我們先把MEMS傳感器做一個(gè)簡單的介紹：

MEMS的全稱是微型電子機(jī)械系統(tǒng)（Micro-ElectroMechanicalSystem），微機(jī)電系統(tǒng)是指可批量制作的，將微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。你可以把它理解為利用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝和材料，用微米技術(shù)在芯片上制造微型機(jī)械，并將其與對應(yīng)電路集成為一個(gè)整體的技術(shù)。所以它是以半導(dǎo)體制造技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種先進(jìn)的制造技術(shù)平臺。

優(yōu)點(diǎn)：相對于傳統(tǒng)的機(jī)械，它們的尺寸更小，最大的不超過一個(gè)厘米，甚至僅僅為幾個(gè)微米，其厚度就更加微小。采用以硅為主的材料，電氣性能優(yōu)良，硅材料的強(qiáng)度、硬度和楊氏模量與鐵相當(dāng)，密度與鋁類似，熱傳導(dǎo)率接近鉬和鎢。采用與集成電路（IC）類似的生成技術(shù)，可大量利用IC生產(chǎn)中的成熟技術(shù)、工藝，進(jìn)行大批量、低成本生產(chǎn)，使性價(jià)比相對于傳統(tǒng)“機(jī)械”制造技術(shù)大幅度提高。

傳統(tǒng)的駐極體麥克風(fēng)：

MEMS麥克風(fēng)：

如果前面的文字理解不了，從這上面這個(gè)傳統(tǒng)麥克和MEMS麥克風(fēng)的圖片可以看出來了，之前的七八種機(jī)械配件就全部集成在了一塊很小的MEMS傳感器芯片了了。所以這個(gè)體積是非常小，重量也非常輕。由于是芯片制造，一致性好、功耗低，更易于批量生產(chǎn)。但是對技術(shù)的要求那就非常高了。

MEMS傳感器的出現(xiàn)極大的滿足了大家對產(chǎn)品小體積、高性能的要求。

MEMS傳感器的分類：

MEMS傳感器的種類繁多，分類方法也很多。下面是按照工作原理分類如下：

其中每一種MEMS傳感器又有很多種細(xì)分方法。如加速度計(jì)，按檢測質(zhì)量的運(yùn)動方式劃分，有角振動式和線振動式加速度計(jì)等，種類繁多，常見的MEMS傳感器有壓力傳感器、加速度傳感器、微機(jī)械陀螺儀、慣性傳感器、MEMS硅麥克風(fēng)等等; MEMS傳感器的品種多到可以以萬為單位，且不同MEMS之間參量較多，沒有完全標(biāo)準(zhǔn)的工藝。這種行業(yè)特性讓MEMS傳感器制造的企業(yè)前期的研發(fā)投入過大，單品種的銷量很難放大。以慣性傳感器為例，其市場盈虧平衡規(guī)模為月產(chǎn)1000萬只，即企業(yè)須至少每月生產(chǎn)1000萬只慣性傳感器才能保持不虧本狀態(tài)，根據(jù)調(diào)查，國內(nèi)絕大多數(shù)企業(yè)都遠(yuǎn)低于這一規(guī)模。國內(nèi)最大的純MEMS傳感器公司美新至今是虧損的。所以只有企業(yè)做的越大它的贏利能力才越強(qiáng)。

MEMS傳感器的應(yīng)用：

MEMS傳感器作為獲取信息的關(guān)鍵器件，對各種傳感裝置的微型化起著巨大的推動作用，已在太空衛(wèi)星、運(yùn)載火箭、航空航天設(shè)備、飛機(jī)、各種車輛、生特醫(yī)學(xué)及消費(fèi)電子產(chǎn)品等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。MEMS傳感器典型應(yīng)用如下圖。

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;在汽車上，MEMS傳感器借助氣囊碰撞傳感器、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)和車輛穩(wěn)定性控制增強(qiáng)車輛的性能。;醫(yī)療領(lǐng)域，通過MEMS傳感器研成功制出微型胰島素注射泵，并使心臟搭橋移植和人工細(xì)胞組織成為現(xiàn)實(shí)中可實(shí)際使用的治療方式;在可穿戴應(yīng)用中，MEMS傳感器可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動追蹤、心跳速率測量等。

