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政策红利下,看国产MEMS的千亿市场突围

文章作者:作者 人气:发表时间:2023-06-20 09:30:45

随着5G与物联网的快速发展,中国MEMS市场迎来新的增长机遇。在中国制造战略中,前几年唱主角的是主机装备等大国重器,而处在感知最前端的传感器,则是微不足道的配角。然而,传感器往往是处于一切工业产品的最前沿阵地,它提供了感知物理世界的第一道哨卡,其在现代信息技术产业中,重要性并不输芯片。

为避免国产传感器进入像芯片那样的窘境,国家不断在科技创新规划中加强传感器的地位。各企业也响应号召积极投产,其中最有代表性的就有MEMS传感器。MEMS传感器就是把一颗MEMS芯片和一颗专用集成电路芯片(ASIC芯片)封装在一块后形成的器件,用于探测和检测物理、化学、生物等现象和信号。近年来,国内传感器产业赛道的投融资热潮越来越盛,多家传感器企业获得资本青睐,或有巨额融资或已成功登陆中国股市。

MEMS:半导体后起之秀

与传统的机械工艺相比,MEMS具有微型化、集成化、多样化等特点,生产出的产品功能多样,集成度高。

政策红利下,看国产MEMS的千亿市场突围

MEMS产品主要分为MEMS传感器与MEMS执行器,其类别繁多,按测量数量类别可划分为物理、化学、生物型三类,各类别传感器结构虽有不同,但运作逻辑类似,即与外界环境进行接触,感知外部信号的变化,将物理、化学信号转换为电信号输出。

在去年的FIFA世界杯赛上,除了球员们在场上的精彩表现之外,最抢眼的莫过于引入的“半自动越位识别系统”。这一系统之所以能够精准判罚,关键就在于足球内部的芯片内置了一个500Hz的运动传感器,传感器将感知的足球运动数据信号输出给裁判系统,实现快速的判决,这个传感器所采用的技术是MEMS。

除了体育赛事,MEMS的应用其实已经渗透到了日常生活的方方面面,被广泛应用在物联网、医疗、人工智能等各个领域,从手机、相机、GPS导航等电子产品,再到智慧医疗、智能驾驶等场景,都能见到MEMS传感器的身影。随着全球电子制造产业链加速向亚太地区转移,MEMS的产业重心也在不断迁移,我国成为MEMS发展潜力最大,增速最快的市场。截至2022年末,我国MEMS传感器市场规模达1008亿,预计2023年将达到1200亿。

中国MEMS传感器产业高歌猛进

台湾著名科技媒体Digitimes英文网发表了关于中国MEMS产业的系列文章,表达了其对中国MEMS产业快速发展的看法和赞许,并对歌尔微电子、敏芯股份、美新半导体、深迪半导体、纳芯微电子、飞恩微电子、明皜传感、西人马等多家中国MEMS代表性企业做了分析、介绍。

政策红利下,看国产MEMS的千亿市场突围

Digitimes创立于1998年,其出版的《电子时报》是台湾创办的第一家产业报纸。据称,由于『电子时报』仍是台湾电子业供应链专属媒体,包括施振荣、郭台铭、蔡明介、许胜雄等多位业界领袖,都表示每日阅读电子时报是取得产业信息最快捷的管道。

作为全球最大的电子和工业生产基地,中国消耗了全球近50%的MEMS元件。根据赛迪顾问的数据,到2021年,中国MEMS传感器的平均复合年增长率为15%,高于全球9.6%的水平。然而,由于我国MEMS传感器研究起步较晚,自动化程度低,产业发展远远落后于市场需求。

但是,自2006年中国开始重点发展MEMS传感器产业以来,政府出台了多项发展政策来支持和规范该产业。这些政策涵盖了MEMS传感器发展的技术路径、MEMS传感器的发展目标以及MEMS传感器应用的推广。中国企业利用这些政策,开始追赶行业。近年来,国内涌现出几家优秀的MEMS传感器企业,成为半导体市场不可忽视的生力军。

