MEMS传感器在中国的产业机会！敏芯微、赛微电子这么说

电子发烧友原创 章鹰
 
近日，MEMS传感器市场传来两大重磅消息。国际调研机构Yole发布的最新预告显示，根据Microtech Ventures的研究，MEMS市场将在2024-2025年的时间框架内达到拐点，现在，每年全球MEMS器件的市场规模大约130亿到140亿美元。预计未来几年将以12%至15%的速度增长。他们看好MEMS传感器在物联网、可穿戴设备、自动驾驶汽车、机器人、数字健康、精准农业、智能家居、环境监测等应用。
 
第二个消息是，作为全球汽车和消费电子传感器的头部厂商Bosch，其旗下子公司Bosch Sensortec首席执行官Stefan Finkbeiner博士带来了对MEMS传感器技术的最新研判，他表示：“智能传感器就是带有嵌入式AI MCU的智能传感器，广泛、丰富的传感器产品组合是Bosch Sensortec一贯的优势。目前，我们已经推出运动传感器（例如加速度计、陀螺仪）、环境传感器（例如气体、湿度、气压传感器）、AI传感器等一系列创新的解决方案，同时不断拓展光学微系统、声学微系统等前沿交互技术，致力打造新的度量标杆，从而推动传感器朝着更加智能化的方向发展。”

 
中国作为全球消费电子和半导体需求的第一大市场，MEMS传感器在中国市场有哪些最新发展趋势？哪些厂商有能力把握未来3年的市场增长机会？在2022年世界集成电路大会上，来自华东光电集成器件研究所副总师张胜兵、敏芯股份副总经理张辰良带来了最新的观点分享。
 
中国MEMS传感器全球最大第一市场！中国MEMS企业有哪些短板？
 
在8月份南京举办的世界半导体大会上，中国半导体行业协会MEMS分会常务副秘书长万成东表示，2021年中国MEMS市场规模超过900亿元，同比增长超过20%。中国已经是全球MEMS产业最大单一市场。增速远高于全球平均水平，展现出了蓬勃发展的势头。预计到2023年中国MEMS市场规模将超过1200亿元。MEMS芯片迎来了重大发展机遇。但国内MEMS产品的技术水平与国外相比仍有很大的差距，尤其高端MEMS传感器普遍受到西方国家制约。
 
11月18日下午，在合肥举办的世界集成电路大会上，华东光电集成器件研究所副总师张胜兵介绍，近年来，全球智能传感器市场保持了超过10%的增长率，到2023年产业规模将达到487亿美元；市场结构上，压力传感器和液位传感器数量占比均达到8%，超声波传感器在智能汽车领域占比正在稳步提升。具体看国内市场规模，有机构预测智能传感器2018至2026年的复合增长率达到8%，到2026年市场规模达到239亿美元。
 
万成东指出，目前，中国在中高端MEMS市场超过60%的市场份额被国外巨头占据，80%的传感器芯片依赖国外。欧洲、美国、日本等几乎垄断了全球“高、精、尖”传感器市场。他强调说，加强中国MEMS产业的核心竞争力，解决高端MEMS芯片的卡脖子问题，提升市场占有率，已是刻不容缓的任务。
 
张胜兵则建议，要把传感器产业发展放在国家战略高度，建立MEMS传感器为核心的数字产业链链长制，同时探索、明确专业定位，特别是MEMS可以作为二级或者以上的学科列入到专业重点行列。就加强基础研究和技术突破，张胜兵建议，一是跟踪前沿，智能传感器最需要探索的是新原理和新工艺产品；二是对前沿技术进行布局，比如石墨烯、量子和柔性技术等；第三，增加传感器基础共性技术研究投入，整合国家级创新平台力量，引导国内传感企业加大研发投入力度。
 
近日，国际调研机构Yole发布了2021年全球MEMS企业营收排名榜单，其中有5家中国企业进入Top30的排名，在前10名当中有1家中国公司，欧美日企业为主，包括博世、索尼、GE。西门子、霍尼韦尔、德州仪器、TE、意法半导体、恩智浦半导体。中国厂商歌尔声学进入Top10榜单。我们看到，国内的MEMS企业上市公司包括歌尔声学、赛微电子、士兰微、华润微、高德红外等，2016年到2020年，中国主要MEMS企业的研发投入强度较大，尤其是敏芯股份，研发投入强度基本保持在10%以上。他们在哪些领域实现了突破。
 
