MEMS传感器芯片现状分析，中国任重道远！

MEMS现状分析，中国任重道远！


法国市场调查公司Yole Développement于6月10日（欧洲时间）公布了2018年MEMS（微机电系统，Micro-Electro-Mechanical System）全球市场趋势及MEMS元件（Device）厂商的TOP30企业排行榜。据预测，2018年MEMS企业TOP30的总销售额比2017年增加了5%，增至103亿美元（约人民币700.4亿元），如果把全球MEMS市场规模看做是106亿美元（约人民币720.8亿元）的话，TOP30企业的总销售额占据了约90%的份额。

在过往的一年中，Broadcom和Robert Bosch（Bosch）仍然领跑全球 MEMS行业。几乎所有企业都呈现稳定的年增长（2017至2018年），只是比上一年度（2016至2017年）略弱。业界的TOP1（Broadcom，博通 ）和TOP2（德国Robert Bosch，德国博世）的销售额都是14亿-15亿美元（约人民币95.2亿-102亿元），形成了“寡头现象”，远远超过TOP3及后续企业。

MEMS制造商分析


Yole认为，各大MEMS企业在2018年增长略低于预期的情况，反映出对半导体行业正在进行温和的重新调整。但不要曲解这个结果，事实上，2018年是半导体行业迄今为止发展最好的一年。只是2017至2018年的增长率约为 15％，相对2016至2017近21％的增长率有所回落。这可能与2018年第四季度智能手机和汽车销售走弱（包括终端产品和MEMS）、导致库存积压有关。

市场研究和战略咨询公司Yole预计，去库存将在2019年初（第1-2 季度）逐渐结束，随后MEMS将在今年剩余时间内出现温和的增长。

TOP1的Broadcom自2017年来连续两年保持首位，2015年为TOP4，2016年超过ST Microelectronics（意法半导体 ）和Texas Instruments（TI，德州仪器 ），上升为TOP2，2017年超过Bosch位居首位。对Broadcom保持首位起到决定性作用的是RF MEMS，其中，随着智能手机频率的增加，RF（射频，Radio Frequency）的频率带宽滤波器和前端模块（Front End Module）的需求逐步增加。今后随着5G的引进，需求将会更加上涨。不过，排名第5的美国的Qorvo虽然也把RF MEMS作为主打产品，其收益却减少了。关于收益减少的原因，据Yole分析，Qorvo处于从6inch转移到8inch的平台时期，所以生产发生了延迟现象。

关于排名TOP2的Bosch，据Yole的技术、市场分析师Dimitrios Damianos透露说，几乎所有的新车都要搭载Bosch的5个MEMS，全球约50%的智能手机都要至少搭载Bosch的1个MEMS。据预测，今后Bosch与Broadcom的“斗争”将会愈演愈烈。

TOP3的ST（意法半导体）是IDM企业，也是全球最大的MEMS代工厂，不仅提供车载、工业、民用等方面的MEMS产品，作为全球最大的MEMS Foundry，也为其他公司代工生产MEMS。

TOP4的TI与其他MEMS厂商形成鲜明对比，这2年来其销售额在不断减少。据分析，其主力产品DLP（Digital Light Processing，即数字光处理，基于数字微镜元件来完成的可视数字信息显示技术。数字微镜元件，即Digital Micro-mirror Device，简称“DMD”）的市场趋于饱和，现在TI正在推进开拓车载等新的市场。

TOP6的惠普 过去几年在消费打印机市场的表现一直走下坡路，但随着喷墨头品牌的收入实现增长，如今开始恢复元气。

MEMS麦克风巨头楼氏（Knowles）公司发展喜人，消费产品业务走高是原因之一，不仅限于智能手机，还包括耳机等产品等；

中国上榜的企业有TOP11的歌尔股份 ，TOP23的瑞声科技 AAC，两家企业跟17年的排名没有变化。但Goertek的表现走弱，全球手机销售疲软可能是原因所在。AAC呈增长之势。

