以下文章來源于叨叨戰(zhàn)地筆記 ，作者芽芽爸
本文資料均來自各大研究院、企業(yè)年報等，數據扎實，引用來源清晰，內容全面豐富，分為：行業(yè)現狀分析、政策環(huán)境分析、產業(yè)鏈分析、市場情況分析、商業(yè)模式分析、競爭環(huán)境、龍頭公司分析、發(fā)展趨勢分析等部分，值得一讀。
文中指出，國內MEMS廠商經營產品種類較為單一，在中高端MEMS產品和部件進口占比達80%，傳感器芯片進口率達90%，本土企業(yè)傳感器產品毛利率低于20%，而國際企業(yè)則高于60%，射頻類MEMS器件已成為卡脖子技術，消費電子市場占整個MEMS行業(yè)60%以上份額……
國內傳感器企業(yè)與國際企業(yè)差距巨大，通過本文，對中國MEMS傳感器行業(yè)會有個全面的了解。正視差距，方能超越。推薦需要了解中國MEMS傳感器行業(yè)的伙伴分享、收藏。
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本文內容較全面，可按如下大綱閱讀需要的內容：
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一、行業(yè)現狀分析
（一）基本定義
（二）發(fā)展概況
1、國外MEMS產業(yè)發(fā)展概況
2、國內MEMS發(fā)展概況
（三）產品分類
二、政策環(huán)境分析
（一）國家法律法規(guī)及政策
（二）行業(yè)相關標準及規(guī)范
三、產業(yè)鏈分析
（一）MEMS研發(fā)設計
（二）MEMS生產制造
（三）MEMS封裝測試
（四）系統(tǒng)集成應用
四、市場情況分析
（一）全球/中國市場規(guī)模
1、全球MEMS市場規(guī)模
2、中國MEMS市場規(guī)模
（三）MEMS市場結構分析
1、應用領域分析
（1）消費電子
（2）汽車電子
（3）工業(yè)與通信
（4）醫(yī)療健康
（5）國防與航空
2、重點產品分析
（1）MEMS麥克風
（2）MEMS壓力傳感器
（3）慣性傳感器
（4）射頻MEMS器件
五、商業(yè)模式分析
1、外購芯片封裝測試
2、Fabless模式
3、IDM模式
六、競爭環(huán)境
（一）全球競爭格局
（二）歷年排名變化
八、發(fā)展趨勢分析
1、商業(yè)模式
2、產品形式
（1）微型化
（2）集成化
（3）低功耗化
（4）智能化
3、MEMS封裝技術
附錄：國內MEMS各細分領域優(yōu)秀企業(yè)
一、行業(yè)現狀分析
（一）基本定義
MEMS全稱 Micro Electro Mechanical System，即微機電系統(tǒng)，是將微電子與精密機械結合發(fā)展的工程技術，通過采用半導體加工技術能夠將電子機械系統(tǒng)的尺寸縮小到毫米或微米級。
MEMS器件具有通道、孔、懸臂、膜、腔等一系列結構以測量環(huán)境變量，涵蓋機械（移動和旋轉）、光學、電子（開關和計算）、熱學、生物等功能結構，涉及眾多交叉學科。
名詞含義MEMS微機電系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanical Systems）的英文縮寫。它是將微電子技術與機械工程融合到一起的、操作范圍在微米范圍內的一種微細加工工業(yè)技術，涉及微電子、材料、力學、化學、機械學諸多學科領域。使用該技術制成的產品具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產、易于集成和實現智能化的特點，現已應用于微型傳感器、芯片等高精尖產品的生產中。MEMS傳感器采用MEMS技術制成的傳感器。傳感器是一類將環(huán)境中的自然信號轉換為電信號的半導體器件，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。MEMS執(zhí)行器MEMS執(zhí)行器是將電信號轉化為微動作或微操作的MEMS器件。ASIC全稱Application Specific Integrated Circuit，即專用集成電路，MEMS傳感器中的ASIC芯片主要負責為MEMS芯片供應能量，并將MEMS芯片轉換的電容、電阻、電荷等信號的變化轉換為電信號，電信號經過處理后再傳輸給下一級電路。晶圓硅半導體集成電路或MEMS器件和芯片制作所用的硅晶片，由于其形狀為圓形，故稱為晶圓。裸片裸片（die）是指在加工廠生產出來的芯片，即是晶圓經過切割測試后沒有經過封裝的芯片，這種裸片上只有用于封裝的壓焊點（pad），是不能直接應用于實際電路當中的。封裝將芯片裝配為最終產品的過程，即把芯片制造廠商生產出來的裸芯片放在一塊起到承載作用的基板上，把管腳引出來，然后固定包裝成為一個整體。Yole Development成立于1998年法國的市場調研及戰(zhàn)略咨詢機構，覆蓋半導體制造、傳感器和MEMS等新興科技領域。賽迪顧問賽迪顧問股份有限公司（HK：8235）是直屬于工業(yè)和信息化部中國電子信息產業(yè)發(fā)展研究院的咨詢企業(yè)。EDAElectronic Design Automation，電子設計自動化，指以計算機為工作平臺，融合應用電子技術、計算機技術、信息處理及智能化技術，完成電子產品的自動設計。有限元分析有限元分析 (FEA) 是虛擬環(huán)境中產品和系統(tǒng)的建模，用于查找和解決可能的（或現有）結構或性能問題。FEA 是有限元方法 (FEM) 的實際應用，它由工程師和科學家用于對復雜的結構、流體和多物理場問題進行數學建模和數值求解。
MEMS傳感器一般由MEMS芯片和與之配套的ASIC芯片構成，其工作原理為：MEMS芯片采用半導體加工技術在硅晶圓上制造出微型電路和機械系統(tǒng)，將接收的外部信號轉化為電容、電阻、電荷等信號變化，ASIC芯片再將上述信號變化轉化成電學信號，最終通過封裝將芯片保護起來并將信號引出，從而實現外部信息獲取與交互的功能。
MEMS執(zhí)行器是將電信號轉化為微動作或微操作的MEMS器件。
圖表1：微機電系統(tǒng)
圖表2：MEMS雙向操作
資料來源：智慧產品圈
圖表3：MEMS傳感器結構示意圖
資料來源：Sandia，華夏幸福產業(yè)研究院
（二）發(fā)展概況
全球MEMS傳感器發(fā)展經歷了三個階段：1990~2000 年的汽車電子化浪潮，點燃了 MEMS 傳感器的需求；2000~2010 年的消費電子浪潮，推動MEMS傳感器呈現多品類、多功能一體化的發(fā)展態(tài)勢；2010 年至今的物聯網及人工智能浪潮，帶動了 MEMS 傳感器單品放量、軟硬協(xié)同化發(fā)展。
圖表4：全球MEMS傳感器發(fā)展歷程
資料來源：敏芯股份招股說明書
1、國外MEMS產業(yè)發(fā)展概況
