’MEMS系統(tǒng)即微機(jī)電系統(tǒng)，MicroelectronMechanicalSystems，是指可批量制作的，集微型傳感器、執(zhí)行器、機(jī)械結(jié)構(gòu)、電源能源、信號處理、控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信等于一體的微米或納米級器件或系統(tǒng)。

MEMS傳感器是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域，其采用微電子和微機(jī)械加工技術(shù)制造出來的新型傳感器。

與傳統(tǒng)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)、易于集成和實現(xiàn)智能化的特點。同時，在微米量級的特征尺寸使得它可以完成某些傳統(tǒng)機(jī)械傳感器所不能實現(xiàn)的功能。

MEMS技術(shù)是21世紀(jì)具有革命性的高新技術(shù)之一。1947年美國貝爾實驗室晶體管的發(fā)明是整個行業(yè)發(fā)展的起源。

1987年美國伯克利加州大學(xué)發(fā)明了微馬達(dá)，被認(rèn)為是MEMS技術(shù)的開端；1993年ADI公司的微加速度計產(chǎn)品大批量應(yīng)用于汽車防撞氣囊，MEMS正式走入產(chǎn)業(yè)化階段。

2016年以來，國內(nèi)傳感器技術(shù)及產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，同時受國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能等技術(shù)的推動，傳感器向著MEMS化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化的方向持續(xù)發(fā)展。

MEMS產(chǎn)業(yè)鏈：涉及四大環(huán)節(jié)

MEMS產(chǎn)業(yè)鏈主要涉及設(shè)計研發(fā)、生產(chǎn)制造、封裝測試、系統(tǒng)應(yīng)用四大環(huán)節(jié)。

MEMS產(chǎn)業(yè)鏈的上游包括MEMS器件設(shè)計、材料和生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)和供應(yīng)，中游包括MEMS器件的制造加工和封裝測試、下游使用MEMS產(chǎn)品集成終端電子產(chǎn)品。

據(jù)統(tǒng)計，MEMS＆傳感器代工產(chǎn)能將從2019年的390萬片/月增加至2023年的470萬片/月。

MEMS傳感器行業(yè)競爭格局:國內(nèi)市場廣闊，國產(chǎn)化率低

全球MEMS傳感器市場的兩大主要龍頭企業(yè)是博世與博通集團(tuán)，二者均占據(jù)了約12%的市場份額。

中國是很大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)基地也是很大的電子產(chǎn)品消費國，2019年中國占據(jù)了全球MEMS器件市場規(guī)模的半數(shù)以上。

但在國內(nèi)市場依然為國外廠商主導(dǎo)，國內(nèi)市場前10廠商占據(jù)的份額中僅6%屬于國內(nèi)廠商。其中博通、博世、意法半導(dǎo)體分別以11%，8%，4%的市場份額位居前三。

MEMS傳感器行業(yè)結(jié)構(gòu)占比

從2019年全球MEMS行業(yè)結(jié)構(gòu)占比來看，消費電子為主要應(yīng)用領(lǐng)域，占比接近60%，汽車電子為第二大應(yīng)用領(lǐng)域，占比約19%。

從2019年中國MEMS市場結(jié)構(gòu)來看，網(wǎng)絡(luò)與通信、計算機(jī)、消費電子合計占比50%，汽車領(lǐng)域占比29%。

受益于中國智能手機(jī)、平板電腦等消費電子類產(chǎn)品產(chǎn)量的穩(wěn)定增長，加速度計、陀螺儀和微型麥克風(fēng)等MEMS產(chǎn)品的需求也不斷增長，使得中國已經(jīng)成為全球MEMS市場中發(fā)展較快的地區(qū)。

消費電子

目前消費電子是全球MEMS行業(yè)很大的應(yīng)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(fēng)、壓力傳感器、加速度計、陀螺儀等MEMS產(chǎn)品都廣泛運(yùn)用在以智能手機(jī)、平板電腦為代表的消費電子產(chǎn)品中。

在智能手機(jī)上，MEMS傳感器提供在聲音性能、場景切換、手勢識別、方向定位、以及溫度/壓力/濕度傳感器等廣泛的應(yīng)用。

2019年全球MEMS在消費電子領(lǐng)域市場規(guī)模約為71.63億美元，2019-2024的年復(fù)合增長率為8.4%。

汽車電子

汽車電子產(chǎn)業(yè)被認(rèn)為是MEMS傳感器的應(yīng)用高潮的推動者，MEMS傳感器借助氣囊碰撞傳感器、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)和車輛穩(wěn)定性控制增強(qiáng)車輛的性能。