在微测辐射仪方面，FLIR和ULIS受益于其多元应用的优势（最重要的是个人视觉系统、消防、无人机和传统的热成像、军事、监视）而实现逐年增长。

在TOP30中，日本企业占据10家，分别为：TDK为TOP9，相比17年的第8落后了一名，Panasonic为TOP10，电装为TOP14，佳能 为TOP16，AKM（即旭化成Microelectronics）为TOP17，村田制作所为TOP18，Alps电气为TOP21，爱普生为TOP27，欧姆龙为TOP29，Sony Semiconductor Solutions为TOP30。

当索尼 跻身排行之时（尽管处于末尾），Formfactor已掉出排名之列。First Sensor目前正在与TE Connectivity进行了高级收购谈判，以微弱劣势未能排入前30名之列。


MEMS Foundry分析
MEMS代工主要有两种类型：IDM厂商提供的MEMS代工，以及独立代工厂提供的MEMS代工。其中，独立的代工厂包括集成电路代工厂和纯MEMS代工厂。

目前，提供MEMS代工的IDM厂商主要有ST、索尼、TI等；台积电 是全球最大的晶圆代工厂，其MEMS代工业务也排在行业前列。全球领先的纯MEMS代工厂有Silex Microsystems、Teledyne DALSA、Asia Pacific Microsystems、X-FAB 、Innovative Micro Technology等。

从MEMS Foundry的业务规模来看，TOP1为ST，每2个手机中就有1颗ST MEMS传感器，每3台车载导航仪中就有1颗ST MEMS传感器，每2个DRAM中就有1颗ST MEMS传感器。ST做了20多年的MEMS传感器，具有全球MEMS Foundry压倒性的绝对优势。

TOP2为加拿大的Teledyne DALSA，前身为DALSA Corporation，是一家加拿大公司，专门设计和制造专业电子成像组件（图像传感器，相机，图像采集卡，成像软件），以及专业半导体制造（MEMS，高压ASIC）。Teledyne DALSA是Teledyne Imaging集团的一部分，Teledyne成像集团是Teledyne旗下的成像公司。目前，Teledyne DALSA是全球最大的纯MEMS 代工厂。

Sony这次排名从2017年的第五名进入TOP3，而且其2018年的销售额比2017年增加了40%，颇受关注。Sony是日本最大的MEMS Foundry，利用其在MEMS和半导体加工制造方面的丰富经验，提供广泛的MEMS Foundry 服务。服务内容主要包括：晶圆工艺开发（开发，工程样品，从低到高的批量生产）；可用流程包括批量工艺（包括SOI），表面工艺和半导体工艺。



TOP4是中国耐威科技 控股公司Silex Microsystems AB，相比于2017年的第3名落后一位。Silex Microsystems（瑞典 Jarfalla）是一家纯MEMS代工厂，在纯MEMS代工厂中排名第二。香港投资控股公司GAE Ltd.于2015年7月13日收购了Silex 98％的股份。因此，GAE已获得对Silex的实际控制权，而GAE的背后则是来自中国的耐威科技，获得对Silex的控股后，耐威科技在北京建设 了MEMS晶圆代工厂，以扩大该公司的产能。Silex在瑞典拥有6英寸和8英寸晶圆厂，并在瑞典投资1200万美元进行了升级。Silex的优势在于使用其自有的硅通孔（TSV）技术，Silex还使用锆钛酸铅作为压电材料，用于能量收集等新型应用。

另外，TOP5为位居半导体Foundry首席的TSMC，相比2017年落后一名，台积电（TSMC）于2011年推出了全球首款传感器SoC工艺技术。该技术通过整合台积电的CMOS和晶圆堆叠技术，制造单片MEMS。TSMC传感器SoC技术的范围从0.5μm到0.11μm，支持G-Sensors，陀螺仪，MEMS麦克风，压力表，微流体和生物基因芯片等应用。

