從概念到現(xiàn)狀,解讀MEMS 的國產(chǎn)機(jī)遇
接著前幾天所整理的《國內(nèi)半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及投資分析》,在同一天第四期品利芯視野投資分享會上,擁有15年半導(dǎo)體從業(yè)經(jīng)歷,目前專注于半導(dǎo)體及相關(guān)領(lǐng)域行業(yè)研究投資的唐李明先生,做了一場題為《MEMS產(chǎn)業(yè)投資分析》演講,小編整理如下。
MEMS簡介

MEMS:微型電子機(jī)械系統(tǒng)是將傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝、材料融入超精密機(jī)械加工。集微傳感器、微執(zhí)行器、微機(jī)械結(jié)構(gòu)、信號處理和控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。
MEMS按大類分有傳感器和執(zhí)行器兩種。其中MEMS傳感器按工作原理,大致可分為MEMS物理、化學(xué)和生物傳感器,其中每一種MEMS傳感器又可分為很多種小類,不同的MEMS傳感器可測量不同的量,實(shí)現(xiàn)不同的功能。

MEMS擁有諸多優(yōu)勢:
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微型化:
體積小、重量輕、功耗低;
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集成化:
可集成多個(gè)傳感器,降低系統(tǒng)的成本,提高可靠性和穩(wěn)定性;
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智能化:
可與微控制器集成,通過軟件和算法實(shí)現(xiàn)智能化功能;
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材料化:
以硅為主要材料,有較好的電氣性能,并具有較高的強(qiáng)度和硬度;
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可批量化:
基于集成電路制造工藝,可利用IC制造中的成熟技術(shù)和工藝進(jìn)行大批量、低成本生產(chǎn),具有較高性價(jià)比。
MEMS傳感器早已應(yīng)用到人們生活的方方面面,如汽車、打印機(jī)、智能手機(jī)、醫(yī)療設(shè)備等。
MEMS發(fā)展
MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展有三波浪潮,第一輪商業(yè)化浪潮始于20世紀(jì)80、90年代,MEMS壓力和慣性等傳感器開始在汽車商廣泛應(yīng)用,第二輪浪潮的出現(xiàn)源于PC的興起及MEMS技術(shù)在投影儀和噴墨打印頭上大量使用,智能手機(jī)的流行進(jìn)一步推動這波浪潮的快速發(fā)展。目前,全新的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代已開啟。
MEMS技術(shù)進(jìn)步由設(shè)計(jì)、材料、工藝及封測技術(shù)共同推動:
材料及設(shè)計(jì)技術(shù):MEMS產(chǎn)品設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)、器件、電路及封裝設(shè)計(jì),需要綜合多學(xué)科理論分析。材料方面除傳統(tǒng)的硅、壓電、石英等材料外,各種化合物材料、高溫超導(dǎo)材料、磁阻材料、鐵電材料、熱電材料等被應(yīng)用于MEMS產(chǎn)品開發(fā)
制造工藝:有傳統(tǒng)硅基平面工藝向深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)工藝,甚至微電火花加工、微電鑄、激光加工等非硅基加工工藝發(fā)展
封測技術(shù):在傳統(tǒng)微電子封裝測試技術(shù)基礎(chǔ)上不斷開發(fā)出針對不同特性MEMS的專業(yè)封測技術(shù)。
當(dāng)下MEMS技術(shù)已經(jīng)從體微機(jī)械加工、表面微機(jī)械加工發(fā)展到SOI(Thick SOI、Thin SOI、Cavity SOI),下一步發(fā)展將是3D集成、晶圓級及SIP封裝等技術(shù)的普遍應(yīng)用。
MEMS驅(qū)動因素:
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尺寸驅(qū)動:
需滿足消費(fèi)電子應(yīng)用需求,如智能手機(jī)、平板電腦及可穿戴設(shè)備
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性能驅(qū)動:
高端應(yīng)用需求,如航天航空
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成本驅(qū)動:
終端設(shè)備大批量應(yīng)用需求,如手機(jī)、汽車和物聯(lián)網(wǎng)