近年來，受益于汽車電子、消費電子、醫(yī)療電子、光通信、工業(yè)控制、儀表儀器等市場的高速成長，MEMS行業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，MEMS銷售額一直保持穩(wěn)步增長。據研究機構預測，2019年全球MEMS市場總規(guī)模約為115億美元。
從全球范圍來看，得益于智能家居、智能手機和可穿戴設備等領域的應用機會增多，消費電子依然是MEMS行業(yè)的第一大市場，占比超過60%。
國外企業(yè)自上世紀90年代就進入MEMS領域，大部分半導體制造公司也同時從事MEMS生產加工業(yè)務。國外企業(yè)如博世（Robert Bosch）、德州儀器（TI）、模擬器件（ADI）、英飛凌、NXP-飛思卡爾、樓氏電子（Knowles）、惠普、豐田電裝（DENSO）、松下、愛普生、村田制作所（Murata）等在MEMS傳感器設計和研究領域內走在前列。
隨著終端用戶對傳感器感測多個物理信號需求的進一步放大，未來MEMS產品將向著微型化、集成化、智能化的方向發(fā)展。而全球MEMS產業(yè)重心也在不斷東遷，加速向亞太地區(qū)轉移。
2、國內MEMS發(fā)展概況
國內MEMS 產業(yè)在 2009 年后才逐漸起步，在國家政策鼓勵下，中國MEMS產業(yè)已在長三角和京津冀地區(qū)建立完整的產學研布局，但國內MEMS公司在營業(yè)規(guī)模、技術水平、產品結構等方面與國外有明顯差距。
我國MEMS傳感器制造企業(yè)超過200家，大多屬于初創(chuàng)類中小型企業(yè)，國內企業(yè)（除歌爾聲學和瑞聲科技）整體規(guī)模較小。同時國內廠商經營產品種類較為單一，產品線多數為一條。
企業(yè)分布主要集中在長三角地區(qū)，占比超過50%。這主要得益于長三角具有良好的集成電路產業(yè)基礎，硅基MEMS研發(fā)及代工生產線資源較多，產業(yè)鏈完整，涵蓋設計、代工和封測的重點企業(yè)。
國內高端MEMS產品和部件高度依賴進口。國內MEMS市場中高端傳感器進口占比達80%，傳感器芯片進口率達90%，我國傳感器新品研制落后近10年，產業(yè)化水平落后10-15年。中國本土企業(yè)自主設計、制造和封裝測試的產品仍然以軍工市場和技術要求較低的中低端市場為主，如低端消費電子產品市場。
在汽車電子、消費電子等主要應用市場，中國本土企業(yè)缺乏競爭力，導致中國MEMS傳感器民用市場80%以上的份額由國際企業(yè)占據。在此背景下，中國本土企業(yè)業(yè)務及生產規(guī)模顯著落后于國際企業(yè)，生產規(guī)模的明顯差距導致本土企業(yè)單位生產成本遠高于國際領先企業(yè)，本土企業(yè)產品毛利率低于 20%，而國際企業(yè)毛利率高于60%。
在MEMS制造代工環(huán)節(jié)，國內經驗也相對不足。雖然國內頭部MEMS代工廠的硬件條件與國外先進水平相近，但國內企業(yè)的開發(fā)能力遠不及海外代工廠，中國MEMS代工企業(yè)還未積累起足夠的工業(yè)技術儲備和大規(guī)模市場驗證反饋的經驗，加工工藝的一致性、可重復性都不能滿足設計需求，產品的良率和可靠性也無法達到規(guī)模生產要求。
國內MEMS傳感器產業(yè)將呈現并購化、專業(yè)分工化的發(fā)展路徑。MEMS傳感器作為獲取信息的關鍵器件，對各種傳感裝置的微型化起著巨大的推動作用，在智能產業(yè)發(fā)展中具有廣闊前景。
（三）產品分類
發(fā)展至今，MEMS產品主要可以分為MEMS傳感器和MEMS執(zhí)行器，其中傳感器是用于探測和檢測物理、化學、生物等現象和信號的器件，而執(zhí)行器是用于實現機械運動、力和扭矩等行為的器件。從MEMS行業(yè)的市場結構來看，MEMS產品主要以傳感器為主。
MEMS傳感器的種類繁多，根據測量量不同可分為：MEMS物理傳感器、MEMS化學傳感器、MEMS生物傳感器三大類，每一種MEMS傳感器又有很多細分類別。常見的MEMS傳感器有壓力傳感器、加速度傳感器、微機械陀螺儀、慣性傳感器、MEMS硅麥克風等等。
MEMS傳感器的品種多到以萬為單位，且不同MEMS之間參量較多，沒有完全標準的工藝。
圖表5：MEMS分類
數據來源：華夏產業(yè)研究院整理
二、政策環(huán)境分析
（一）國家法律法規(guī)及政策
近年來，國家大力推進 MEMS 傳感器等先進傳感器的產業(yè)化，主要法律法規(guī)及政策如下：
圖表6：國家法律法規(guī)及政策
（二）行業(yè)相關標準及規(guī)范
為引導中國MEMS傳感器行業(yè)規(guī)范化發(fā)展，中國政府發(fā)布了眾多國家級行業(yè)標準，為行業(yè)提供基礎標準指導。
2011年1月，中國國家質監(jiān)局和國標委發(fā)布《GB/T26111-2010微機電系統(tǒng)（MEMS）技術術語》，規(guī)定了MEMS領域所涉及的材料、設計、加工、封裝、測試以及器件等方面的通用術語和定義，為MEMS傳感器行業(yè)發(fā)展提供基礎指導。
2016年8月，中國國家質監(jiān)局和國標委發(fā)布《GB/T32817-2016半導體器件微機電器件MEMS總規(guī)范》，提出MEMS行業(yè)總規(guī)范，規(guī)定了用于IECQ-CECC體系質量評定的一般規(guī)程，給出了電、光、機械和環(huán)境特性的描述和測試總則，該規(guī)范重點參考了國際標準，為中國MEMS傳感器行業(yè)向國際領域拓展提供基礎指引。
圖表7：行業(yè)主要標準
序號標準編號標準名稱備注1GB/T 26111-2010微機電系統(tǒng)（MEMS）技術術語國家標準2GB/T 32817-2016半導體器件微機電器件 MEMS總規(guī)范國家標準3GB/T 32814-2016硅基MEMS制造技術基于SOI硅片的MEMS工藝規(guī)范國家標準4GB/T 38447-2020微機電系統(tǒng)（MEMS）技術 MEMS結構共振疲勞試驗方法國家標準5GB/T 38341-2019微機電系統(tǒng)（MEMS）技術 MEMS器件的可靠性綜合環(huán)境試驗方法國家標準6GB/T 34893-2017微機電系統(tǒng)（MEMS）技術 基于光學干涉的MEMS微結構面內長度測量方法國家標準7GB/T 34898-2017微機電系統(tǒng)（MEMS）技術MEMS諧振敏感元件非線性振動測試方法國家標準8GB/T 34894-2017微機電系統(tǒng)（MEMS）技術基于光學干涉的MEMS微結構應變梯度測量方法國家標準9GB/T 34900-2017微機電系統(tǒng)（MEMS）技術基于光學干涉的MEMS微結構殘余應變測量方法國家標準10GB/T 