MEMS传感器：新兴科技的“感知神经”
在“超越摩尔”的技术竞赛中，MEMS作为核心技术之一，正成为行业关注的焦点。
无论是在TWS耳机中唤醒AI助手、新能源汽车中实现平稳制动，还是在智能手表中进行心率监测，背后都离不开一颗仅几毫米大小的MEMS传感器。
这个融合了微传感器、执行器、信号处理等模块的微型系统，已成为智能时代不可或缺的“感知神经”。
中国MEMS产业：规模扩大与竞争力提升
MEMS的全称为微机电系统，是一种将微结构、信号处理、控制电路和通信单元集成于硅晶圆上的系统。其制造结合了微型机械加工与半导体工艺，是传感器技术发展的重要成果。
MEMS传感器由MEMS芯片和ASIC芯片构成。其中，MEMS芯片负责将物理信号转化为电阻或电容变化，而ASIC芯片则负责将这些变化转换为电信号，并进行放大与处理。
常见的MEMS产品包括加速度计、陀螺仪、麦克风、压力传感器、惯性测量单元（IMU）、射频滤波器及光学MEMS等。
近日，知名咨询机构Yole Group发布了《Greater China MEMS Industry 2025》，这是其首次系统研究中国MEMS市场。
报告显示，2024年中国MEMS产业营收达121亿元人民币（约合17亿美元），同比增长8.4%，MEMS器件出货量达到54亿颗，占全球市场份额10%。
Yole Group高级分析师Pierre-Marie Visse指出，在消费、汽车与工业等终端市场的持续推动下，中国MEMS产业将恢复疫情前的增长节奏。
预计2024-2030年，中国MEMS市场将保持年均3.6%的复合增长率，至2030年器件出货量有望突破66亿颗，营收达到20亿美元。
MEMS器件：两大关键增长点
全球范围内，消费电子仍然是MEMS应用的最大领域，占比约60%。中国MEMS的快速发展也主要依赖于中低端消费电子市场的增长，如TWS耳机和智能手表等设备推动MEMS麦克风和惯性传感器需求上升。
以单设备搭载数量为例，从1颗增至3-5颗，可穿戴设备相关的MEMS年增长率已超过10%。AI眼镜等新兴设备也催生了骨传导传感器等新型MEMS器件。
目前，国内企业在MEMS麦克风、加速度计、压力传感器等领域已初步形成完整供应链体系。代表性企业包括敏芯股份、歌尔微电子、瑞声科技和士兰微电子。
敏芯股份是首家登陆科创板的纯MEMS企业，拥有自主知识产权的MEMS+ASIC一体化设计能力，其MEMS麦克风出货量位居全球前列。歌尔微电子依托强大客户资源，已成为全球领先的MEMS麦克风与惯性传感器供应商。瑞声科技在声学与触觉反馈MEMS领域具备国际竞争力，WLG晶圆级封装技术显著提升了产品稳定性。士兰微电子则专注于MEMS传感器与ASIC芯片的协同优化，重点布局智能家居与家电市场。
尽管如此，高端市场仍由博世、意法半导体和德州仪器等国际巨头主导，中国MEMS产业尚处于“量大价低”阶段，在汽车、工业等高附加值领域话语权较弱。
汽车与人形机器人：MEMS产业的未来方向
随着自动驾驶技术的普及，车载MEMS需求大幅增长。每辆智能汽车的MEMS搭载量从传统5-8颗增至20-30颗，涵盖毫米波雷达、激光雷达、车载麦克风、压力传感器等。
博世、NXP和意法半导体等企业仍在发动机控制、安全气囊和电子稳定程序等关键应用中占据主导地位。
目前，国内厂商在车载惯性传感器等细分市场正获得突破。士兰微电子正研发高精度惯性传感器，计划于2025年推出多款车用产品。敏芯微控股子公司中宏微宇的IMU产品已在多个客户实现突破，营收明显增长，其产品也正拓展至车载、机器人和农业机械等领域。
人形机器人被认为是继消费电子和汽车之后，MEMS需求的下一个重要增长点。特斯拉、Figure AI等科技公司加快布局，推动人形机器人从实验室迈向量产。
在机器人运动控制和姿态维持方面，IMU传感器发挥着关键作用。例如，Optimus搭载超过40颗IMU传感器，分布在四肢和头部，集成加速度计与陀螺仪，实时捕捉动态信息，以确保机器人行走或奔跑的稳定性。
此外，六维力矩传感器常用于手腕、脚踝等关节部位，可精准测量空间内的力和力矩，帮助机器人调整重心和步态，实现更自然的移动和操作。
触觉传感器和辅助感知类MEMS器件也在机器人中扮演重要角色。触觉传感器提升抓取精度，使机器人能完成如夹取鸡蛋、折叠衣物等精细操作；测距芯片和微振镜则支持激光雷达和视觉算法，增强环境感知能力。
随着人形机器人对微型、低功耗传感器的需求上升，MEMS器件在单台机器人中的应用量或将突破200-300颗。
除了主流应用场景，MEMS在商业航天、光电等小众领域的应用也在拓展。麦锴科技CEO郭颖在2025年传感器与MEMS产业化技术国际研讨会上指出，该公司研发的MEMS压电快反镜已应用于卫星激光通信系统，相较传统设备在重量、功耗和可靠性方面均有显著提升。
MEMS代工体系：中国产业的瓶颈与挑战
尽管MEMS市场不断增长，但代工体系的不完善已成为制约中国产业向高端突破的主要因素。
与国际巨头普遍采用的IDM模式不同，中国MEMS企业多为Fabless模式，而MEMS制造的强专用性使这一模式面临更多挑战。
业内人士表示，MEMS工艺不存在统一标准，各细分领域对晶圆厂设备、工艺流程和参数调节都有不同要求，且一致性控制需要大量柔性技术经验。Fabless企业需与代工厂紧密合作，共同开发适配模块或定制工艺。
相比之下，IDM模式虽能实现设计与制造深度协同，但其高投入令多数企业难以承受。测算显示，一条MEMS中试线投资约10-15亿元，量产线则需200亿元，设备成本也常达数千万元。
8英寸与12英寸硅片的选择仍是行业讨论的焦点。8英寸工艺成熟、良率高，是当前主流选择；12英寸虽具备成本优势，但良率和设备匹配问题限制其应用。这种选择分歧也反映出MEMS代工体系的不成熟。
Yole Group预测，2024年大中华区MEMS晶圆加工量达33.8万片，到2030年将增至43.8万片，占比全球约9.5%。随着产业生态持续优化，未来有望突破10%。
下一代MEMS：技术变革与市场重塑
英国IDTechEx在一份报告中指出，下一代MEMS技术正逐步走向成熟，其中先进IMU、重力计与扬声器最具颠覆性。
在先进IMU领域，2023年市场规模已达32亿美元，预计2024-2030年间将保持年均8.5%的增速，到2030年有望突破60亿美元。这一增长主要由物联网、自动驾驶和人工智能等技术驱动。
MEMS重力计则通过高精度测量局部重力场的变化，为地质勘探、资源探测等提供新手段。其核心在于超精密加速度计，可捕捉微小重力偏差。
MEMS扬声器则被视为下一个可能崛起的应用。在消费电子领域，对更小、更高效和更低成本组件的需求推动了MEMS麦克风、加速度计和陀螺仪的发展，而MEMS扬声器有望成为下一阶段的创新热点。