智能化時(shí)代來臨，MEMS 迎來快速增長期。智能手機(jī)和平板電腦的興起帶動(dòng)MEMS 出貨量倍增，方興未艾之際，2014 年可穿戴設(shè)備及醫(yī)療電子異軍突起，將繼續(xù)推動(dòng)MEMS 快速成長，據(jù)Yole Developpement 預(yù)計(jì)，2012-2018 年，全球 MEMS市場將以12%的年復(fù)合增長率成長，2018 年市場規(guī)模達(dá)到 220 億美元。從中長期來看，物聯(lián)網(wǎng)崛起將打開MEMS 應(yīng)用的藍(lán)海。

智能化時(shí)代來臨，MEMS 迎來快速增長期。智能手機(jī)和平板電腦的興起帶動(dòng)MEMS 出貨量倍增，方興未艾之際，2014 年可穿戴設(shè)備及醫(yī)療電子異軍突起，將繼續(xù)推動(dòng)MEMS 快速成長，據(jù)Yole Developpement 預(yù)計(jì)，2012-2018 年，全球 MEMS市場將以12%的年復(fù)合增長率成長，2018 年市場規(guī)模達(dá)到 220 億美元。從中長期來看，物聯(lián)網(wǎng)崛起將打開MEMS 應(yīng)用的藍(lán)海。

MEMS傳感器簡介

MEMS（Micro-Electro-Mechanical System微機(jī)電系統(tǒng)）是指集微型傳感器、執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的微型機(jī)電系統(tǒng)，簡言之，其工作原理是外部環(huán)境物理、化學(xué)和生物等信號(hào)輸入，通過微傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)處理（模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)）后，由微執(zhí)行器執(zhí)行動(dòng)作，達(dá)到與外部環(huán)境“互動(dòng)”的功能。

MEMS行業(yè)特點(diǎn)

A. 技術(shù)壁壘高

MEMS技術(shù)是一種多學(xué)科交叉的前沿技術(shù)，幾乎涉及到自然科學(xué)的所有領(lǐng)域，如電子技術(shù)、物理學(xué)、機(jī)械等。MEMS器件需要做到微米尺度，在這樣的尺度下，很多宏觀物理規(guī)律將不再適用，很多的理論也將發(fā)展改變，開發(fā)難度大。其次，需要對器件進(jìn)行微米級別的加工，也對加工工藝、設(shè)備、環(huán)境提出了很高的要求。這些決定了MEMS技術(shù)具有很大的技術(shù)壁壘的特性。

B. 開發(fā)成本高

MEMS產(chǎn)品的研發(fā)需要用到高精密的微納米加工設(shè)備，這些設(shè)備大都價(jià)格昂貴。比如一臺(tái)基礎(chǔ)的ASML公司的光刻機(jī)，售價(jià)都要高達(dá)百萬級別。其次在加工過程中需要使用到耗材也是非常昂貴，比如光刻膠、顯影液、高純硅片等。再者，MEMS產(chǎn)品設(shè)計(jì)微納米加工工藝，對于研發(fā)人員也有較高的門檻要求，需要高精尖人才才能勝任。

C. 開發(fā)周期長

技術(shù)壁壘高企疊加成本較高，導(dǎo)致新產(chǎn)品開發(fā)周期較長，上世紀(jì)60年代壓力傳感器的商業(yè)化時(shí)間為21年。大部分新興MEMS公司是無晶圓廠的初創(chuàng)公司，他們依賴于全球MEMS代工產(chǎn)能。由于市場目標(biāo)是快速、量大的消費(fèi)市場，對于那些新興的MEMS初創(chuàng)公司來說，他們寄希望代工廠能夠?yàn)樘峁┍憬莸墓に囖D(zhuǎn)移、快速的良率提高、完整的解決方案（從前端到封裝）。然而這種代工機(jī)制也會(huì)進(jìn)一步的拉長研發(fā)過程，因?yàn)楫a(chǎn)品的的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)被隔斷，每次新修改的設(shè)計(jì)不能馬上得到驗(yàn)證，中間的時(shí)間延遲最終導(dǎo)致了整個(gè)產(chǎn)品的長周期研發(fā)。