35086-2018MEMS電場傳感器通用技術條件國家標準11GB/T 33922-2017MEMS壓阻式壓力敏感芯片性能的圓片級試驗方法國家標準12GB/T 33929-2017MEMS高g值加速度傳感器性能試驗方法國家標準13GB/T 32816-2016硅基MEMS制造技術以深刻蝕與鍵合為核心的工藝集成規(guī)范國家標準14GB/T 32815-2016硅基MEMS制造技術體硅壓阻加工工藝規(guī)范國家標準15GB/T 28274-2012硅基MEMS制造技術 版圖設計基本規(guī)則國家標準16GB/T 28275-2012硅基MEMS制造技術 氫氧化鉀腐蝕工藝規(guī)范國家標準17GB/T 28277-2012硅基MEMS制造技術 微鍵合區(qū)剪切和拉壓強度檢測方法國家標準18GB/T 26112-2010微機電系統(tǒng)（MEMS）技術 微機械量評定總則國家標準19GB/T 26113-2010微機電系統(tǒng)（MEMS）技術 微幾何量評定總則國家標準
數據來源：全國標準信息公共服務平臺
三、產業(yè)鏈分析
MEMS工藝就是將傳統(tǒng)機械系統(tǒng)的部件微型化后，利用半導體加工技術將微型機械系統(tǒng)和集成電路固定在硅晶圓上，然后根據不同的應用場景采用特殊定制的封裝形式，最終切割組裝形成硅基換能器。
相比傳統(tǒng)的機械系統(tǒng)，微機電系統(tǒng)具有微型化、重量低、功耗低、成本低、功能多等競爭優(yōu)勢，可通過微納加工工藝進行批量制造、封裝和測試。
MEMS產業(yè)鏈一般由芯片設計企業(yè)、晶圓制造廠商、封裝測試廠商和終端應用企業(yè)構成，芯片設計企業(yè)專注于MEMS芯片及其產品結構的設計，完成設計后交由第三方晶圓廠生產制造出MEMS芯片，經過封裝測試后實現向消費電子、汽車、醫(yī)療和工控等應用領域客戶的出貨。
除上述專注于各環(huán)節(jié)的專業(yè)廠商外，MEMS 行業(yè)還存在博世、意法半導體等大型IDM廠商，這些公司能夠自行完成芯片設計、晶圓制造和封裝測試等主要研發(fā)和生產環(huán)節(jié)。
（一）MEMS研發(fā)設計
MEMS的研發(fā)設計，不僅涉及基礎理論、制備工藝、應用技術，還涉及到MEMS技術與其他如通訊技術、計算機技術的結合，更涉及到一些新興學科和一些前沿技術的綜合分析與應用。
MEMS產品設計中有三個主要任務是互相交聯在一起的：機電和結構設計、工藝流程設計、包括封裝和測試在內的設計驗證。MEMS設計中材料的選擇也比常規(guī)產品的材料選擇復雜的多。
目前典型的MEMS產品開發(fā)基本符合一個產品、一種工藝、一種封裝、一種專用集成電路芯片（ASIC）、一種測試系統(tǒng)的模式。在產品進入生產階段之前，需要完成多個閉環(huán)。
材料數據庫經常需要根據具體應用的實驗結果進行更新。這個開發(fā)流程通常是不可預測的，而且往往需要數年的時間才能量產。
圖表8：MEMS研發(fā)設計
資料來源：頭豹研究院
（1）機電和結構設計涵蓋有限元分析（FEA）建模和傳感器版圖結構設計。
MEMS設計企業(yè)通過Coventor、Ansys、TannerPro等國際MEMS EDA軟件企業(yè)提供的仿真模擬分析和建模設計軟件實現結構分析、力學分析、溫度分析、靈敏度分析、耦合分析等，從而完成傳感器結構建模，再通過AutoCAD等繪圖工具繪制MEMS傳感器掩膜版，從而完成版圖結構設計。
由于海外MEMS傳感器行業(yè)商業(yè)化始于2000年左右，而中國MEMS傳感器行業(yè)商業(yè)化始于2009年，中國MEMS傳感器行業(yè)起步較晚，中國市場尚不具備成熟的、商業(yè)化的、為MEMS設計提供輔助的本土EDA軟件供應商。
（2）工藝設計主要為 MEMS傳感器制作工藝設計，制作工藝的選擇對傳感器參數、制造成本、兼容性和集成度等方面均產生關鍵影響。
由于MEMS傳感器中復雜的極微小型機械系統(tǒng)的存在，MEMS傳感器的芯片設計和工藝研發(fā)必須緊密配合，制造端已有的工藝路線在很大程度上決定了芯片的設計路線，而芯片的設計路線又需要對制造端的工藝模塊進行重組和調試，以實現芯片所需達到的功能和可靠性要求。
此外，不同傳感器類型擁有不同機械特性，使得一種工藝路線只能對應一種傳感器。因此，MEMS傳感器的研發(fā)企業(yè)必須同時進行芯片和工藝端的研發(fā)，在制造端缺乏成熟工藝模塊的情況下，需要與制造端企業(yè)共同開發(fā)成熟的工藝模塊；在制造端具備成熟工藝模塊的情況下，新的一款芯片的推出需要重新對制造端工藝模塊的重新組合和調試。因此MEMS傳感器的生產工藝具有高度定制化特點。
（3）封裝測試設計包括封裝形式設計和測試系統(tǒng)設計。
由于MEMS傳感器種類多、應用廣，傳感器企業(yè)需完成封裝測試設計，即對傳感器封裝形式和測試系統(tǒng)做出定制化設計。
相比半導體集成電路封裝，MEMS傳感器封裝更加復雜，在封裝設計方面需考慮更多因素。例如，溫度、濕度以及傳感器自身的封裝材料散熱性、耐腐蝕性和結構強度等外部因素對傳感器可靠性產生的影響，因此封裝設計需考慮如何選擇合適的封裝結構和封裝材料，以保護傳感器免受外部因素干擾。
MEMS傳感器各個設計環(huán)節(jié)相互影響，不同應用領域、不同類型、不同性能參數的傳感器具有特定的設計邏輯，代表特定的工藝設計、機電結構設計和封裝測試設計等。因此，傳感器設計是MEMS傳感器產業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，掌握設計自主知識產權的企業(yè)具備市場競爭優(yōu)勢。
（二）MEMS生產制造
MEMS與IC工藝雖然存在一定的相似度，但本質上存在明顯差異。與大規(guī)模集成電路產品均采用標準的CMOS生產工藝不同，MEMS制造對半導體加工技術的先進與否并不敏感，MEMS 傳感器芯片本質上是在硅片上制造極微小化機械系統(tǒng)和集成電路的集合體，生產工藝具有較高的定制化特點。
MEMS 傳感器的制造工藝則需要兼顧電路和機械系統(tǒng)，具有一種傳感器對應一種工藝路線的特點。因此，MEMS 傳感器的技術先進性除了體現在MEMS傳感器芯片的設計難度之外，還體現在MEMS傳感器芯片生產工藝的可實現性方面。MEMS傳感器廠商不但需要具備突出的極微小化機械系統(tǒng)和集成電路的設計能力，也需要開發(fā)不同傳感器芯片的生產工藝。
從MEMS制造環(huán)節(jié)來看，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。