TOP6是X-FAB，2017年其排在第5名，2011年，X-FAB集团收购了MEMS Foundry Itzehoe GmbH的股份，该公司是弗劳恩霍夫硅技术研究所（ISIT）的衍生公司。这成为X-FAB在Itzehoe的专用MEMS代工厂。德国的X-FAB总部设在爱尔福特，主要代工生产模拟和混合信号集成电路，以及高压应用MEMS解决方案。

17年排在第13位的Global Foundries（格芯）此次一举上升到了第7名，MEMS 是Globalfoundries的一项业务，但近些年其销售额逐渐下降。世界先进以2.36亿美元收购了格芯新加坡8吋厂，包含厂房、厂务设施、机器设备与MEMS IP等业务，该厂现有月产能约3.5万片8吋晶圆。该厂的核心业务就是MEMS代工。Globalfoundries正在逐渐弱化其MEMS代工业务。

TOP8为罗姆（ROHM），罗姆也提升了不少，去年排在14位，罗姆（ROHM）擅长利用薄膜压电元件的MEMS工艺，基于其子公司LAPIS Semiconductor Miyazaki 建立的制造工艺，可提供针对各种市场和应用而优化的压电MEMS。ROHM的MEMS工艺利用薄膜压电元件提供的主要优点包括：综合生产系统中，可实现高质量和灵活的产品制造和控制；使用6 英寸和8英寸晶圆；全天候运行可加速开发，同时实现早期生产启动。

TOP9 是IMT，Innovative Micro Technology （IMT）成立于2000年1月，是复杂MEMS技术和平台解决方案提供商，提供从设计和开发到原型设计和批量生产的全面交钥匙服务。IMT是美国最大的MEMS晶圆代工厂，自2000年以来，IMT一直是MEMS器件设计与制造的先锋企业，到目前已经完成了超过500多个项目。2019年6月12日IMT正式宣布，公司现已可提供8英寸（200mm）晶圆微电子机械系统（MEMS）工艺加工服务，同时公司还可以为MEMS行业发展提供空前丰富的其他资源组合。为客户提供8英寸晶圆加工服务是IMT目前正在实施的资本金改善计划的另一个成果，公司在去年秋天完成了新一轮的募资。

TOP10是APM，去年的APM排在第7位，自2001年成立以来，亚太微系统公司（APM）一直致力于MEMS组件的开发和生产。早期，APM作为MEMS器件的集成器件制造商运营，特别强调压力传感器和光学元件的产品开发。自2007年以来，凭借其在MEMS方面的生产和专业知识，以及丰富经验，该公司的业务重点转为纯粹的 MEMS 代工，通过扩展更先进的MEMS组件的开发来发展业务。APM 目前拥有一个6英寸晶圆厂，拥有专用的微机械加工工具以及完整的MEMS加工能力。


中国MEMS企业任重道远
美国是MEMS产业、技术和产品的发源地，其发展水平在世界处于领先地位。由于我国MEMS产业起步较晚，MEMS产业还处于发展的起步阶段，我国MEMS传感器产品在精度和敏感度等性能指标上与国外存在巨大差距，应用范围也多局限于传统领域。



据前瞻产业研究院表示，从MEMS产业的设计、制造和封装三个环节来看，国内缺乏对MEMS相关关键技术的自主研发和产业化能力。我国尚无一套有自主知识产权的传感器设计软件，国产传感器可靠性也远不如国外同类产品。MEMS制造能力也更为薄弱，国内具备一定规模的设计企业基本选择国外代工厂，而多数小型设计企业选择与科研院所的中试线绑定，这就导致产业化进程相对缓慢。