D. 市場集中度高

目前產(chǎn)能主要集中于歐美等發(fā)達(dá)國家，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年全球前20大供應(yīng)商占據(jù)77%的市場份額，在智能手機(jī)及平板電腦領(lǐng)域，前五大MEMS廠商占據(jù)市場73%的市場份額。

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MEMS產(chǎn)業(yè)鏈

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：前端設(shè)計(jì)fabless、制造和下游應(yīng)用的三大環(huán)節(jié)。

（一） MEMS產(chǎn)業(yè)鏈劃分：

全球前十名MEMS 廠商主要包括博世、意法半導(dǎo)體、惠普、德州儀器、佳能、InvenSense、Avago 和Qorvo、婁氏電子、松下等等。大部分MEMS 行業(yè)的主要廠商是以設(shè)計(jì)為主，如婁氏、HP、佳能等。但也有廠商會(huì)垂直參與到整條產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，比如Bosch、ST等都建有自己的晶元代工生產(chǎn)線。

（二） 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

作為MEMS的核心門檻之一，半導(dǎo)體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)因?yàn)槠鋐abless的輕資產(chǎn)特性，及其核心門檻，國內(nèi)公司投資較為積極。國內(nèi)有眾多比較知名的Fabless，例如海思半導(dǎo)體、展訊、RDA、全志科技、國民技術(shù)、瀾起科技等等。

國內(nèi)MEMS行業(yè)的Fabless規(guī)模相對較小，但市場規(guī)模來說具備很大的發(fā)展空間。面對國內(nèi)巨大的消費(fèi)電子市場，自產(chǎn)自銷滿足國內(nèi)部分中低端市場需求，也是國內(nèi)fabless公司的一個(gè)捷徑。例如蘇州敏芯最近宣布MEMS傳感器出貨量超一億顆，他們的微硅麥克風(fēng)傳感器產(chǎn)品已經(jīng)滲透至以消費(fèi)類電子產(chǎn)品為主的各個(gè)細(xì)分應(yīng)用中，成功應(yīng)用在SONY，ASUS，聯(lián)想，魅族，小米等品牌客戶的產(chǎn)品上。

（三） 制造環(huán)節(jié)

Mems制造環(huán)節(jié)主要為生產(chǎn)、封裝和測試兩部分。中國MEMS 產(chǎn)業(yè)在2009 年后才逐漸起步，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，目前國內(nèi)mems廠商的產(chǎn)品仍舊集中在中低端市場，如加速度計(jì)、壓力傳感器等傳統(tǒng)領(lǐng)域，但對新產(chǎn)品（例如生物傳感器、化學(xué)傳感器、陀螺儀）的涉足不多。本土MEMS產(chǎn)業(yè)明顯落后國際水平，同時(shí)國內(nèi)由存在著巨大的市場需求，導(dǎo)致國內(nèi)市場嚴(yán)重依賴進(jìn)口，市場份額基本被Bosch、ST、ADI、Honeywell、Infineon、AKM 等國際大公司寡頭壟斷，中高端MEMS傳感器進(jìn)口比例達(dá)80%，傳感器芯片進(jìn)口比例高達(dá)90%。

晶圓廠代工制造

生產(chǎn)環(huán)節(jié)由于需要精簡的技術(shù)和昂貴的設(shè)備，一般都是由晶圓廠代工完成。國內(nèi)MEMS 代工廠主要為華潤上華、中芯國際、上海先進(jìn)等，硬件條件雖與國際水平相近，但開發(fā)能力遠(yuǎn)不及海外代工廠；中國MEMS代工企業(yè)還未積累起足夠的工藝技術(shù)儲(chǔ)備和大規(guī)模市場驗(yàn)證反饋的經(jīng)驗(yàn)，加工工藝的一致性、可重復(fù)性都不能滿足設(shè)計(jì)需要，產(chǎn)品的良率和可靠性也無法達(dá)到規(guī)模生產(chǎn)要求。因此商業(yè)化階段的本土設(shè)計(jì)公司更愿意同TSMC、X-Fab、Silex 等海外成熟代工廠合作。因此，海外的代工廠仍舊搶占著絕大部分的代工業(yè)務(wù)。代工環(huán)節(jié)薄弱導(dǎo)致好的設(shè)計(jì)無法迅速產(chǎn)品化并推向市場，極大地制約了中國MEMS 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)中游迫切需要有工藝經(jīng)驗(yàn)和高端技術(shù)的廠商填補(bǔ)洼地。