目前提供MEMS代工的IDM廠商主要有意法半導體、索尼、德州儀器等；傳統(tǒng)集成電路MEMS代工企業(yè)有臺積電、X-FAB（德國）、中芯國際等；全球知名的純MEMS代工廠Teledyne Dalsa（加拿大）、Silex Microsystems（瑞典）、亞太優(yōu)勢（APM）、Innovative Micro Technology（美國）、Tronics Microsystems（法國）和Micralyne（加拿大）等。國內的華虹宏力、上海先進半導體也有MEMS生產能力。
國內第三方半導體制造企業(yè)普遍缺乏成熟的MEMS傳感器工藝模塊。由此使得國內MEMS廠商，如果需要利用國內第三方半導體的制造資源，必須事先進行完整的包括晶圓制造、晶圓測試、封裝、成品測試在內的全生產環(huán)節(jié)的工藝研發(fā)，幫助第三方半導體制造企業(yè)建立起某一品類傳感器的成熟工藝模塊。
圖表9：MEMS代工企業(yè)類型比較
MEMS器件依賴各種工藝和許多變量，所以一種MEMS產品對應一種工藝。只有經過多年的工藝改進及測試，MEMS器件才能真正被商品化。研發(fā)團隊一般需要大量時間來搜索并驗證有關工藝及材料物理特性。
利用單獨一種材料（如多晶硅）制得的器件可能需要根據多晶硅的來源及沉積方法來標記工藝中的變化。因此每一種工藝都需要長期、大量的數據來穩(wěn)定一個工藝。
目前全球MEMS加工工藝主要的技術途徑有三種：一是以美國為代表的以集成電路加工技術為基礎的硅基微加工技術；二是以德國為代表發(fā)展起來的利用X射線深度光刻、微電鑄、微鑄塑的LIGA技術；三是以日本為代表發(fā)展的精密加工技術，如微細電火花EDM、超聲波加工。
圖表10：MEMS工藝和IC工藝比較
各工藝名稱MEMS工藝IC工藝光刻技術需雙面光刻技術單面光刻技術干法（腐蝕技術）深層、高深度比腐蝕一般薄膜腐蝕濕法（腐蝕技術）各向異性腐蝕、自停止技術、深層體硅腐蝕各向同性腐蝕、陽極腐蝕、電鈍化腐蝕，限于表面加工犧牲層技術表面硅微加工工藝，與IC工藝兼容，用于制造表面活動結構不常用鍵合硅硅直接鍵合、硅玻璃陽極鍵合高溫鍵合制作SOI材料LIGA制作高深寬比結構，成本高不用
資料來源：電子發(fā)燒友
（三）MEMS封裝測試
目前在國內 MEMS行業(yè)中，參與封裝測試的企業(yè)為傳統(tǒng)半導體集成電路封裝測試代工企業(yè)和傳感器設計企業(yè)。其中，傳統(tǒng)半導體集成電路封裝測試代工企業(yè)主要參與傳感器封裝環(huán)節(jié)，測試環(huán)節(jié)由傳感器設計企業(yè)主導。
MEMS封裝通常分為芯片級封裝、器件級封裝和系統(tǒng)級封裝三個層次。芯片級含義更加廣泛，不但涵蓋包括控制器在內的集成電路封裝中的各種芯片，還包括感測的各種力、光、磁、聲、溫度、化學、生物等傳感器元器件和執(zhí)行運動、能量、信息等控制量的各種部件。
目前的MEMS封裝技術大多來自集成電路封裝技術，但MEMS產品應用領域多樣，且應用場景復雜，所以MEMS封裝比集成電路封裝更龐大、更復雜、更困難。
在MEMS產品量化過程中，封裝的成本比重已經越來越大，通常超過四成，再結合測試部分的成本，一般來說，后端的成本往往占據產品成本的大半，有的甚至超過七成。
因此為了盡量適應各個領域的應用，以便盡可能形成大規(guī)模的批量生產，降低研發(fā)到市場的導入成本，整合MEMS產品的封裝形式已經成為各大OSAT封裝廠商（外包半導體封裝測試廠）熱衷于思考和探索的課題。
MEMS與IC不同，測試時需要外加不同的激勵來測試不同的MEMS產品，非標準化特性明顯，如在加速度計、陀螺儀等產品時，需要多軸轉臺、振動臺、沖擊臺等設備來外加轉動、震動激勵；在測試硅麥克風時，需要通過消聲腔、標準聲源等外部設備來施加聲源激勵。
此外，即使同類型傳感器的測試方法也不一定相同，如普通加速度計內有活動部件，而基于熱對流原理的加速度計內無活動部件，二者的測試流程和設備并非完全相同；電容式MEMS麥克風的腔體是封閉的，而壓電式MEMS麥克風的腔體是開放的，二者的測試設備、流程也不盡相同。
因此，多數MEMS廠商針對自研產品的相關屬性原理設計個性化測試裝備、搭建個性化測試環(huán)境，在一定程度上拉高了產品成本。
（四）系統(tǒng)集成應用
MEMS傳感器產業(yè)鏈中的應用集成環(huán)節(jié)主要存在三大類。
一是由MEMS傳感器生產廠商提供，此類MEMS傳感器廠商也可稱為解決方案提供商，其解決方案特點是通用性強，且能夠更有效發(fā)揮產品性能，兼具靈活與輕度定制化特點，如應美盛Firefly移動解決方案，終端廠商只需簡單調整內部軟件即可用在整機產品上，基本做到即插即用；
二是由應用廠商進行集成，該類解決方案特點是專注于特定領域、研發(fā)成本較高、產品研發(fā)周期較長，如康明斯對外采購壓力、流量等傳感器、生產汽車發(fā)動機、渦輪增壓器等；
三是垂直整合廠商集成，該類應用集成的特點是專用強，高度設配自家應用，且通常屬高精尖領域，如GE為旗下航空、發(fā)電、運輸等業(yè)務自行生產專用傳感器。
總體來看，由MEMS傳感器廠商提供的高通用性、高效能、靈活的解決方案更符合大眾消費市場發(fā)展要求，而后兩類集成方案更加適合專用領域。
圖表11：MEMS傳感器產業(yè)鏈全景圖
四、市場情況分析
（一）全球/中國市場規(guī)模
1、全球MEMS市場規(guī)模
根據Yole Development （2021）的統(tǒng)計與預測，2020年全球MEMS行業(yè)市場規(guī)模已達到 121億美元，預計2025年將達到 182億美元，2020-2026 年市場規(guī)模復合增長率為7.2%。
圖表12：2020-2026全球MEMS行業(yè)市場規(guī)模及預測（單位：億美元）
數據來源：Yole Development（2020）
2、中國MEMS市場規(guī)模
根據賽迪顧問的統(tǒng)計，近年來受益于中國智能手機、平板電腦等消費電子類產品產量的穩(wěn)定增長，加速度計、陀螺儀和微型麥克風等MEMS產品的需求也不斷增長，使得中國已經成為全球 MEMS 市場中發(fā)展最快的地區(qū)。
2019年中國MEMS市場規(guī)模達到597.8億元，同比增長18.3%。預計到2022年市場規(guī)模將突破1000億元。（與Yole Development的預測數據相沖突，可能是統(tǒng)計口徑問題及預測時間點等原因）
圖表13：2016-2022年中國MEMS行業(yè)市場規(guī)模及預測（單位：億元）
數據來源：賽迪顧問
（二）MEMS市場結構分析
1、應用領域分析
MEMS產品在消費電子、汽車電子、工業(yè)、通信、醫(yī)療、國防和航空等 MEMS 的主要應用領域均有著廣泛的應用。