敏芯MEMS传感器布局和最新进展+赛微电子布局MEMS晶圆代工
 
在2022年世界集成电路大会上，敏芯股份副总经理张辰良表示：“敏芯股份的愿景是想成为MEMS技术平台型公司，我们在MEMS麦克风、压力传感器与惯性方面形成布局，MEMS全产业链研发是我们公司的特点，产业链方面从芯片角度来说，从芯片架构设计到芯片制造工艺到后面的DFM模型我们是全程参与的。”
 
作为本土早一批布局MEMS领域的企业之一，敏芯创立于2007年，十五年来坚守匠“芯”，打造中国的MEMS技术平台型企业，实现全产业链自主化布局。敏芯有大众熟知的传统MEMS“三大件”，其中在全球市场规模最大的是惯性产品。目前，敏芯加速度传感器已量产，陀螺正处在研发阶段，并拿到了江苏省成果转化项目。
 
消费类气体压力传感器，比如应用在电子烟、手表等市场，现已开始批量出货并打入了著名品牌客户供应商名单。敏芯股份子公司灵科传感主要布局应用在汽车、医疗等方面的压力传感器，2021年营业额高达几千万元。
 
他还指出，敏芯开发的MEMS麦克风，主要应用在手机、电脑、智能家居等消费电子市场。据悉，敏芯MEMS传感器芯片累计出货量达10亿颗，作为国内最早的MEMS企业之一，敏芯公司通过15年持续研发投入，完成了MEMS产品芯片设计、晶圆制造、封装测试环节的基础研发和核心技术积累，实现了MEMS传感器全生产环节自主可控。
 
从权威调研数据来看，MEMS麦克风市场确实都以国内供应商为主，但从芯片角度看，国外的英飞凌和楼氏两家加起来已占据全球市场超80%份额，第三名虽是敏芯，但市场份额很小。我们需要清醒地认识到，打造MEMS麦克风中的“中国芯”任重而道远。张辰良表示，未来麦克风有望在元宇宙（VR/AR）、汽车智能驾驶、智能机器人等新兴市场获得更多应用。
 
北京赛微电子成立于2008年5月，2015 年在创业板上市，主要从事导航业务和航空电子业务。2016 年公司取得瑞典MEMS 代工领域龙头Silex控股权，同年在北京筹划建设Fab3 8 寸MEMS 量产工厂。赛微电子2021年营收达9.28亿元，并在2022年前三季度实现营收5.55亿元。
 
目前该公司主营业务分为MEMS 开发、MEMS 代工制造、GaN 外延材料及功率器件。Silex 拥有 164 项国内/国际 MEMS核心专利，同时具备多项目并行开发的能力，满足客户多样化多批次需求。
 
赛微电子2022年上半年财报显示，研发投入达到1.39亿元，占据上半年营收的36.85%，报告期内，公司大力推进MEMS工艺开发技术、MEMS晶圆制造技术、GaN材料生长工艺技术，公司保持了较高的研发强度。瑞典silex 贡献了MEMS 营收近九成，北京Fab3 目前营收仍以工艺开发为主，量产客户正在逐步导入中。北京FAB3 产线已成功导入十余家国内知名MEMS 客户，开展合作产品超过40 余个，产品覆盖硅麦、电子烟开关、惯性器件、BAW（FBAR）、微振镜、气体、微流控、光通信等不同类别。核心产品硅基麦克风已进入量产阶段，滤波器方面公司和国内领先设计公司深度合作，代工产品覆盖WiFi 2.4G和5G 等应用领域，并已有验证合格的产品进入小批量阶段。MEMS 微振镜方面，Fab3 上半年和知名车载Lidar 厂商开展深度合作，目前工艺能力得到客户认可并逐步推进商务谈判。
 
国际调研机构Yole 数据显示，目前全球纯 MEMS 代工厂市场份额仅有5%，大量的产能掌握在 IDM 公司手里。一方面由于 MEMS 大部分市场集中于射频滤波器、硅麦等消费电子领域以及压力、惯性、加速度计、IMU 等汽车领域，传统欧洲 IDM 厂商已占有先发优势；另一方面 MEMS 不同产品、不同客户之间工艺差别较大，需要摸索模块化的工艺 IP 复用和多产品平行管理，代工厂较难实现盈利。在国产替代的大势推动下，国内MEMS芯片设计厂商和代工厂商都迎来了黄金发展期。