、無法滿足客戶需求的滯后回路。
與此同時，在MEMS的投融資方面，很多細分領(lǐng)域產(chǎn)品因為資金短缺，影響了生產(chǎn)和制造的正常進度。沒錢，沒銷路，還要怪企業(yè)沒耐心，有苦說不出的痛，大概只有經(jīng)歷過的人才會懂。

國產(chǎn)MEMS的三大發(fā)展機遇

關(guān)關(guān)難過關(guān)關(guān)過，坎坎難跨坎坎跨，國產(chǎn)MEMS的上坡雖然不太好走，但總有一些“神秘力量”在助力產(chǎn)業(yè)趨向成熟。

各領(lǐng)域需求劇增，市場空間大

從2019年中國MEMS市場結(jié)構(gòu)來看，網(wǎng)絡(luò)與通信、計算機和消費電子合計占比50%，汽車領(lǐng)域占比29%，伴隨著新能源車的需求增長，物聯(lián)網(wǎng)和5G通信的進一步結(jié)合，工業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域的電子滲透率增加，都為國產(chǎn)MEMS提供了施展拳腳的空間。

細數(shù)MEMS的產(chǎn)品分類已有三十多種，幾乎覆蓋了所有應(yīng)用領(lǐng)域，在消費類電子中，射頻傳感器、加速度傳感器、MEMS麥克風(fēng)、磁力計是重中之重；汽車電子的發(fā)展將增大對壓力傳感器、RF MEMS、化學(xué)傳感器、氣體傳感器、慣性傳感器等的依賴程度；工業(yè)自動化、醫(yī)療電子對于MEMS溫度傳感器、壓力傳感器、MEMS光學(xué)傳感器的迫切需求亟待解決，尤其是疫情期間，MEMS紅外傳感器成為市場爆品。充分把握市場機遇，乘勢而上，也能成為一匹破局的黑馬。

新材料、新組合帶來發(fā)展機遇

新材料或?qū)⒊蔀閲a(chǎn)MEMS發(fā)展的新機會。截止到目前，硅基MEMS發(fā)展已經(jīng)有40多年的發(fā)展歷程，如何提高產(chǎn)品性能、降低成本是全球企業(yè)都在思考的問題，而基于新材料的MEMS器件則成為擺在眼前的大奶酪，PZT、氮化鋁、氧化釩等新材料MEMS器件的研究正在進行中，搶先一步投入應(yīng)用，將是國產(chǎn)MEMS彎道超車的最佳時機。
另外，將多種單一功能傳感器組合成多功能合一的傳感器模組，再進行集成一體化，也是MEMS產(chǎn)業(yè)新機會。提高自主創(chuàng)新意識，加強創(chuàng)新能力，當(dāng)?shù)谝灰膊皇悄敲吹倪b遠。

政府扶持、“產(chǎn)學(xué)研”結(jié)合、資金加持三件套

MEMS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展從未離開過國家視線，從16年國務(wù)院出臺《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》開始，到19年工信部發(fā)布《關(guān)于促進創(chuàng)造業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量提升的實施意見》，國家對于MEMS產(chǎn)業(yè)的扶持力度進一步增強。同時，各地政府也正在加強落實相關(guān)政策，蘇州工業(yè)園區(qū)生物納米科技園、無錫微納國際創(chuàng)新園、淄博MEMS產(chǎn)業(yè)園等園區(qū)的建設(shè)為發(fā)展MEMS提供完善的基礎(chǔ)保障。

在科研院所方面，北京大學(xué)、中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、河北半導(dǎo)體研究所（13所）等均設(shè)有MEMS 潔凈室，為MEMS技術(shù)的基礎(chǔ)研發(fā)提供方便，中國科學(xué)院微電子研究所、中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所等也已經(jīng)成為MEMS產(chǎn)品的搖籃。與此同時，很多科研院所都在積極與上游企業(yè)尋求合作，通過實現(xiàn)“產(chǎn)學(xué)研”的緊密結(jié)合，共同推動MEMS商品化發(fā)展。

現(xiàn)在，MEMS產(chǎn)業(yè)的人才及資金駛?cè)肟燔嚨馈＝鼛啄?，MEMS行業(yè)投融資案例不管是數(shù)量，還是金額，都在逐年增加。2019年的MEMS相關(guān)投資金額是2018年的2倍左右，雖然近期一級市場投資整體遇冷，但MEMS產(chǎn)業(yè)的投資熱度有增無減。從細分領(lǐng)域來看，MEMS+AI、射頻MEMS、光電MEMS、生物MEMS這四個領(lǐng)域的投資案例數(shù)量和金額都是最多的，這樣的變化表明了資本市場對于國產(chǎn)MEMS的信心和重視。

寫到這里，國產(chǎn)MEMS的困境與機遇，可以說是關(guān)上的門和打開的窗，沒有所謂的privilege，國產(chǎn)MEMS的高傲想要盡數(shù)體現(xiàn)，需要MEMS圈內(nèi)人的共同努力，市場與技術(shù)逐步調(diào)試，供需關(guān)系相互倒逼，是驅(qū)動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的增長回路。