應用領域涉及的MEMS產品消費電子射頻MEMS、微型麥克風、噴墨打印頭、光學MEMS、慣性傳感器組合、陀螺儀、加速度計、壓力傳感器、磁傳感器等汽車電子加速度計、壓力傳感器、陀螺儀、慣性傳感器組合等工業(yè)與通信壓力傳感器、噴墨打印頭、非制冷紅外探測儀、微針、陀螺儀、流量計、加速度計等醫(yī)療健康壓力傳感器、微流控、流量計、微型麥克風、加速度計等國防與航空非制冷紅外探測儀、陀螺儀、加速度計、壓力傳感器等
注：各應用領域涉及的 MEMS 產品按照該應用領域中市場規(guī)模由高到低的順序列示。
不同的應用領域來看，全球消費電子產品市場占比最大，達到了58.92%，主要得益于智能手機以及未來5G應用的空間巨大。此外，汽車電子是占比第二大市場，市場占比為16.78%，主要得益于汽車安全以及智能化要求的日益增加。
圖表14：全球不同領域MEMS市場預測（億美金）
數據來源：Yole Development（2020）
圖表15：2020年全球各市場占比（%）
圖表16：2026年全球各市場占比（%）
數據來源：Yole Development（2020）
（1）消費電子
目前，消費電子是全球MEMS行業(yè)最大的應用市場，且在整個MEMS行業(yè)的市場規(guī)模的占比越來越高，包括射頻MEMS、微型麥克風、壓力傳感器、加速度計、陀螺儀等MEMS產品都廣泛運用在以智能手機、平板電腦為代表的消費電子產品中。
2017年消費類產品的出貨規(guī)模在整個MEMS市場規(guī)模中的占比超過50%。而隨著消費電子產品品類和數量的增長以及設備智能化程度的提升，其對MEMS產品數量的需求也將不斷增加。到2023年，消費類MEMS產品將占據整個MEMS行業(yè)60%以上的市場空間。
除了智能手機、平板電腦和筆記本電腦等主流消費電子產品外，近年來涌現出的智能家居和可穿戴設備等新興應用領域也廣泛使用了MEMS傳感器產品，如智能手表安裝了MEMS加速度計、陀螺儀、微型麥克風和脈搏傳感器，VR/AR設備采用MEMS加速度計、陀螺儀和磁傳感器來精確測定頭部轉動的速度、角度和距離等。
圖表17：2017 年消費電子領域 MEMS 產品結構
數據來源：Yole Development（2018），敏芯股份招股說明書
（2）汽車電子
汽車電子是MEMS產品最早的應用領域之一，目前也是僅次于消費電子的第二大市場。在汽車領域，應用最多的MEMS產品主要是壓力傳感器和慣性傳感器。
隨著汽車智能化的發(fā)展趨勢和汽車安全要求標準的提高，MEMS傳感器在汽車上的應用也越來越廣泛。
比如：在自動變速箱中，加入MEMS傳感器可以動態(tài)測量汽車上下坡時傾斜角度，實時調節(jié)傳動比，防止因為人為判斷或者操作的失誤；主動控制系統(tǒng)，在轉彎時通過MEMS傳感器測量角速度，可以知道方向盤打的夠不夠，主動在內側或者外側輪胎加上適當的剎車以防止汽車脫離車道；在車內空氣凈化系統(tǒng)里，加入MEMS傳感器，可以實時檢測車內空氣，控制系統(tǒng)智能調節(jié)空氣凈化器，保持車內空氣清新。
圖表18：MEMS 應用領域——汽車電子（單位：百萬美元）
數據來源：Yole Development（2018），敏芯股份招股說明書
（3）工業(yè)與通信
工業(yè)與通信領域也存在廣闊的新興傳感器應用空間，目前常見的工業(yè)與通信類 MEMS 器件包括壓力傳感器、非制冷紅外探測儀、噴墨打印頭、陀螺儀、加速度計、流量計和微針等，其中壓力傳感器和慣性傳感器在整個工業(yè)與通信MEMS 產品結構中占據了三分之一以上的份額。
隨著《中國制造 2025》和十三五相關產業(yè)規(guī)劃的發(fā)布實施，智能制造已經上升到國家意志層面，而智能感知與控制相關產業(yè)作為智能制造的核心環(huán)節(jié)，將受益于制造產業(yè)智能化升級的浪潮。
圖表19：2017 年工業(yè)與通信領域 MEMS 產品結構
數據來源：Yole Development（2018），敏芯股份招股說明書
（4）醫(yī)療健康
Covid-19創(chuàng)造了對醫(yī)療MEMS傳感器的需求，醫(yī)療應用 MEMS 市場高速成長。
MEMS 傳感器被廣泛應用于生物和醫(yī)療電子產品中，如心臟起搏器、精密手術儀器、醫(yī)療機器、仿生眼、智能假肢、血糖儀、數字血壓計、血氣分析儀、數字脈搏、心率監(jiān)視器、數字溫度計、懷孕測試儀、透皮給藥系統(tǒng)、透析系統(tǒng)和氧濃縮器等。壓力傳感器、微流控、流量計、微型麥克風和加速度計在醫(yī)療類 MEMS 市場中占據主要份額。
在保障設備安全性的前提下，MEMS 器件可以提升醫(yī)療器械的敏感度、精確度，提高設備的自動化、智能化和可靠性水平。同時，MEMS 技術可以把信息的獲取、處理和執(zhí)行集成在一起，組成具有多功能的微型系統(tǒng)，制造出新型微醫(yī)療儀器。
圖表20：MEMS 應用領域——醫(yī)療（單位：百萬美元）
數據來源：Yole Development（2018），敏芯股份招股說明書
（5）國防與航空
在國防與航空領域，市場規(guī)模最大的 MEMS 產品包括非制冷紅外探測儀、陀螺儀、加速度計和壓力傳感器。近年來，慣性傳感器迅速發(fā)展，越來越多地被導航和軍事用途所采用。
圖表21：MEMS 應用領域——國防與航空（單位：百萬美元）
數據來源：Yole Development（2018），敏芯股份招股說明書
賽迪顧問將國內MEMS市場應用結構分為網絡與通信領域、汽車領域、計算機領域、醫(yī)療電子領域、消費電子領域和其他領域。
根據其《2019國內MEMS市場分析》報告，2019年隨著中國智能手機等相關網絡通信產品快速增長，MEMS陀螺儀、MEMS加速度計等產品用量等到快速提高，因此網絡與通信成為中國MEMS市場的最大應用領域，2019的市場份額上升至30.9%。
汽車電子領域MEMS增速迅速，2019年市場規(guī)模為173.2億元，市場份額為28.9%，位居第二。因為MEMS在平板電腦中應用滲透率的提高，計算機領域成為中國MEMS的第三大應用市場，2019年市場規(guī)模為85.8億元，市場份額為14.3%。
圖表22：2019年中國MEMS市場應用結構
數據來源：賽迪顧問《2019國內MEMS市場分析》（2020.08）
2、重點產品分析
從產品類型上講，全球當前射頻類MEMS和壓力傳感器的市場容量最大；從未來發(fā)展空間來看，射頻類MEMS未來增加的空間最大，這主要是由于5G頻段的增多，對于濾波器和射頻功放需求的數量巨大。
慣性類傳感器，已經被國際大廠壟斷，如Bosch、ST等，新興產商進入門檻較高；環(huán)境類尚未形成規(guī)模和壟斷，基于環(huán)境光傳感的人體健康監(jiān)測正在興起。此外近期由于新冠疫情的發(fā)展，紅外測溫類傳感器備受市場關注。