封裝與測試

封裝和測試也是mems制造中的核心部分，且因mems器件的用途不同而有著不同的工藝。比如對硅麥有防水和不防水區(qū)分，光學(xué)血氧濃度傳感器需要穿孔和空腔安裝透鏡等。但是由于mems器件具有高度定制化、制程控制與材質(zhì)特殊的特點(diǎn)，封裝與測試環(huán)節(jié)至少占到整個(gè)成本的60%。

為了能夠在日益嚴(yán)峻的產(chǎn)品價(jià)格下跌趨勢下有效降低成本，多數(shù)無晶圓或輕晶圓MEMS 供應(yīng)商將封裝與測試環(huán)節(jié)外包給專業(yè)封測廠商，這也將為MEMS 器件封裝及測試廠商帶來機(jī)遇。

（四） 下游應(yīng)用

MEMS器件由于和傳統(tǒng)IC相比，其具有體積小、重量輕、功耗低、靈敏度高、價(jià)格低、易批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于汽車、消費(fèi)電子、醫(yī)療電子、航空航天和工業(yè)等領(lǐng)域，其中，消費(fèi)電子、汽車電子和醫(yī)療電子是三大主要應(yīng)用領(lǐng)域。

消費(fèi)電子領(lǐng)域

MEMS賦予電子產(chǎn)品獨(dú)特的人機(jī)交互體驗(yàn)，使得電子產(chǎn)品更加娛樂化智能化，廣泛應(yīng)用于噴墨打印頭、投影儀、筆記本等計(jì)算機(jī)類產(chǎn)品、智能手機(jī)等通訊產(chǎn)品以及MP3、MP4、游戲機(jī)、麥克風(fēng)等消費(fèi)電子產(chǎn)品中。

近年來，智能手機(jī)和平板電腦的普及也極大的拉動(dòng)了MEMS傳感器的銷量。目前一款智能手機(jī)中平均需要使用到加速度計(jì)、陀螺儀、電子羅盤、壓力傳感器、硅麥克風(fēng)等多達(dá)12顆MEMS芯片，未來隨著技術(shù)的發(fā)展，更多MEMS芯片如壓力傳感器、溫濕度傳感器、RF傳感器也在向智能終端滲透，預(yù)計(jì)不久后，每部智能手機(jī)將使用到20顆以上的MEMS芯片。其次，根據(jù)市場調(diào)研機(jī)構(gòu)Yole的統(tǒng)計(jì)，2012年手機(jī)和平板電腦中的MEMS市場增長19%至22億美元，預(yù)計(jì)2018年將增長至64億美元，年復(fù)合增速18.5%。

其次，MEMS傳感器在可穿戴設(shè)備市場也有著巨大增長潛力。在智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦滲透率達(dá)到較高水平，產(chǎn)業(yè)鏈競爭加劇，盈利下降的背景下，國際電子巨頭將目標(biāo)瞄準(zhǔn)了可穿戴市場，三星在國際大廠中率先推出智能手表Galaxy Gear，隨后高通亦展示了自己的智能手表top、蘋果iwatch、google glass也相繼問世，可穿戴市場快速啟動(dòng)。

醫(yī)療電子領(lǐng)域

隨著全球人口老齡化及人們對健康的日益重視，近年來醫(yī)療電子領(lǐng)域發(fā)展迅速，體外診斷及醫(yī)療設(shè)備小型化成為趨勢，并進(jìn)入高速成長期。MEMS廣泛應(yīng)用于生物和醫(yī)療電子產(chǎn)品中，如生物制藥、pH膠囊、心臟起搏器、精密手術(shù)儀器、醫(yī)療機(jī)器、智能假肢、血糖儀、數(shù)字血壓計(jì)、血?dú)夥治鰞x等。據(jù)法國Yole Developpement的調(diào)查指出，全球生物MEMS市場規(guī)?？赏谖磥韼啄陜?nèi)成長三倍，從2012年的19億美元成長到2018年的66億美元。