国内MEMS产业发展与应用面临的三大挑战：
高端研发人员缺失是硬伤：传感器及其产业的特点之一是技术密集，由于技术密集，也自然要求人才密集。而我国缺乏高端研发人员和经验丰富的本土MEMS工程师，导致基础研究落后。随着技术商业化进程的加快，很多技术在市场存活时间很短，而MEMS传感器需要较长研发时间，这对MEMS企业是一个很大的挑战。

产业链不够完善：MEMS传感器和IC芯片一样，具有很强的规模效应，国内企业的出货量上不去，导致整个产业链，比如前端流片等环节加工能力比较薄弱，一致性、生产重复性都不能满足设计的加工工艺要求。

MEMS厂商盈利困难：传感器技术的研究需要比较长时间的投入，一款传感器的研发，要6-8年才能成熟，一般中国企业都承受不了这么长的周期。再加上产品的价格并不与产品的重要性或者开发难度成正比，中国MEMS企业无法在价格战中获利。

尽管我国MEMS传感器厂商面临挑战诸多，但从上游设计、中游制造、下游封装等领域国产替代的空间巨大。

据前瞻产业研究院指出，最近几年，中国的MEMS企业也有不少脱颖而出的。在国内涉足MEMS的上市公司中，歌儿股份是微麦克风领域的龙头企业；苏州固锝 子公司的加速度传感器销量中国第一；而汉威电子在细分产品领域中龙头企业地位显现，汉威电子的子公司炜盛科技正在开展MEMS研究创新,目前已经取得了阶段性成果，公司MEMS气体传感器已在小批量进行试产，适用于各类气体监测产品、智能穿戴设备等领域。

虽然国内的MEMS前端制造还落后于国际大厂，但由于国内的封装技术起步较早，国内MEMS产业链后端封装较为完善。国内的华天科技 、长电科技 、晶方科技 等厂商都在积极布局MEMS先进封装生产线，并取得了不错的成绩，已经具备国际竞争力。


不得不说，中国正在慢慢掌握MEMS技术！就拿这次上榜的耐威科技控股的Silex来说，据英国《金融时报》报道，2015年7月，北京集成电路基金新设立的瑞通芯源半导体科技公司（Ruitong Semiconductor Technologies）通过子公司运通电子（GAE Ltd）收购了Silex。2015年年底，耐威科技完成了对运通电子的收购，间接控股了Silex。北京集成电路基金随后向耐威科技制造MEMS的新厂投资6亿元人民币（约合9000万美元）从而获得了后者所掌握的制造加速度计、陀螺仪和其他微型传感器的技术。但此事在当时并未被大肆报道。

在收购Silex不久之后，耐威科技宣布将“依托Silex”的微机电系统（MEMS）技术，斥资3亿美元在北京兴建一家工厂。这是一个典型案例，说明中国为成为计算机芯片领域的世界级制造商，是如何物色和收购关键技术的。北京方面努力想要减少对关键部件的进口，相关战略被称为“中国制造2025”（Made in China 2025），政府已为此投入了数千亿美元资金，而掌握MEMS技术是这项计划中的一个方面。

另外，2018年3月，耐威科技在投资者互动平台表示，公司位于北京的8英寸MEMS国际代工线预计2019年下半年可以建成投产。此前，耐威科技曾募集资金用于建设月产能3万片的8英寸晶圆MEMS国际代工线（拟投入募集资金14亿元）和年产能30466台/套航空电子产品研发及产业化项目（拟投入募集资金6亿元），申请材料已于2017年7月被证监会受理。其中在8英寸晶圆MEMS国际代工线项目中国家大基金是最大的投资方，该项目是国家大基金在MEMS领域的三大战略投资标的之一。

耐威科技的发展轨迹使人们得以了解中国产业政策是如何挑选优胜者，然后通过帮助它们获得大好商机和高科技资产来培育它们的。不到两年后，MEMS制造业务已成为耐威科技增长最快的收入来源，当年大幅增长近175%，至3.193亿元人民币（约合4700万美元）。