在國內的MEMS市場產品結構中，射頻MEMS由于在中國發(fā)展逐漸成熟，應用于工業(yè)和消費品等多個領域，在產品結構中位列首位，市場規(guī)模達到154.8億元，占比25.9%；壓力傳感器在汽車電子、醫(yī)療和消費電子等領域繼續(xù)領跑，在細分產品市場份額中居前列。
圖表23：2019年中國MEMS市場產品結構
數據來源：賽迪顧問（2020.08）
（1）MEMS麥克風
MEMS麥克風的組成一般是由MEMS微電容傳感器、微集成轉換電路、聲腔、RF抗干擾電路這幾個部分組成的。
MEMS微電容極頭包括接受聲音的硅振膜和硅背極，硅振膜可以直接接收到音頻信號，經過MEMS微電容傳感器傳輸給微集成電路，微集成電路把高阻的音頻電信號轉換并放大成低阻的電信號，同時經RF抗噪電路濾波，輸出與前置電路匹配的電信號，就完成了聲電轉換。通過對電信號的讀取，從而實現對聲音的識別。
圖表24：MEMS麥克風原理及封裝結構
自從MEMS麥克風首次亮相以來，該市場一直在增長。全球龐大的智能手機出貨量，加速了MEMS麥克風市場飆升，因為幾乎每部智能手機中都至少使用一個MEMS麥克風。
近年來，MEMS麥克風是MEMS市場中增速最快的細分市場之一。根據Yole Development的數據統(tǒng)計，MEMS麥克風市場規(guī)模從2008年的1.05億美元，到2012年的超過4億美元，再到2017年突破10億美元，出貨量接近50億顆，預計2023年全球MEMS麥克風市場規(guī)模將達到13.63億美元，出貨量也將進一步上升至92.5億顆。
消費電子是MEMS麥克風的主要應用領域，市場空間占比超過90%。2018年，MEMS麥克風的主要應用為手機、平板和電腦，占據78%的市場份額，其次，為耳機和智能穿戴以及智能音箱與語音AI等，分別占據9%和8%的市場份額。
圖表25：2018年全球消費電子市場MEMS麥克風分布
數據來源：Yole Development（2019）
2017年以來，智能語音交互市場的火熱也帶動了國內 MEMS 麥克風市場規(guī)模的快速增長。
2018年中國MEMS麥克風市場規(guī)模為 31.3 億元，同比增速為15.07%，預計 2021年市場規(guī)模將進一步上升至47.9億元，復合增長率超過15%。
圖表26：2016-2021年中國MEMS麥克風市場規(guī)模（單位：億元）
數據來源：賽迪顧問
（2）MEMS壓力傳感器
目前的MEMS壓力傳感器有硅壓阻式壓力傳感器和硅電容式壓力傳感器，兩者都是在硅片上生成的微機械電子傳感器。
硅壓阻式壓力傳感器是采用高精密半導體電阻應變片組成惠斯頓電橋作為力電變換測量電路的，具有較高的測量精度、較低的功耗，極低的成本。
電容式壓力傳感器利用MEMS技術在硅片上制造出橫隔柵狀，上下二根橫隔柵成為一組電容式壓力傳感器，上橫隔柵受壓力作用向下位移，改變了上下二根橫隔柵的間距，也就改變了板間電容量的大小，即△壓力=△電容量。
圖表27：MEMS壓力傳感器類型
汽車是壓力傳感器應用最多的領域，進氣歧管壓力傳感器、剎車壓力傳感器、碳罐燃油蒸汽壓力傳感器、空調冷媒壓力傳感器等已在汽車行業(yè)中廣泛使用，而柴油機則普遍安裝了顆粒過濾器。
隨著國家環(huán)保政策的不斷趨嚴和消費者對環(huán)保和安全意識的不斷提升，未來汽油機顆粒過濾器、柴油機共軌壓力傳感器、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)、側安全氣囊、SCR（選擇性催化還原技術）尿素噴射系統(tǒng)等仍有較大的增長空間。
消費電子中壓力傳感器的主要應用是安裝在手機和可穿戴設備中的高度計，用于測量高度并配合導航定位系統(tǒng)，可以實現在大型建筑中準確定位到所在樓層。壓感觸控也越來越多地應用于手機和電腦等消費電子產品中，通過感知觸控的力度來實現不同的功能。
此外，在電子煙中，MEMS傳感器能夠檢測使用者的抽吸氣壓，在感知到吸氣后使電子煙進入工作狀態(tài)。在醫(yī)療領域，血壓和呼吸道的監(jiān)控是MEMS壓力傳感器最主要的應用。
2017年全球壓力傳感器市場規(guī)模為16.36億美元，預計2023年市場規(guī)模將超過20億美元，市場空間穩(wěn)步提升。壓力傳感器是MEMS傳感器行業(yè)中市場規(guī)模最大的細分市場之一，在汽車、消費電子、工業(yè)、醫(yī)療和航空領域有著廣泛的應用。
根據賽迪顧問研究數據，2018年我國MEMS壓力傳感器市場規(guī)模為116.6億元，預計2018-2021年復合增長率為8.88%，2021年市場規(guī)模將突破150億元。目前全球 MEMS 壓力傳感器生產廠商仍以博世、英飛凌等國外大型半導體企業(yè)為主。
據Yole Development統(tǒng)計壓力傳感器CR8為72.3%。未來隨著智能家居和智能工廠的不斷發(fā)展，工業(yè)生產中的流程控制以及建筑中的空調系統(tǒng)和空氣凈化系統(tǒng)都將為 MEMS壓力傳感器帶來新的增長空間。
圖表28：2017年全球MEMS壓力傳感器市場競爭格局
數據來源：Yole Development（2018），華安證券研究所
（3）慣性傳感器
MEMS 慣性傳感器主要用于測量線性加速度、振動、沖擊和傾角等物理屬性，主要的產品類型包括用于測量線性加速度的加速度計、測量角速度的陀螺儀、感應磁場強度的磁傳感器以及各類慣性傳感器的組合。
MEMS 慣性傳感器主要應用于消費電子和汽車領域。消費電子產品中的慣性傳感器可以實現屏幕翻轉、游戲控制、攝像防手抖和硬盤保護等功能，還能夠幫助 GPS 系統(tǒng)導航對死角進行測量。在汽車領域，慣性傳感器的快速反應可以提升汽車安全氣囊、防抱死系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)的安全性能。
圖表29：加速度計和磁傳感器示意圖
資料來源：博世、華安證券研究所
根據賽迪顧問的數據統(tǒng)計，2018年中國MEMS慣性傳感器市場規(guī)模約為80億元，同比增速超過15%。未來三年中國MEMS慣性傳感器增速將進一步提升，至2021年市場規(guī)模將達到133.4億元。
圖表30：中國 MEMS 慣性傳感器市場規(guī)模（單位：億元）
數據來源：賽迪顧問
全球 MEMS 慣性傳感器幾乎被國外大廠把持。根據Yole Development的統(tǒng)計，2017年除美新在磁傳感器領域占據了 4%的市場份額外，其他慣性傳感器市場的領先企業(yè)也均為博世、意法半導體、旭化成等國外廠商。
2017年全球各品類慣性傳感器合計市場容量為35.31億美元，預計到 2023年市場總規(guī)模將突破40億美元。其中加速度計是目前出貨量最大的產品，占據了整個MEMS慣性傳感器市場規(guī)模的三分之一以上。
（4）射頻MEMS器件