汽車電子領(lǐng)域

汽車電子是MEMS的主要應(yīng)用市場之一?，F(xiàn)階段，MEMS傳感器的應(yīng)用方向和市場需求包括車輛的防抱死系統(tǒng)（ABS）、電子車身穩(wěn)定程序（ESP）、電控懸掛（ECS）、電動(dòng)手剎（EPB）、斜坡起動(dòng)輔助（HAS）、胎壓監(jiān)控（EPMS）、引擎防抖、車輛傾角計(jì)量和車內(nèi)心跳檢測等。其中電子車身穩(wěn)定程序ESP得到眾MEMS廠商的高度關(guān)注。由于其主動(dòng)防滑功能要求更多的傳感器和先進(jìn)的處理系統(tǒng)，因此將帶動(dòng)汽車電子MEMS傳統(tǒng)應(yīng)用市場的需求。目前每臺(tái)汽車采用50到上百個(gè)MEMS傳感器，主要為壓力傳感器、加速度傳感器、陀螺儀和流量傳感器，合計(jì)占汽車MEMS系統(tǒng)的99%，未來隨著汽車進(jìn)一步智能化，對MEMS傳感器的需求將進(jìn)一步提升。

物聯(lián)網(wǎng)成下個(gè)風(fēng)口

物聯(lián)網(wǎng)是指把射頻識(shí)別裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等裝置與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。具體地說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、公路、建筑、供水系統(tǒng)、油氣管道等物體中，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與物理系統(tǒng)的整合。其中，MEMS的作用在于讓“無生命，無思想”的物品對環(huán)境變化恰當(dāng)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)“傳感+執(zhí)行”的過程。未來MEMS芯片將整合音訊、光線、化學(xué)分析及壓力、溫度感測等子系統(tǒng)，發(fā)展出人體眼睛、鼻子、耳朵、皮膚等感官功能的芯片；如果再加入對電磁、電力的感應(yīng)與控制能力，將賦予物品一定的“生命力和思想”，使物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)變成可能。

市場機(jī)會(huì)

封裝測試領(lǐng)域?qū)⒂瓉磔^大發(fā)展：MEMS產(chǎn)業(yè)鏈可大致分為設(shè)計(jì)、制造、封裝測試、方案和系統(tǒng)應(yīng)用。MEMS封測環(huán)節(jié)技術(shù)較集成電路更為復(fù)雜，在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中，封測的成本占比達(dá)到35%-60%以上。我們認(rèn)為MEMS封測領(lǐng)域?qū)⒏咚侔l(fā)展，同時(shí)將獲取產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值的最大份額。因此，在MEMS領(lǐng)域具有領(lǐng)先技術(shù)、規(guī)模效應(yīng)和良好管理能力的企業(yè)的成長性值得關(guān)注。

物聯(lián)網(wǎng)崛起將打開MEMS 應(yīng)用的藍(lán)海：據(jù)Yole Development 預(yù)測，全球MEMS 市場規(guī)模將從2014 年的111 億美元增長到2020 年的220 億美元以上，年復(fù)合增長在12%以上，增速超過半導(dǎo)體市場。在NB-IOT 物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，新的可穿戴設(shè)備需要更加微型化器件和更為便捷的交互方式，將帶給MEMS 器件更多應(yīng)用機(jī)遇。

MEMS產(chǎn)業(yè)將逐步走上專業(yè)化分工模式：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。雖然大部分MEMS 業(yè)務(wù)仍然掌握在IDM 企業(yè)中，隨著制造工藝逐漸標(biāo)準(zhǔn)化，MEMS 產(chǎn)業(yè)未來會(huì)沿著傳統(tǒng)集成電路行業(yè)發(fā)展趨勢，將逐步走向設(shè)計(jì)與制造分離的模式。純MEMS 代工廠與MEMS 設(shè)計(jì)公司合作開發(fā)的商業(yè)模式將成為未來業(yè)務(wù)模式的主流。