來源于半導體行業(yè)觀察 ，作者Yole

MEMS的危機和潛力……

編輯：感知芯視界

MEMS 設備是日常生活的一部分，存在于從智能手機到汽車到戰(zhàn)斗機的各種系統(tǒng)中。由于應用程序的多樣性，數(shù)量和相關(guān)收入可能非?？捎^ 。

由于去年的宏觀經(jīng)濟形勢和一些表現(xiàn)不佳的終端系統(tǒng)，尤其是智能手機，MEMS器件的總體出貨量從2021年的313億單位減少到 2022年的309億單位，同比下跌1% 。就收入而言，市場實際上從 2021 年的142億美元增加到 2022 年的145億美元，同比增長 2.5% ，這主要是由于通貨膨脹和平均售價較高。

消費類 MEMS 市場仍然是最大的細分市場，新興的可穿戴應用將抵消近期智能手機需求的下滑，市場規(guī)模從 76 億美元增長到 94 億美元，復合年增長率為 4%。汽車行業(yè)繼續(xù)受益于汽車自主功能的不斷增強，并將繼續(xù)保持第二大市場的地位，而工業(yè)、國防和航空航天、醫(yī)療和電信在預測期內(nèi)的復合年增長率至少為 5%。

“全球每年出貨超過 10 億臺設備，每臺設備都包含大量 MEMS 組件，因此智能手機通常被看作 MEMS 消費市場的主要驅(qū)動力。然而，隨著可穿戴技術(shù)的成熟以及越來越多的終端產(chǎn)品進入市場，它們開始占據(jù)一些市場份額。重要的是，隨著消費者對高通脹率和不確定的經(jīng)濟做出反應，新的可穿戴功能的出現(xiàn)有助于抵消智能手機購買量的下降——尤其是在中國?！盰ole Intelligence 技術(shù)與市場分析師Pierre Delbos說。

MEMS終端市場，各不相同

然而，我們應該記住，這些動態(tài)并不反映行業(yè)對 MEMS 設備的興趣，而是由于全球事件的影響以及圍繞 MEMS 行業(yè)的未來不確定性，所有行業(yè)都是如此。不過，就長期增長而言，我們看到 MEMS 設備的吸引力不斷增長，這主要是由所有終端市場的大趨勢推動的。

具體而言，在消費行業(yè)，我們預計智能手機中新傳感器的集成將普遍停滯。盡管如此，我們?nèi)匀豢吹饺藗儗χ悄苁直砗?TWS 耳塞等可穿戴設備中的 MEMS 器件的興趣不斷增長。

從長遠來看，我們?nèi)匀黄诖?AR/VR 耳機的出現(xiàn)（2030 年），這將為慣性傳感器、麥克風和用于 LBS 的 MEMS 微鏡帶來銷量。包括無線耳機、智能手表和AR/VR耳機等產(chǎn)品具有導航輔助、高度測量、空間音頻甚至睡眠監(jiān)測等新穎功能。隨著 OEM 集成更多 MEMS 組件以進一步提高性能和增強功能，MEMS 滲透率隨之提高。

此外，隨著全球?qū)κ覂?nèi)和室外空氣 質(zhì)量的認識不斷提高，環(huán)境傳感器將用于空氣凈化器、恒溫器和住宅暖通空調(diào)系統(tǒng)。最后，新的 MEMS 技術(shù)可能會出現(xiàn)并取代傳統(tǒng)技術(shù)，例如 MEMS 微型揚聲器、MEMS OIS 或 MEMS 冷卻。

來到汽車行業(yè)，正在經(jīng)歷一場巨大的變革，主要推動力是汽車電氣化和自動駕駛。從汽車電氣化開始，我們預計從長遠來看：2030 年及以后，純電動汽車中使用的 MEMS 傳感器數(shù)量將全面減少 。但是，Yole認為，在自動駕駛和 ADAS 功能集成的推動下，MEMS 滲透率不斷增長，有助于抵消整體汽車市場增長緩慢/緩慢的影響，這主要得益于在其他汽車領(lǐng)域預計出現(xiàn)的MEMS增長。