射頻MEMS器件是MEMS器件中占比最大的產品，從2019年的42億美金增長至2022年的101億美金，這主要得益于5G頻段增多后對于射頻濾波器、射頻開關需求數量的增加。其中消費電子市場占比最大。
圖表31：2016-2022年全球射頻MEMS市場預測
數據來源：Yole Development（2017）
目前中美貿易戰(zhàn)背景下，射頻類MEMS器件已經成為卡脖子技術，尤其是濾波器器件。濾波器主要有表面聲波濾波器（SAW）和體聲波濾波器（BAW）兩種，該行業(yè)目前處于國外高度壟斷狀態(tài)，對于SAW濾波器，主要為日系廠商壟斷，Murata、TDK、太陽誘電占據85%以上市場，其中Murata占比50%，占比最大；BAW濾波器主要為美系廠商壟斷，Broadcom一家占比高達87%，占據絕對領導地位。
圖表32：MEMS濾波器市場占比
五、商業(yè)模式分析
國內MEMS傳感器行業(yè)內企業(yè)商業(yè)模式包括：（1）外購芯片封測模式；（2）垂直分工制造（Fabless）模式；（3）垂直整合制造（IDM）模式：
1、外購芯片封測模式
該模式下中國本土 MEMS傳感器企業(yè)主要負責傳感器銷售環(huán)節(jié)，企業(yè)通過向外采購MEMS傳感器主要組成部分，即海外傳感器設計企業(yè)設計好的芯片和與傳感器配套的其他芯片如ASIC信號調理電路芯片，自行或委托代工廠完成傳感器的封裝和測試，再將傳感器成品銷售給下游終端客戶。
外購芯片封測模式技術門檻較低，采用該模式的中國本土傳感器企業(yè)通常缺乏傳感器自主設計能力。由于中國MEMS傳感器行業(yè)起步較晚，本土企業(yè)在傳感器設計方面的技術積累薄弱，本土企業(yè)在發(fā)展初期多采用外購芯片封測模式。
例如，歌爾股份、瑞聲科技就是采購德國英飛凌等企業(yè)的傳感器芯片和美國亞德諾等企業(yè)的傳感器配套 ASIC調理芯片，自主或交由 Silex、中芯國際等企業(yè)完成傳感器封裝測試工作，再將最終產品銷往下游客戶。
圖表33：外購芯片封測模式
資料來源：頭豹研究院
2、Fabless 模式
與集成電路行業(yè)相似，Fabless模式下中國本土MEMS傳感器企業(yè)負責器件設計和銷售環(huán)節(jié)，即企業(yè)自主完成MEMS傳感器設計，將設計版圖交由代工企業(yè)并委托其完成傳感器器件制造環(huán)節(jié)，再將制造成品交由傳感器封裝測試代工企業(yè)完成封測環(huán)節(jié)，最終將傳感器產品銷往下游終端客戶。
Fabless模式技術門檻較高、資金門檻要求較低，采用該模式的中國本土MEMS企業(yè)通常具備芯片自主設計能力。
Fabless 模式下，MEMS企業(yè)、制造代工企業(yè)、封裝測試代工企業(yè)各自分工，傳感器企業(yè)專注設計環(huán)節(jié)，制造代工企業(yè)專注制造環(huán)節(jié)，封裝測試代工企業(yè)專注封裝測試環(huán)節(jié)，行業(yè)生產效率大幅提高。
此外，Fabless模式下MEMS傳感器設計企業(yè)決策效率高，能根據市場變化對產品規(guī)劃做出快速調節(jié)。目前，采用Fabless模式的中國本土企業(yè)包括北京元芯、蘇州敏芯微等。
圖表34：Fabless模式
資料來源：頭豹研究院
3、IDM 模式
與集成電路行業(yè)相似，IDM 模式下的中國本土 MEMS 壓力傳感器企業(yè)自主完成包括器件設計、器件制造、封裝測試及銷售等產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)，除自主設計傳感器外，需配套大量傳感器制造和封裝測試所需設備，資金投入大，屬于重資產企業(yè)。
由于 IDM 模式對技術積累、生產規(guī)模和資金實力等方面要求高，采用該模式的企業(yè)均為全球大型 MEMS 壓力傳感器企業(yè)。
采用 IDM 模式的企業(yè)具備產業(yè)鏈整合能力，設計、制造和銷售等各環(huán)節(jié)不存在因產業(yè)鏈環(huán)節(jié)交接引起的銜接問題，并享受全產業(yè)鏈的附加值帶來的差額利潤。
然而該模式的劣勢明顯，即企業(yè)資金投入龐大，資產折舊攤銷成本高，相比可根據市場變化對產品規(guī)劃做出快速反應的 Fabless 企業(yè)，IDM 企業(yè)對市場變化的反應較為遲鈍。
隨著 MEMS 壓力傳感器行業(yè)器件制造和封裝測試代工企業(yè)工藝技術的提高，行業(yè)內企業(yè)將更青睞于 Fabless 模式，專注于核心技術環(huán)節(jié)，注重輕資產運營，降低資金占用風險。
圖表35：IDM模式
資料來源：頭豹研究院
MEMS與模擬IC相比，更看重對工藝的掌握（制造和封裝），但由于MEMS行業(yè)的特性，單靠幾款MEMS芯片很難支撐一條產線。IDM模式和Fabless模式有各自的優(yōu)勢和劣勢，也需要MEMS產業(yè)量上企業(yè)重點關注。
圖表36：IDM和Fabless模式比較
IDMFabless優(yōu)勢產能優(yōu)勢：在下游MEMS代工廠產能不足的情況下，可以保證自己產品的供給；工藝優(yōu)勢：MEMS設計的核心在于工藝和經驗積累，很多體現在know-how上，有自己的產線可以更快捷、更安全地將工藝實現。成本低、反應快（對于消費電子領域格外重要）；委外代工，不需要承擔設備折舊，盈利彈性更大。劣勢自建產線的產能利用率有待提高；產線的研發(fā)及建設太昂貴，折舊成本可能高于性能優(yōu)勢帶來的好處，在成本上與代工模式并不具備太多競爭力。嚴重依賴代工廠，受制于產能分配，在行業(yè)景氣度高的時候拿不到產能；細分領域量小的品種很難得到代工廠支持；產品工藝配合受限，工藝不夠齊全，無法在性能上和IDM進行競爭；自營產品與代工業(yè)務存在本質沖突，MEMS設計企業(yè)或因知識產權風險而避免與IDM代工廠企業(yè)合作。
六、競爭環(huán)境
（一）全球競爭格局
Yole Development公布了2020年全球MEMS產品銷售額TOP30的企業(yè)排行榜，如圖所示。數據顯示， TOP30企業(yè)的銷售額占據了全球MEMS市場規(guī)模約83%的份額。
圖表37：2020年Top MEMS manufactures-In US$ million
數據來源：Yole Development
從頭部企業(yè)看，雙博（博世+博世）效應顯現。兩家的營收均超過10億美元，大幅領先后續(xù)廠商，形成寡頭現象。
TOP1博世主打運動類MEMS產品，雙重布局于汽車和消費電子領域。據公開調研數據，幾乎所有的新車都要搭載博世的5個MEMS，全球約50%的智能手機都要至少搭載博世的1個MEMS。同時博世擁有自己的MEMS制造基地，可以優(yōu)化制造成本。