MEMS傳感器典型應(yīng)用舉例：

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，MEMS的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，由最早的工業(yè)、軍用航空應(yīng)用走向普通的消費(fèi)市場。 軍用與航空屬于所謂的高價(jià)值MEMS應(yīng)用領(lǐng)域，但是這兩個(gè)領(lǐng)域的用量太小了，一年也就四千萬美金左右，增長空間也是有限的。醫(yī)療電子上的MEMS器件價(jià)值也不錯(cuò)，它的傳感器的平均銷售價(jià)格遠(yuǎn)高于其它可比的MEMS領(lǐng)域?？傮w來看，一年高價(jià)值MEMS產(chǎn)業(yè)的營業(yè)收入將達(dá)到3億美元左右。但是應(yīng)用最廣泛的當(dāng)屬于汽車電子產(chǎn)業(yè)和消費(fèi)電子應(yīng)用市場，這兩大領(lǐng)域占了MEMS傳感器市場的60%以上。我們下面分析一下這兩個(gè)主要的應(yīng)用領(lǐng)域。

汽車電子MEMS傳感器：

汽車電子產(chǎn)業(yè)被認(rèn)為是MEMS傳感器的第一波應(yīng)用高潮的推動者，MEMS傳感器在汽車上應(yīng)用的快速發(fā)展主要是受益于各國政府全面推出汽車安全規(guī)定（比如要求所有汽車采用TPMS系統(tǒng)）和汽車智慧化的發(fā)展趨勢。全球平均每輛汽車包含10個(gè)傳感器，在高檔汽車中，大約采用25至40只MEMS傳感器，車越好，所用的MEMS就越多，BMW740i汽車上就有70多只MEMS。MEMS傳感器可滿足汽車環(huán)境苛刻、可靠性高、精度準(zhǔn)確、成本低的要求。其應(yīng)用方向和市場需求包括車輛的防抱死系統(tǒng)(ABS)、電子車身穩(wěn)定程序(ESP)、電控懸掛(ECS)、電動手剎(EPB)、斜坡起動輔助(HAS)、胎壓監(jiān)控(EPMS)、引擎防抖、車輛傾角計(jì)量和車內(nèi)心跳檢測等等。

目前，壓力傳感器、加速計(jì)、陀螺儀與流量傳感器四類器件合計(jì)占汽車MEMS系統(tǒng)的99%。其五年增長率均在3-12%。MEMS壓力傳感器是汽車中應(yīng)用最多的傳感器，汽車用MEMS壓力傳感器的價(jià)格大概在5~7美元。在汽車領(lǐng)域，MEMS壓力傳感器營業(yè)收入2013年預(yù)計(jì)達(dá)到12.6億美元，占當(dāng)年總體產(chǎn)業(yè)營業(yè)收入的74%。至少18個(gè)汽車應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒋龠M(jìn)壓力傳感器的增長，包括：輪胎壓力，電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)中的剎車傳感器，側(cè)面氣囊，與日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的引擎控制，大氣壓力與廢氣再循環(huán)壓力。

按銷售額計(jì)算，最大的五種汽車MEMS應(yīng)用按降序排名是：ESC，安全氣囊，進(jìn)氣歧管絕對壓力(MAP)，TPMS與翻滾探測。

全球汽車MEMS營業(yè)收入預(yù)測 (以100萬美元計(jì))

總體來看，2010-2015年中國仍將是全球第三大汽車MEMS傳感器用戶，領(lǐng)先于日本以及列入“其它地區(qū)”的眾多國家。北美將繼續(xù)位居第一，歐洲排名第二。預(yù)計(jì)2015年總體汽車MEMS銷售額將達(dá)到30億美元，比2012年的24億美元增長25%。中國的汽車MEMS傳感器遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于全球的平均增長速度。15年中國汽車MEMS銷售額將增長到3.879億美元，而2010年是1.943億美元。

汽車電子用MEMS感應(yīng)器廠商分析：

2012年10大汽車MEMS傳感器供應(yīng)商的營業(yè)收入 (以百萬美元計(jì))

如表1所示，博世2012年汽車MEMS營業(yè)收入高達(dá)6.25億美元，遙遙領(lǐng)先于第二名日本Denso的2.96億美元。前10名廠商的合計(jì)營業(yè)收入為21億美元，去年總體汽車MEMS產(chǎn)業(yè)營業(yè)收入為23億美元，10大廠商合計(jì)份額接近94%。所以汽車用MEMS的產(chǎn)業(yè)集中度是非常高的。沒有一家來自中國的廠家。

博世在汽車上MEMS傳感器的成功不僅是他的技術(shù)水平高，產(chǎn)品線非常寬，不僅是最大的壓力傳感供應(yīng)商，也是低壓領(lǐng)域MEMS的頭號供應(yīng)商，尤其是在電子穩(wěn)定控制(ESC)系統(tǒng)領(lǐng)域，該公司是加速計(jì)、陀螺儀和壓力傳感器的主要供應(yīng)商。為了順應(yīng)趨勢，把加速計(jì)與陀螺儀封裝在一起(組合式傳感器)以降低ESC系統(tǒng)生產(chǎn)商總體成本.