ADAS和安全應用將需要 MEMS運動傳感器用于GNSS定位、 MEMS微鏡用于新型LiDAR系統(tǒng)、微測輻射熱計用于AEB等。直接胎壓測量也從 統(tǒng)TPMS模塊轉(zhuǎn)向智能TPMS模塊， 集成加速度計以及一個壓力傳感器，用于監(jiān)測汽車的負載狀況和車輪的花紋深度。我們還看到人們對車內(nèi)舒適度的興趣日益濃厚，這將為 MEMS 麥克風、環(huán)境 傳感器、超聲波固態(tài)按鈕等帶來機會。這將有助于該市場到 2028 年增長至 41 億美元，復合年增長率高達 7% 。

而隨著工業(yè) 4.0 和倉庫自動化等大趨勢，我們將見證工業(yè)終端市場的長期轉(zhuǎn)型 。從傳統(tǒng)的船舶、卡車、叉車等過渡到AGV和智能工廠車輛，運動傳感器、麥克風、超聲波傳感器等的數(shù)量無疑會增加。此外，探針卡市場（包括工業(yè)終端市場）也有望增長，這主要是受到半導體市場整體增長的推動，同時也是回歸本土制造并擁有更具彈性的供應鏈的意愿。戰(zhàn)略玩家 。

醫(yī)療終端市場預計則將在未來幾年產(chǎn)生 MEMS 和傳感器的銷售額。最大的推動力將來自OTC 助聽器的出現(xiàn) ，這將為 MEMS 麥克風、微型揚聲器和運動傳感器創(chuàng)造一個新的市場。此外，我們看到 超聲在診斷中的廣泛使用以及使用 CMUT 和 PMUT 進行遠程醫(yī)療保健的手持式護理點超聲探頭 。

此外，各國不斷增長的數(shù)據(jù)流量將導致一些電信設備（例如光學 MEMS 和基于 MEMS 的振蕩器）在未來幾年增長 。據(jù)Yole預計，電信市場在預測期內(nèi)將出現(xiàn)最大的復合年增長率 (28%)，其中用于開關(guān)的光學 MEMS 和 MEMS 振蕩器對于滿足指數(shù)增長的數(shù)據(jù)需求變得越來越重要。

在烏克蘭-俄羅斯戰(zhàn)爭以及中美地緣政治緊張局勢的推動下，各國政府的國防和航空航天預算最近再次上升 ，并將在本世紀末繼續(xù)上升。創(chuàng)新和技術(shù)將是實現(xiàn)差異化的唯一途徑，因此無人機、導彈、戰(zhàn)斗機等對精確傳感的需求將引領(lǐng)國防 MEMS 市場。

Yole表示，從出貨量來看，工業(yè)、國防和航空航天、醫(yī)療和電信市場僅占MEMS出貨量的5%，但由于這些市場的性能要求更加嚴格，元件成本高于消費和汽車（這使得占市場總量的 95%）。

MEMS 行業(yè)的兩極分化

去年宏觀經(jīng)濟對半導體行業(yè)產(chǎn)生了重大影響。首先，設備短缺導致產(chǎn)能擴張延遲，影響了可用的MEMS 產(chǎn)品。此外，廠商仍面臨ASIC芯片短缺的一些殘余，而 MEMS的平均售價因通貨膨脹和運營成本上升而上漲。這種情況還影響了MEMS 設備的需求，所有終端市場的庫存失衡以及消費者的大幅下滑，導致智能手機、TWS 和平板電腦銷售疲軟， 這種情況持續(xù)到 2023 年上半年。

這些影響影響了 MEMS 生態(tài)系統(tǒng)的增長模式：

MEMS 行業(yè)的領(lǐng)導者不斷發(fā)展或至少保持了自己的地位，這要歸功于他們的高端設備集成在旗艦消費終端系統(tǒng)中，而這些系統(tǒng)受經(jīng)濟低迷和汽車應用的影響較小。