MEMS應(yīng)用趨勢:
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老產(chǎn)品新應(yīng)用:
傳統(tǒng)的壓力傳感器、MEMS麥克風(fēng)、加速度計(jì)及陀螺儀市場日趨成熟,產(chǎn)品價(jià)格加速下滑,但總量隨著新的終端產(chǎn)品應(yīng)用不斷增加;
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新領(lǐng)域新挑戰(zhàn):
傳統(tǒng)汽車、智能手機(jī)、移動網(wǎng)絡(luò)等造就了MEMS的前兩波浪潮,接下來則進(jìn)入5G、自動駕駛及IOT的時(shí)代,將帶來MEMS下一波浪潮;
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老行業(yè)新需求:
新的MEMS產(chǎn)品如5G射頻元件BAW,輔助駕駛系統(tǒng)的微輻射熱測定儀、紅外線傳感器、環(huán)境MEMS等會快速增長;
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新場景新產(chǎn)品:物聯(lián)網(wǎng)信息獲取的應(yīng)用場景拓展將MEMS器件成為下一個(gè)風(fēng)口。
MEMS市場趨勢:
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消費(fèi)電子及汽車類MEMS產(chǎn)品仍是未來幾年MEMS產(chǎn)品的核心市場;
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智能手機(jī)市場放緩,但5G將推動射頻MEMS和MEMS振蕩器的快速增長,其中包括新基站部署和不斷增長的邊緣計(jì)算需求;
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工業(yè)領(lǐng)域隨著智慧工廠及工廠自動化需求深化,市場空間不斷拓寬;
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物聯(lián)網(wǎng)市場隨著應(yīng)用場景落地逐步起量;
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硅材料將被更多的微流控公司采用,以開發(fā)基于CMOS技術(shù)的生物芯片;
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智能建筑和零售業(yè)將成為紅外傳感器市場繁榮的驅(qū)動力

中國是全球最大的汽車和手機(jī)市場,但是目前MEMS產(chǎn)品主要依賴于進(jìn)口。
2018年全球MEMS市場規(guī)模約146億美元,其中中國國內(nèi)需求規(guī)模約523億元,中國市場對于MEMS傳感器的需求增速遠(yuǎn)高于全球MEMS市場增速,目前進(jìn)口率達(dá)到60%以上,具有較大的國產(chǎn)替代空間。

對于MEMS市場,國際大廠在不同領(lǐng)域擁有壟斷地位,以博通、博世、ST為代表的國際MEMS廠商在汽車、消費(fèi)電子及工業(yè)等不同領(lǐng)域占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢和主導(dǎo)地位。


MEMS市場產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
移動終端將是MEMS重要增長點(diǎn),除了傳統(tǒng)的慣性傳感器、MEMS麥克風(fēng)、壓力傳感器的普及和組合化趨勢外,氣壓傳感器、攝像頭光學(xué)防抖OIS陀螺儀滲透率也將快速提升。此外,不少新型MEMS傳感器有望在未來幾年內(nèi)出現(xiàn)在移動終端上,例如MEMS振蕩器、開關(guān)、MEMS揚(yáng)聲器、氣體傳感器、MEMS攝像頭、微投等。
可穿戴設(shè)備是MEMS新增長點(diǎn),其對MEMS的需求將更甚于移動終端。自2016年以來,全球可穿戴設(shè)備出貨量與營收規(guī)模約以13%的年增長率保持平穩(wěn)增長,其營收規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了近350億美元/年。
汽車電動化及智能網(wǎng)聯(lián)化需求也驅(qū)動著車用MEMS器件用量提升。在車用MEMS市場,全球前三大供應(yīng)商市占率為33.62%(博世)、12.34%(森薩塔)、11.91%(恩智浦),合計(jì)57%.



物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的MEMS是信息獲取的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。據(jù)YOLE統(tǒng)計(jì),物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的MEMS增量市場在110億元,占市場總量約10%,預(yù)計(jì)2025年提升到20%,增量市場達(dá)340億元。

RF MEMS
如今,RF MEMS已超越壓力傳感器成為市場最大的MEMS器件。RF MEMS主要指射頻前端模組中用以濾波的RF濾波器,目前主要有SAW、BAW等器件。主要用在手機(jī)、平板電腦、可穿戴設(shè)備等移動終端。
2018年全球RF MEMS市場為23億美元,預(yù)計(jì)2023年達(dá)到150億美元,年復(fù)合增長率近34%。RF MEMS廣泛應(yīng)用于3G、4G和下一代5G移動設(shè)備,用于·提升網(wǎng)絡(luò)信號和數(shù)據(jù)傳輸能力。在IOT和AI的應(yīng)用中,更多數(shù)據(jù)需求,更高的傳輸速率,更小型智能化的發(fā)展趨勢,都促進(jìn)了RF MEMS的市場爆發(fā)和后續(xù)高速增長。
市場格局方面:2015年Avago收購了博通,成立了新博通,占據(jù)了87%的BAW濾波器市場壟斷地位。這也使得博通的全球排名,從2015年的第四,一路超越Bosch、ST和TI,成為全球MEMS排名第一的企業(yè)。