消費(fèi)類電子MEMS傳感器：

隨著消費(fèi)電子領(lǐng)域大發(fā)展及產(chǎn)品創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，特別是受益于智能手機(jī)和平板電板的快速發(fā)展，消費(fèi)電子已經(jīng)取代汽車領(lǐng)域成為MEMS最大的應(yīng)用市場。

Yole Developpement研究報(bào)告預(yù)測，2013至2018年間，全球消費(fèi)電子MEMS傳感器市場將以18.5%的年復(fù)合增長率增長，到2018年將達(dá)到64億美元。

應(yīng)用中手機(jī)和平板電腦中的MEMS傳感器幾乎占了消費(fèi)類電子MEMS傳感器類市場的90%。市場規(guī)模將從2013年的28.5億美元增長到2019年的64億美元，出貨量將從2013年的58億顆增長到2019年的189億顆。

全球智能手機(jī)與平板電腦用MEMS市場

MEMS傳感器在消費(fèi)電子領(lǐng)域的應(yīng)用包括運(yùn)動/墜落檢測、導(dǎo)航數(shù)據(jù)補(bǔ)償、游戲/人機(jī)界面、電源管理、GPS增強(qiáng)/盲區(qū)消除、速度/距離計(jì)數(shù)等等，這使其滲透力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)意義上的半導(dǎo)體芯片,這些MEMS技術(shù)都在很大程度上提高了用戶體驗(yàn)。在所有的領(lǐng)域中，手機(jī)是MEMS最大的應(yīng)用領(lǐng)域。應(yīng)用最多的傳感器是加速計(jì)、陀螺儀與MEMS硅麥克風(fēng)，其中加速度計(jì)是該市場中第一大應(yīng)用產(chǎn)品。而近期陀螺儀增長迅速，已經(jīng)成為繼加速度計(jì)后的第二大應(yīng)用產(chǎn)品。MEMS麥克風(fēng)銷售額2014年已經(jīng)接近10億美元，IHS表示全球MEMS麥克風(fēng)市場仍將連續(xù)5年維持18%的年復(fù)合成長率（CAGR）。還有一些MEMS傳感器正處于研發(fā)階段或剛進(jìn)入市場的，例如磁力計(jì)、指紋傳感器、環(huán)境傳感器、MEMS手機(jī)攝像頭等。

ST（意法半導(dǎo)體）是全球消費(fèi)電子與移動終端市場無可爭議的冠軍。該公司自2009年以來就雄踞榜首，去年強(qiáng)勁增長22%，占總體市場的27%。陀螺儀與加速計(jì)是其主要產(chǎn)品，但是前幾大廠家的集中度相對汽車類MEMS又低了不少，主要是因?yàn)橄M(fèi)類MEMS要求相對較低。

全球MEMS傳感器廠商分析：

IHS iSuppli公布2012年全球前二十大MEMS供應(yīng)商排行

2013年Bosch的MEMS銷售額成長了26%，達(dá)到10億美元；成為了全球MEMS最大供應(yīng)商，Bosch是知名的車用MEMS供應(yīng)商，2013年汽車應(yīng)用市場在該公司整體MEMS銷售中占據(jù)74%；IHS指出，Bosch的加速度計(jì)不只在中國智能手機(jī)市場稱霸，也供應(yīng)蘋果（Apple）iPhone 5s與5c以及iPad Air。此外Bosch 也是三星（Samsung）手機(jī)與平板電腦所使用的壓力傳感器第一大供應(yīng)商，該公司已經(jīng)開始量產(chǎn)在單封裝結(jié)合加速度計(jì)與陀螺儀的6軸慣性感測元件（IMU），供應(yīng)給Sony、三星與 HTC等客戶。