例如，博世整體實現(xiàn)了 12% 的強勁增長，成功推出了新的顛覆性設備。Yole表示，博世在消費者和汽車領(lǐng)域都有業(yè)務部門，這兩個部門往往相互平衡，從而使其能夠保持收入增長。并在汽車領(lǐng)域獲得了市場份額。

得益于在 5G 領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，高通也實現(xiàn)了 21% 的同比增長。

意法半導體也度過了令人滿意的一年——受惠于進入汽車終端市場帶來的好處，ST同比增長 5%。

供應時鐘振蕩器的 SiTime 在過去幾年取得了成功，去年增長了 30%，令人印象深刻。

此外，其中一些參與者在其設備/技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位，擁有專門的專業(yè)知識，因此不會在競爭中遭受太大影響。

不過Yole也強調(diào)，報告中分析的大多數(shù)玩家都實現(xiàn)了增長，但也有一些玩家報告了虧損。例如，麥克風供應商歌爾微（Goermicro）（下滑14%）因為受到智能手機行業(yè)經(jīng)歷的艱難一年以及激烈競爭（尤其是來自中國供應商）的影響。

與高端客戶的MEMS廠商相比，為中低端消費品牌供貨的公司更容易受到全球經(jīng)濟動蕩和消費者支出下滑的影響。這導致了 MEMS 生態(tài)系統(tǒng)的兩極分化。因此Yole總結(jié)說，專注于創(chuàng)新較少、產(chǎn)量較高的成熟設備的廠商已經(jīng)遭受了損失，并且由于價格越來越低的銷量減少以及運營成本不斷增加 ，預計將繼續(xù)遭受經(jīng)濟低迷的影響 。如果需求沒有迅速回升，我們應該會看到領(lǐng)先者與其他競爭對手之間的差距擴大。

在Yole的Khrystyna Kruk看來，為了保持競爭力并確保Design Win，MEMSensing、Alps Alpine 和 GMEMS 等 MEMS 廠商面臨著越來越大的降低價格的壓力，這多年來侵蝕了他們的利潤。這樣一來，用于研發(fā)的資金就會減少，創(chuàng)新的機會就會減少，從而陷入惡性循環(huán)。此外，中低端設備通常會面臨更多競爭，因為組件更容易生產(chǎn)?！?/p>

不過Yole的Pierre Delbos也表示，對于購買設備花費數(shù)百或數(shù)千美元的高端客戶來說，成本并不是性能的關(guān)鍵因素。這使得高端供應商——例如為蘋果供貨的博世——能夠在保持競爭力的同時保持一定的價格靈活性。這種價格優(yōu)勢確保了穩(wěn)定的利潤率和穩(wěn)定的研發(fā)預算，進而創(chuàng)造了穩(wěn)定的創(chuàng)新節(jié)奏。這使得像博世這樣的公司能夠更有效地進行創(chuàng)新，從而吸引高端客戶并保持高價格，從而使他們在良性循環(huán)中受益。

“相比之下，Oppo、摩托羅拉和小米等品牌的消費者比蘋果或三星用戶更不愿意為增加的性能或功能支付溢價。盡管他們的產(chǎn)品組合中有一些高端型號，但中低端設備構(gòu)成了這些品牌產(chǎn)品的大部分?！盤ierre Delbos說。他進一步指出，當智能手機市場需求健康時，這種惡性循環(huán)就不再是一個問題，但在過去幾個月中，摩托羅拉、Oppo 和小米等品牌受到消費者支出的影響比蘋果或三星更大—— MEMS 領(lǐng)導者和其他公司的競爭已經(jīng)擴大，如果需求不迅速回升，這種競爭將會持續(xù)下去。

此外，中美貿(mào)易戰(zhàn)加速了中國半導體（和MEMS）生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展。因此，通過資金和激勵措施，中國MEMS生態(tài)系統(tǒng)正在日益壯大。這一舉措的長期影響仍不清楚。是否能讓中國企業(yè)提升MEMS的品質(zhì)，以更低的價格與歐美企業(yè)競爭？或者，它會因過度競爭而扼殺所有本地參與者的利潤，從而造成大規(guī)模的本地供應過剩并破壞生態(tài)系統(tǒng)嗎？或者我們是否應該期待中國生態(tài)系統(tǒng)的進一步整合？讓我們拭目以待吧！