排名第二的博通從2013年開始飛速增長，并曾經因試圖收購高通公司而名噪一時。博通主打射頻類MEMS產品，智能手機快速普及導致射頻MEMS產品量價齊升，這對博通保持在前TOP2起到了決定性作用。
從頸部企業(yè)看，產品多元，競爭激烈。
TOP3的QROVO定位在射頻MEMS賽道，隨著5G及智能手機的快速普及，QROVO近年來的排名得到快速提升。目前正在積極彌補交付延遲問題。
TOP4的意法半導體不僅提供車載、工業(yè)、民用等方面的MEMS產品，也為其他公司代工生產MEMS。
作為老牌廠商的TOP5德州儀器市場份額逐年下降，正在積極開拓車載等新市場。
TOP6是來自中國的歌爾聲學，依靠近年來MEMS聲學傳感器的高速發(fā)展，成為了唯一的全球排名前是的中國企業(yè)。
此外，TOP30其他企業(yè)的產品還覆蓋了聲學MEMS（樓氏、瑞聲科技），輻射類MEMS（FLIR、ULIS），生物類MEMS（歐姆龍）、圖像類MEMS（佳能、索尼），并紛紛在自己的賽道實現跨越和趕超。
由于MEMS產品種類多，應用領域要求差異大，因此各企業(yè)都有各自主攻的市場領域和一定的生存空間。整體來看，MEMS市場被國外企業(yè)主導。
（二）歷年排名變化
從歷年的收入份額變化來看，早年只有兩個領軍企業(yè)TI和HP，其主打產品分別為DLP光機和噴墨打印頭，其它企業(yè)都是跟隨者，體量較小；后來得益于汽車工業(yè)和消費電子的發(fā)展，Bosch和ST異軍突起；隨著智能手機的大面積普及以及未來5G的巨大需求，RF類企業(yè)Broadcom和Qorvo突起并超越，2017年后至今，Broadcom和Bosh一直牢牢占據前兩名的位置。
對于榜首幾家企業(yè)，企業(yè)體量大，屬于大型MEMS公司，主要靠提升銷售額來維持排名；對于中型MEMS企業(yè)而言，主要靠豐富產品領域及應用來提升排名；對于小型企業(yè)，很難占據大體量市場，其增長較慢。
圖表38：前十大MEMS公司收入份額的10年演變
數據來源：Yole Development（2020）
七、發(fā)展趨勢分析
1、商業(yè)模式：純MEMS代工廠與MEMS設計公司合作開發(fā)將成為主流
雖然目前大部分MEMS業(yè)務仍然掌握在IDM企業(yè)中，但隨著制作工藝逐漸標準化，預計MEMS產業(yè)未來會沿著傳統(tǒng)集成電路行業(yè)發(fā)展趨勢，將逐步走向設計與制造相分離的模式。MEMS產業(yè)鏈上游MEMS設計企業(yè)與中游純MEMS 代工企業(yè)合作分工的商業(yè)模式將成為主流。
由于中國MEMS行業(yè)起步較晚，研發(fā)、設計和工藝積累薄弱，多數中國本土企業(yè)缺乏自主化能力，因此采用外購芯片封測模式為主。
傳感器芯片供應商多數為博世、英飛凌和恩智浦等國際企業(yè)，占據中國市場近90%的份額，影響中國MEMS行業(yè)健康發(fā)展。
除科研院校外，采用IDM模式的中國本土MEMS企業(yè)較少，且該模式需龐大的生產線投資，投資周期長，為企業(yè)帶來資金占用風險，不利于企業(yè)快速實現產業(yè)化。
對仍于初步發(fā)展階段的國內MEMS行業(yè)而言，在該模式下本土MEMS設計企業(yè)可輕資產運營，無需大量生產設備等固定資產投入，投資周期短。生產制造交由專業(yè)代工企業(yè)可提升傳感器設計企業(yè)的產品市場化速度，利于企業(yè)快速完成產品經驗積累。
2、產品形式：將向著微型化、集成化、低功耗化、智能化的方向發(fā)展
（1）微型化。微型化不可逆，MEMS向NEMS演進。與MEMS類似，NEMS（納機電系統(tǒng)）是專注納米尺度領域的微納系統(tǒng)技術，只不過尺寸更小。
而隨著終端設備小型化、種類多樣化，MEMS向更小尺寸演進是大勢所趨。MEMS傳感器產品的下游應用，尤其是消費電子領域，對產品輕薄化有著較高的要求?；谙掠慰蛻舻男枨?，MEMS傳感器也需要相應地不斷縮小成品的尺寸。
為實現這一目標，MEMS傳感器生產廠商一方面需要改進封裝結構的設計，在保證產品性能的基礎上縮小MEMS傳感器封裝后的尺寸，另一方面，也需要縮小傳感器芯片的尺寸。
在單片晶圓的尺寸固定的情況下，設計的芯片越小，所能產出的芯片數量就越多，MEMS傳感器芯片的成本也能夠得到有效降低。
因此，在保證產品性能達到客戶需求的前提下，不斷縮小產品尺寸、降低產品成本是MEMS行業(yè)的重要發(fā)展趨勢之一。
（2）集成化。傳感器呈現多項功能高度集成化和組合化。由于設計空間、成本和功耗預算日益緊縮，在同一襯底上集成多種敏感元器件、制成能夠檢測多個參量的多功能組合MEMS傳感器成為重要解決方案。
MEMS集成化主要包括兩種：一種是傳感器與作為信號調理電路的ASIC芯片集成，另一種是多種類型傳感器及器件集成。
隨著 MEMS器件需求的增加和集成工藝的成熟，基于與ASIC芯片集成帶來的優(yōu)點，傳感器與ASIC芯片封裝為一體的現象將日益普遍。
通過與ASIC芯片集成，MEMS傳感器不僅提高了數據可靠性，傳感器所需配套器件數量亦相應減少，傳感器的尺寸、重量、功耗和成本得到減小和降低，為生產滿足下游應用的批量化、高可靠性、低成本的傳感器提供條件。
隨著設備智能化程度的不斷提升，單個設備中搭載的傳感器數量也逐漸增加，通過多傳感器的融合與協(xié)同，提升了信號識別與收集的效果，也提高了智能設備器件的集成化程度，節(jié)約了內部空間。
（3）低功耗化。傳感器低功耗化需求日趨增加。隨著物聯網等應用對傳感需求的快速增長，傳感器使用數量急劇增加，能耗也將隨之翻倍。
降低MEMS功耗，增強續(xù)航能力的需求將會伴隨傳感器發(fā)展的始終且日趨強烈。
（4）智能化。加入信號處理功能，實現智能化?，F代傳感器作為電子產品的感知中樞，通過加入微控制單元和相應信號處理算法，還可以承擔自動調零、校準和標定等功能，實現終端設備的智能化。
3、MEMS封裝技術：將會向著標準化演進
根據封裝行業(yè)巨頭Amkor 公司的觀點，MEMS的整合正在向標準化、平臺化演進。從之前眾多分散復雜的封裝形式（Discrete Packaging）逐漸演化到以密封模壓封裝（Overmolded）、集成電路便面裸露封裝（Exposed Die Surface）、空腔封裝（Cavity Package）這三種載體為主的封裝形式。MEMS模塊平臺標準化意味著更快的反應速度。
與此同時，隨著下游最重要的應用場景物聯網的快速發(fā)展，MEMS在IOT平臺的產品未來會逐漸演化到SIP封裝就顯得尤為重要。
往往單個MEMS 模塊會集成包括MCU（Microcontroller Unit）、RF模塊（Radio Frequenc，例如藍牙，NB IOT發(fā)射模塊）和 MEMS傳感器等多個功能部分。系統(tǒng)級的封裝帶來的同樣是快速響應速度和及時的產品更新換代。