MEMS麥克風(fēng)
2018年,MEMS麥克風(fēng)市場突破了10億美元,年出貨量接近45億顆。Amazon,Google,Apple,阿里巴巴的智能營銷陸續(xù)發(fā)布,國內(nèi)更多產(chǎn)商加入戰(zhàn)局,推動了MEMS麥克風(fēng)需求暴增。
MEMS麥克風(fēng)市場排名前四分別為樓氏、歌爾、瑞聲和ST,市場的急速膨脹也給予了MEMS麥克風(fēng)本土供應(yīng)商搶占市場的機(jī)會,國內(nèi)歌爾聲學(xué)、敏芯微電子、共達(dá)聲電全球市占率持續(xù)提高。
由于智能手機(jī)仍然供應(yīng)了85%的出貨需求,手機(jī)市場的萎靡抵消了部分IOT新型應(yīng)用市場對需求的刺激,預(yù)計(jì)未來5年MEMS麥克風(fēng)市場總量保持4.3%的年增長率。

壓力傳感器
2018年壓力MEMS市場總額約16億美元,市場總量相對穩(wěn)定,是第二大的MEMS品類。MEMS壓力傳感器應(yīng)用市場中,汽車和消費(fèi)電子為前兩大領(lǐng)域。MEMS壓力傳感器技術(shù)門檻相對較低,國內(nèi)有較多企業(yè)參與,包括:敏芯微電子,北京青島元芯,無錫納微電子,深圳華美澳通,浙江盾安等。


MEMS產(chǎn)業(yè)鏈




投資分析
抓住國產(chǎn)替代機(jī)會
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傳統(tǒng)得消費(fèi)類和汽車類MEMS仍是市場主力,低成本及高附加值是現(xiàn)階段爭搶巨頭市場的不二法寶;
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消費(fèi)電子、汽車、物聯(lián)網(wǎng)等終端設(shè)備制造廠商向中國轉(zhuǎn)移,中國制造業(yè)對本土供應(yīng)商的支持不斷加強(qiáng);
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選擇低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展路徑:
從存量市場規(guī)模較大的低端產(chǎn)品入手,逐步實(shí)現(xiàn)技術(shù)與市場積累,最終實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新并切入高端MEMS產(chǎn)品;
投資建議:優(yōu)選存量及預(yù)期增量市場巨大的MEMS產(chǎn)品研發(fā)類企業(yè),有快速切入低端并逐步向高端升級迭代的能力。
抓住創(chuàng)新應(yīng)用領(lǐng)域及技術(shù)創(chuàng)新機(jī)會
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傳統(tǒng)MEMS產(chǎn)品仍占有較大市場份額,但增長放緩,新應(yīng)用領(lǐng)域及技術(shù)升級的傳感器市場快速增長;
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傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的多功能組合傳感器、新應(yīng)用領(lǐng)域的單項(xiàng)創(chuàng)新及系統(tǒng)集成都能實(shí)現(xiàn)價(jià)值提升;
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跨領(lǐng)域發(fā)展、軟硬件結(jié)合及平臺化發(fā)展的能力和視野;
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提前布局智能汽車和物聯(lián)網(wǎng)細(xì)分產(chǎn)品。
投資建議:選擇某一或多個(gè)細(xì)分領(lǐng)域具有技術(shù)先進(jìn)性或創(chuàng)新能力的設(shè)計(jì)類企業(yè),與寡頭企業(yè)實(shí)現(xiàn)差異化競爭。
模式選擇:MEMS產(chǎn)業(yè)以IDM模式為主,分工漸成趨勢
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目前近70%的MEMS業(yè)務(wù)仍由IDM廠商把控,隨著批量化、標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的市場體量增長,產(chǎn)業(yè)鏈走向分工將漸成趨勢;
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由于MEMS器件對材料、制造工藝、封裝、測試要求獨(dú)特,分工仍需有對各環(huán)節(jié)的把控能力。
投資建議:重點(diǎn)關(guān)注細(xì)分領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)公司,適當(dāng)關(guān)注MEMS專業(yè)代工廠。
做好產(chǎn)品定位——專注及求全
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MEMS種類多、應(yīng)用場景差異化大決定了不同產(chǎn)品專業(yè)性及研發(fā)能力要求多樣性的特性;
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基于5G、IOT等領(lǐng)域切片市場分散,標(biāo)準(zhǔn)化程度低,單一產(chǎn)品規(guī)模較小的特點(diǎn),對純設(shè)計(jì)企業(yè)及代工企業(yè)提出了不同的要求。
設(shè)計(jì)企業(yè)要求產(chǎn)品更聚焦(專注)、代工及封測企業(yè)的工藝多樣化和兼容性要求更高(求全);
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IDM模式企業(yè)注重發(fā)揮新產(chǎn)品研發(fā)便利性優(yōu)勢,分工模式注重發(fā)揮通用產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率及規(guī)?;瘍?yōu)勢。
投資建議:現(xiàn)階段謹(jǐn)慎投資低端通用MEMS設(shè)計(jì)企業(yè),關(guān)注高端RF濾波器、多傳感器集成等技術(shù)突破的標(biāo)的項(xiàng)目,謹(jǐn)慎投資高端小眾類MEMS產(chǎn)品的設(shè)計(jì)企業(yè)。