在電子和電氣設(shè)備中，傳感器用來(lái)獲取外界原始的物理信號(hào)，包括聲音、圖像、溫度、濕度、壓力和光信號(hào)等，并將這些物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，典型形式為電壓/電流。傳統(tǒng)的物理和化學(xué)傳感器只是獲取外界信號(hào)，并不具備計(jì)算和處理能力。隨著制造工藝技術(shù)、尺寸和成本需求的提高，基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)工藝的MEMS傳感器越來(lái)越流行。

在傳感器廣泛的應(yīng)用中，值得特別關(guān)注的就是智能手機(jī)，無(wú)論CMOS圖像傳感器（CIS）還是觸控/指紋識(shí)別芯片廠商都從中獲得了巨大的發(fā)展機(jī)會(huì)，其中的國(guó)產(chǎn)代表廠商包括豪威集團(tuán)、格科微、匯頂科技。此外，一些基于科研和學(xué)術(shù)成果的智能傳感器初創(chuàng)公司也值得關(guān)注，他們?cè)诩す饫走_(dá)、光電和人體感測(cè)方面的技術(shù)突破也獲得了風(fēng)投的青睞。

MEMS傳感器

MEMS是微機(jī)電系統(tǒng)的縮寫(xiě)，是按功能要求在芯片上把微電路和微機(jī)械集成于一體的系統(tǒng)。MEMS基于光刻、腐蝕等傳統(tǒng)半導(dǎo)體技術(shù)，融入超精密機(jī)械加工，并結(jié)合力學(xué)、化學(xué)、光學(xué)等學(xué)科知識(shí)和技術(shù)基礎(chǔ)，使得一個(gè)毫米或微米級(jí)的MEMS具備精確而完整的機(jī)械、化學(xué)、光學(xué)等特性結(jié)構(gòu)。MEMS器件主要可以分為MEMS傳感器和MEMS執(zhí)行器，其中傳感器是用于探測(cè)和檢測(cè)物理、化學(xué)、生物等現(xiàn)象和信號(hào)的器件，而執(zhí)行器則用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)、力和扭矩等行為。

圖一：MEMS傳感器工作原理

MEMS傳感器是采用微電子和微機(jī)械技工技術(shù)工藝制造出來(lái)的微型傳感器，通過(guò)微傳感元件和傳輸單元把輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換并導(dǎo)出另一種可監(jiān)測(cè)信號(hào)。與傳統(tǒng)工藝制造的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化的特點(diǎn)。一般單個(gè)MEMS傳感器的尺寸以毫米甚至微米為計(jì)量單位。同時(shí)，微型化以后的機(jī)械部件具有慣性小、諧振頻率高、響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。

圖二：按應(yīng)用劃分的2019年中國(guó)MEMS市場(chǎng)結(jié)構(gòu)

據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)及預(yù)測(cè)，2019年全球MEMS市場(chǎng)規(guī)模為115億美元，2020年因?yàn)槿蛐鹿谝咔槎鴮?dǎo)致市場(chǎng)增速放緩，從2021年起市場(chǎng)將恢復(fù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2025年市場(chǎng)將達(dá)到近177億美元，2019-2025年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為7.4％。

從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上看，排名前五的MEMS傳感器細(xì)分領(lǐng)域?yàn)樯漕l、壓力、麥克風(fēng)、加速計(jì)和陀螺儀，占比接近65%。根據(jù)Yole預(yù)測(cè)，2024年市場(chǎng)規(guī)模在10億美元以上的MEMS傳感器細(xì)分領(lǐng)域包括射頻、慣性組合、超聲指紋、壓力、麥克風(fēng)和噴墨打印。

從應(yīng)用終端來(lái)看，在物聯(lián)網(wǎng)和手機(jī)5G換機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，全球消費(fèi)級(jí)MEMS市場(chǎng)規(guī)模有望從2019年的68.7億美元增長(zhǎng)至2025年的111.4億美元；在智能汽車滲透率提升的帶動(dòng)下，汽車MEMS市場(chǎng)規(guī)模有望從2019年的21.8億美元增長(zhǎng)至2025年的26億美元，期間的CAGR為3%。另外，工業(yè)、醫(yī)療、通信、國(guó)防、航空領(lǐng)域的市場(chǎng)需求也在提升。

中國(guó)是過(guò)去5年MEMS市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)。根據(jù)賽迪智庫(kù)的統(tǒng)計(jì)，2019年中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模約600億元，占全球市場(chǎng)比例約54%；國(guó)內(nèi)市場(chǎng)增速持續(xù)高于全球，預(yù)計(jì)2022年中國(guó)MEMS市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)1000億元人民幣。

圖三：中國(guó)是過(guò)去5年MEMS市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)

2019年，中國(guó)MEMS市場(chǎng)廠商前十名為博通、博世、意法半導(dǎo)體、德州儀器、QORVO、惠普、樓氏、恩智浦、歌爾和TDK，其中美國(guó)公司占比達(dá)到54%。中國(guó)企業(yè)歌爾擠入前十，瑞聲科技排名第22位。目前，國(guó)內(nèi)MEMS傳感器廠商整體規(guī)模不大。除歌爾與瑞聲年?duì)I收在1億美元以上，美新半導(dǎo)體、美泰科技、芯奧微等本土MEMS傳感器廠商年?duì)I收均在6000萬(wàn)美元以下，整體規(guī)模較小。

我國(guó)國(guó)內(nèi)供給能力不足，特別是高端產(chǎn)品幾乎全靠進(jìn)口補(bǔ)給，80%的芯片依賴國(guó)外；剩余的份額也只集中在幾家上市公司手中，如歌爾聲學(xué)、水晶光電、漢威電子、士蘭微和金龍機(jī)電等5家公司占領(lǐng)國(guó)內(nèi)MEMS市場(chǎng)的40%以上；國(guó)內(nèi)MEMS企業(yè)中70%的是中小企業(yè)，產(chǎn)品主要集中在中低端?？傮w而言，我國(guó)MEMS傳感器企業(yè)目前的現(xiàn)狀為中低端產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)激烈，而在高端產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)中沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力。

由于MEMS產(chǎn)業(yè)是新時(shí)代科技發(fā)展的基礎(chǔ)，而且政策扶持力度較大，中國(guó)的MEMS行業(yè)投融資案例不管是從數(shù)量，還是從金額角度來(lái)看，都逐年增加。從金額來(lái)看，2019年投資金額是2018年的2倍左右，雖然一級(jí)市場(chǎng)投資整體遇冷，但MEMS產(chǎn)業(yè)的投資熱度有增無(wú)減。

從細(xì)分領(lǐng)域來(lái)看，MEMS+AI、射頻MEMS、光電MEMS、生物MEMS這四個(gè)領(lǐng)域的投資案例數(shù)量和金額都是最多的。投資數(shù)量和金額的大幅上升，表明資本市場(chǎng)對(duì)于MEMS產(chǎn)業(yè)的關(guān)注度正在上升。從地域分布來(lái)看，北京、廣東、上海、浙江和江蘇的投資案例數(shù)量居首。

國(guó)產(chǎn)傳感器芯片廠商基本信息統(tǒng)計(jì)