無論如何，有一種商業(yè)模式進展順利：MEMS 代工廠。

從總收入來看，MEMS代工業(yè)務同比增長 6 % ，達到近 7.7億美元。除了通貨膨脹和晶圓價格上漲增加了收入外，一些IDM 由于運營成本高昂而正在重新考慮其商業(yè)模式，并轉(zhuǎn)向無晶圓廠模式。此外，過去幾年，主要代工廠的客戶數(shù)量激增，尋求新 MEMS 技術(shù)的合作。

MEMS 價值鏈

MEMS 是“超越摩爾”的技術(shù)，意味著增加的功能和更高的集成度。MEMS產(chǎn)品的開發(fā)不同于其他IC的開發(fā)，例如邏輯、存儲器、模擬等。通常，制造工藝必須適應最終產(chǎn)品的規(guī)格。這會導致更高的開發(fā)成本和更長的開發(fā)時間，但也提供了推出具有無法輕易復制的獨特銷售主張的產(chǎn)品的機會 。

如今，MEMS 市場挑戰(zhàn)不斷演變。為了維持該行業(yè)的增長，MEMS 需要在效率、外形尺寸、成本、穩(wěn)健性和智能方面進行優(yōu)化。這些需求創(chuàng)造了整個價值鏈的流行技術(shù)趨勢：從設計和 集成到軟件 。

此外，我們看到 12 英寸 MEMS 制造日益成為現(xiàn)實。除了它帶來的額外產(chǎn)能之外，我們還看到 12 英寸制造在小型化以及整體設備可用性和質(zhì)量方面的其他關(guān)鍵優(yōu)勢。

目前，全球只有臺積電正在致力于Butterfly Networks 的 12 英寸晶圓，但最近有幾項公告：博世正在德國建立一條 12 英寸 生產(chǎn)線，廣州增芯正在中國建立一條生產(chǎn)線。其他公司可能會在十年內(nèi)跟進，例如意法半導體。但要知道整個 MEMS 行業(yè)在2022到2028年間正以 5% 的年復合年增長率增長。

誰將真正能夠維持資本支出？真的有可能擁有一條完全專用于 MEMS 的12 英寸生產(chǎn)線嗎？或者是否有必要在生產(chǎn)線上運行具有足夠增長潛力的 MEMS 以外的設備 （例如電力電子設備）來維持總體資本支出？讓我們拭目以待……

MEMS 傳感器制造商正試圖通過為 MEMS 傳感器添加軟件、 處理和計算能力，賦予其額外的功能，從而擺脫商品化周期并提升價值鏈 。MEMS 傳感器與邊緣或云中的 AI/ML/DL 相結(jié)合的應用正在開辟一條道路。例如包括來自 TDK InvenSense 、博世、意法半導體、 Melexis等的預處理和傳感器融合 ，或來自博世、意法半導體、 Aspinity與英飛凌、 Syntiant 與英飛凌 等邊緣/邊緣/邊緣智能。

毫無疑問，MEMS 行業(yè)仍在不斷帶來顛覆性的技術(shù)和應用。得益于全球半導體規(guī)模經(jīng)濟，我們看到 MEMS技術(shù)取代傳統(tǒng)傳感器和執(zhí)行器的滲透率不斷提高。事實上，我們看到氣體傳感器、光學圖像穩(wěn)定器、處理器 冷卻器、能量收集器等設備正在采用 MEMS 工藝開發(fā)，以提高成本效率、小型化和功耗 。

為了在這個行業(yè)取得成功，必須符合市場的要求：不斷增長的總可進入市場， 一項對特定應用具有真正附加值的技術(shù)，并有足夠的資金和支持來維持與 成熟行業(yè)的激烈競爭。

但有了這些新的參與者、技術(shù)和大趨勢，MEMS 行業(yè)的未來看起來一片光明！

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審核編輯 黃宇