中国最大的MEMS公司:歌尔微电子(Goermicro)是歌尔股份的分拆公司,起源于歌尔股份在2004年进入微电子领域,成立的MEMS技术研发中心,该中心于2005年申请了第一个MEMS技术专利。2009年,该中心与英飞凌科技合作量产MEMS声学传感器。同年,苹果智能手机为大型商业应用开启了MEMS声学传感器的新纪元,为歌尔提供了绝佳的发展机遇。歌尔的MEMS声学传感器自2011年进入苹果供应链以来,在全球MEMS声学传感器的排名中不断上升。歌尔微电子于2017年正式成立。此后,歌尔微电子一直位居 Yole 的顶级 MEMS 制造商之列,而且只有这家中国公司能做到这一点。从营收来看,歌尔微电子已从2019年的第9名和2018年的第11名上升到2020年的第6名。在MEMS麦克风方面,歌尔声学在2020年首次超越行业龙头楼氏电子(Knowles)。

中国MEMS本土化产业链拓荒者:敏芯股份作为国内首家在A股发行的MEMS公司,备受市场关注。敏芯股份成立于2007年,自成立以来专注于MEMS麦克风芯片的研发,是国内最早研究MEMS传感器的公司之一。目前,其主要产品线包括MEMS麦克风、MEMS压力传感器和MEMS惯性传感器。敏芯股份在MEMS传感器设计、晶圆制造、封装测试方面拥有独立的研发能力和核心技术。敏芯股份还可以独立设计ASIC芯片,为MEMS传感器芯片提供信号转换、处理和驱动功能,实现整个MEMS传感器制造过程的国产化。事实上,敏芯股份是国内为数不多的,具有各类MEMS传感器芯片自主设计和量产能力的企业之一。

中国首个完整MEMS标准正式发布

政策红利下,看国产MEMS的千亿市场突围

今年3月份,中国国家标准公告(2023年第1号)批准发布了一批推荐性国家标准,其中由苏州市质量和标准化院作为第一起草单位牵头起草的国家标准《微机电系统(MEMS)技术微沟槽和棱锥式针结构的描述和测量方法》(GB/T42158-2023)正式发布,并于2023年7月1日实施。该标准也是全国微机电标委会MEMS器件工作组(TC336/WG1)成立后首个发布的国家标准。

对于商业竞争,我们经常听到的一句话就是:一流企业做标准,二流企业做品牌,三流企业做产品。只有掌握了标准的制定全,才是一流企业,对于一个国家来说,也是如此。我们发现,那些跨国科技巨头,都在做标准,微软的Windows、谷歌的Android 、苹果的IOS等,不是系统不是框架,都是一个个标准。国与国之间的竞争也是标准的战争,不是你死,就是我亡,弱势的一方很难有翻身的可能性。现在国内很多产业就面临着被国外标准统治的尴尬境地,尤其是传感器、集成电路等高科技领域,从设计、制造、测试、封装等等方方面面,用的都是美国的标准。

《微机电系统(MEMS)技术微沟槽和棱锥式针结构的描述和测量方法》国家标准,规定了微米尺度沟槽结构和棱锥式针结构的描述,适用于MEMS结构设计和MEMS结构加工后的几何形状评估。标准编制过程中,受到苏州大学、中机生产力促进中心、北京大学、清华大学、东南大学等高校、科研院所、企事业单位的大力支持与帮助,领域专家对标准条款、技术指标进行认真审查、严格把关,充分保障标准编制质量和时间进度要求。

近年来,苏州市质量和标准化院积极推进标准化建设,深入实施标准化战略,参与制修订国家行业标准近20项、地方标准30余项、团体标准100余项。下一步,市质标院将进一步建立完善的标准化工作机制,持续提升标准化工作能力,继续做好标委会工作组各项工作,积极申报筹建分技术委员会,为苏州市企事业单位参与国家标准提供高水平平台。

目前,MEMS传感器市场需求旺盛,市场规模不断扩大。中国MEMS传感器企业仍处于成长初期,但正在努力追赶行业巨头。此外,随着物联网、智能汽车和5G技术的发展,中国MEMS传感器产业将持续增长。