環(huán)境信息的感知是實現(xiàn)駕駛輔助系統(tǒng)的基礎(chǔ)，L1/2級別的自動駕駛僅需要1個攝像頭模組、1-3個超聲波雷達(dá)和激光雷達(dá)，以及0-1個融合傳感器，而至L4/5級別自動駕駛車輛將會引入7-13個超聲波雷達(dá)和激光雷達(dá)、6-8個攝像頭模組并會引入V2X模塊以及多傳感器融合方案，新增半導(dǎo)體價值在1000美元以上。

醫(yī)療健康

MEMS傳感器被廣泛應(yīng)用于生物和醫(yī)療電子產(chǎn)品中，如心臟起搏器、精密手術(shù)儀器、醫(yī)療機(jī)器、智能假肢、血糖儀、數(shù)字血壓計、血氣分析儀、數(shù)字脈搏、心率監(jiān)視器、數(shù)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、流量計和加速度計在醫(yī)療類MEMS市場中占據(jù)主要份額。2019年全球MEMS在醫(yī)療領(lǐng)域市場規(guī)模為8.44億美元，2019-2024的年復(fù)合增長率為7.5%。

物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)普及極大拓展MEMS應(yīng)用場景。物聯(lián)網(wǎng)帶來了很多增量市場，比如智能音箱、智能電視、可穿戴設(shè)備等，同時智能化程度也在不斷提升，推動單機(jī)MEMS用量提升。

MEMS傳感器行業(yè)器件類型占比

全球MEMS產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，射頻MEMS份額19.2%居首，其他產(chǎn)品中壓力傳感器、麥克風(fēng)、加速度計份額超過10%。

中國市場結(jié)構(gòu)與全球類似，數(shù)據(jù)顯示2019年國內(nèi)射頻MEMS產(chǎn)品收入占比為25.9%；壓力傳感器占19.2%排第二位，麥克風(fēng)、慣性組合、加速度計分別占比7.1%、8.9%、6.5%。

MEMS麥克風(fēng)

MEMS麥克風(fēng)是MEMS市場中增速最快的細(xì)分市場之一。MEMS麥克風(fēng)市場的繁榮主要受益于智能手機(jī)、智能音箱和TWS耳機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展。

MEMS麥克風(fēng)是智能手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置，一些高端智能手機(jī)甚至使用3~4顆MEMS麥克風(fēng)，而一臺智能音箱的MEMS麥克風(fēng)搭載量可達(dá)2~8顆，一副TWS耳機(jī)的MEMS麥克風(fēng)數(shù)量則達(dá)4~6顆，為MEMS麥克風(fēng)市場帶來強(qiáng)勁增長動力。

中國MEMS傳感器行業(yè)發(fā)展趨勢

微型化

設(shè)備小型化、低能耗化未來，不斷縮小產(chǎn)品尺寸、降低產(chǎn)品成本是MEMS傳感器行業(yè)的重要發(fā)展趨勢之一。

MEMS傳感器產(chǎn)品的下游應(yīng)用，對產(chǎn)品輕薄化有著較高的要求。MEMS生產(chǎn)廠商一方面改進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)計，在保證產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)上縮小器件尺寸，另一方面也同步縮小芯片的尺寸，在單片晶圓尺寸固定的情況下，芯片尺寸的減小增加了芯片的產(chǎn)量，也有效降低了平均成本。未來，隨著MEMS尺寸的縮小，MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）將逐步向NEMS（納機(jī)電系統(tǒng)）轉(zhuǎn)變，并獲得尺寸和成本的持續(xù)降低。

集成化

多傳感器融合與協(xié)同單個設(shè)備中搭載的傳感器數(shù)量逐漸增加，同時為了提升了信號識別與收集的效果和器件的集成化程度，傳感器之間開始實現(xiàn)融合與協(xié)同（比如加速度計、陀螺儀、磁力計、IMU組合形成慣性傳感器組）。

柔性壓感MEMS優(yōu)勢明顯

相比傳統(tǒng)電容式方案，柔性MEMS對終端產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部空間要求較低，能夠有效降低組裝成本，在智能

應(yīng)用場景多元化

隨著人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，MEMS傳感器的應(yīng)用場景將更加多元。MEMS傳感器是人工智能重要的底層硬件之一，傳感器收集的數(shù)據(jù)越豐富和精準(zhǔn)，人工智能的功能才會越完善。未來，智能家居、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、智能城市等新產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域都將為MEMS傳感器行業(yè)帶來廣闊的市場空間。

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