中国MEMS传感器厂商蓄势发力,国产替代还有多远?

目前,中国大陆位居第六位,预计在2023年将有望超越欧洲/中东和北美地区,上升至第三位。

  近年来,受移动通信、医疗、汽车、物联网(IoT)等应用市场需求的不断增加,MEMS Sensor(微机电系统/传感器)市场正在快速崛起。

  随着5G不断商用,物联网设备与设备之间的连接将变得更加顺畅,传感器也将被安装在越来越多的设备中。相对于传统的机械传感器,MEMS传感器尺寸更小、性能更高、生产成本更低,因此更受业界关注。

  MEMS传感器应用多关注广,市场前景广阔

  MEMS全称为微型电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical System),是在微电子技术(半导体制造技术)基础上发展起来,融合了微电子加工工艺和精密机械加工等技术制作的微米级电子机械器件,涉及微电子、机械、材料、力学、化学、生物学等诸多学科领域。

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  MEMS传感器局部显微放大图

  MEMS被广泛用于传感器领域,常见的产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度计以及它们的集成产品。

  MEMS传感器具有诸多优势,因此应用场景也更加广泛,包括消费电子、汽车、医疗、工业、通信、国防和航空航天等领域。

  例如智能手机上的手势识别、方向定位、以及压力感知;在汽车上,MEMS传感器借助气囊碰撞传感器、胎压监测系统(TPMS)和车辆稳定性控制增强车辆的性能等。

  多场景应用使得MEMS传感器的需求激增,随之而来,市场也在逐步扩大。

  根据市场研究公司Fact.MR的数据,到2027年,全球MEMS传感器市场将达到500亿美元。另根据赛迪顾问《2019年中国MEMS传感器潜力市场暨细分领域本土优秀企业》白皮书,2018年我国MEMS整体规模达到504.3亿元,预计到2021年将达到851.1亿元。

  另据全球半导体生产设备材料协会(SEMI)的报告预测显示,预计从今年到2023年,全球生产MEMS Sensor的产能将会增加25%,月产能预计增至470万片。

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  值得注意的是,按照生产MEMS Sensor的企业分布区域来看,2018年全球最大的产能地区位于日本,后续依次为中国台湾、北美、欧洲/中东。目前,中国大陆位居第六位,预计在2023年将有望超越欧洲/中东和北美地区,上升至第三位。

  中国MEMS传感器厂商蓄势发力

  面对广阔的市场前景,业界各方都很看好MEMS传感器带来的这块蛋糕,在政策、资本加持之下,很多企业入局或者加大布局,例如今年年初,全球第二大 MEMS 厂商美新半导体传感器项目落地天津港保税区协议已完成签约。

  而MEMS国产代工龙头——赛微电子通过内生发展及外延并购,以MEMS传感器为战略性业务进行聚焦发展。近日,赛微电子投资建设的“8英寸MEMS国际代工线建设项目”正式通线投产运行,产能为1万片/月。这也标志着北京首条商业量产、全球业界最先进的8英寸MEMS芯片生产线进入实际生产阶段。据了解,该项目分期建设,最终完全达产后将形成3万片/月的生产能力。

  不仅如此,主要从事微型光纤传感器核心技术产品开发与应用的佰为深科技,凭借MEMS工艺实现传感器超微型化,也已获得数千万元融资。

  此外,8月10日,以MEMS 传感器研发与销售为主的半导体芯片设计公司——敏芯股份在上海证券交易所科创板上市。本次公司拟募集资金7.07亿元,将投向MEMS麦克风生产基地新建项目、MEMS压力传感器生产项目、MEMS传感器技术研发中心建设项目等,力争实现MEMS芯片“中国造”。

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  国内MEMS传感器正加紧技术研发升级

  据公开资料显示,中国作为全球最大的电子产品生产基地,消耗了全球四分之一的MEMS传感器。但是,由于我国MEMS产业起步较晚,中国大部分MEMS传感器仍依赖进口,国产替代空间非常大。

  随着5G时代之下电子需求旺盛,国内对MEMS传感器的研发热度很高,而且大多集中在国内的顶尖研究机构。清华大学、北京大学、中科院、电子26所等,还有一些海外归国人员创下了一些MEMS传感器企业如美新半导体、苏州敏芯微电子、深迪半导体(上海)有限公司等。中国的MEMS产业生态系统也正逐步完善,从研发、开发、设计、代工、封测到应用,产业链已基本形成,上海、苏州、无锡都形成了研发中心。另外,国内MEMS 传感器企业主要集中在几家上市公司,如歌尔声学、赛微电子、水晶光电、汉威电子、和金龙机电等。

  由于今年受到疫情的影响,高性能耳温枪、额温枪等非接触测温工具需求剧增,而其核心部件MEMS红外温度传感器长期主要依赖进口。前不久,中国兵器工业集团电子院华东光电集成器件研究所完成了MEMS传感器芯片各类单项试验,性能指标精度达到0.1℃,抗干扰能力优于目前市场主流产品。

  据悉,华东光电集成器件研究所作为国家发改委MEMS国家地方联合工程实验室和兵器工业集团微系统制造技术创新中心,具有MEMS传感器芯片设计、制造、封装、测试等完整的科研能力,通过技术创新取得MEMS传感器多项技术成果,下一步将开发相关测温产品。

  不仅如此,国内MEMS传感器技术的创新者和开拓者,苏州明皜传感科技有限公司,MEMS传感模组类产品在白色家电、汽车等市场有所布局,在融合传感与AI传感方面持续做出尝试。去年,明皜MEMS传感在TWS耳机市场,已经打入华为供应链,近期也进入了oppo 、小米、歌尔的TWS耳机供应链。

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  近年来国内厂商正在积极追赶国外企业,利用智能传感器的产业变革契机积极布局MEMS传感器产业链,不断提升设计、制造及封装测试环节的竞争力,并不断向其他领域进行扩展与延伸,为国产替代打下良好的基础。

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枭枭

集成电路设计行业资深记者,传感器专家网专栏编辑。