IHS估計(jì)2013年全球MEMS市場銷售達(dá)到89.6億美元。2013年全球前二十大MEMS供應(yīng)商總計(jì)營收為69.9億美元，占據(jù)整體市場營收的78%。這個(gè)集中度還是非常高的。在這榜上的基本上都是歐美和日系廠家。這個(gè)榜單上唯一來自中國的廠商是AAC排名在第十九位，它的銷售額主要是來自于MEMS硅麥克風(fēng)。

全球MEMS傳感器廠商排名前30位，以及手機(jī)和平板電腦占各個(gè)廠商比例

由于消費(fèi)電子MEMS傳感器價(jià)格要求較低，很多廠家并沒有進(jìn)入這個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，這未來留給了中國廠商的機(jī)會。排名第29名的是中國的歌爾電子，它的銷售額主要是來自于MEMS硅麥克風(fēng)，是全球排名第三的MEMS硅麥克風(fēng)。來自另外一家中國MEMS傳感器廠家，美新半導(dǎo)體公司并沒有上榜，美新半導(dǎo)體公司的2012年的銷售額是6400萬美金，應(yīng)該是接近這個(gè)榜單。

MEMS傳感器市場發(fā)展態(tài)勢

美國著名市場研究公司Yole Développement預(yù)測，作為智能感知時(shí)代的重要硬件基礎(chǔ)， 2014年MEMS傳感器市場規(guī)模達(dá)到130億美元，預(yù)計(jì)到2018年，MEMS市場產(chǎn)值將以12%～13%的復(fù)合增長率增長至225億美元，單位出貨量達(dá)到23.5億。

2014年消費(fèi)類應(yīng)用規(guī)模達(dá)到59億美元，到2019年預(yù)計(jì)將超過100億美元，年復(fù)合增長率約11.2%。在未來消費(fèi)類應(yīng)用依然會是MEMS傳感器市場的最大市場。而成長最快的是醫(yī)療市場，將從今年的24.5億美元增長至2019年的72億美元左右，年復(fù)合增長率近30%!”

在今后5到10年內(nèi)，消費(fèi)類MEMS主要應(yīng)用領(lǐng)域仍然是智能手機(jī)以及平板電腦。但是MEMS的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅饾u擴(kuò)大，包括正在興起的可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)等。雖然可穿戴設(shè)備現(xiàn)在它的比例還比較小，目前還不到10%，現(xiàn)在蘋果、三星、華為都已經(jīng)紛紛推出了一些可穿戴式產(chǎn)品，有點(diǎn)像當(dāng)初的智能手機(jī)剛推出進(jìn)的狀態(tài)，未來肯定會成為MEMS傳感器增長最快的市場還有關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)，可能要5到10年以后，智能家居、智能城市有了很好的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在MEMS傳感器應(yīng)用方面會有很好的發(fā)展，但是在這之前很難看到在物聯(lián)網(wǎng)方面MEMS傳感器的發(fā)展。

高價(jià)值MEMS傳感器市場2013年的市場營收從2012年的15億美元增至16億美元，預(yù)計(jì)2013年仍將持續(xù)其增長態(tài)勢，據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)IHS報(bào)告顯示，2013年將增長6.3%。其中測試測量、軍事和民用航天、醫(yī)療電子和工業(yè)應(yīng)用四個(gè)領(lǐng)域?qū)?013年高價(jià)值MEMS市場營收的80%。前十大高價(jià)值MEMS供應(yīng)商所占的市場份額剛剛超過42%。由于高價(jià)值MEMS傳感器市場的高度分散，21種產(chǎn)品甚至可以用于超過100種不同的應(yīng)用，為各種集成廠商留下足夠的生存空間，在買進(jìn)這些MEMS半導(dǎo)體之后，集成廠商將其封裝為傳感器，其平均售價(jià)可以達(dá)到數(shù)萬美元。

備注：Yole Développement的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)比HIS的數(shù)據(jù)上大了30%，但是他們判斷的增長趨勢是一樣的。這不影響我們的分析。

未來各種MEMS傳感器分析：

壓力傳感器廣泛應(yīng)用于汽車和工業(yè)市場，如今消費(fèi)電子市場對其需求量也越來越多，因此壓力傳感器將繼續(xù)保持最大的MEMS市場規(guī)模。Yole Développement分析師預(yù)測，明年MEMS壓力傳感器市場規(guī)模將達(dá)到20億美元，2018年將突破30億美元。智能手機(jī)中使用到很多MEMS器件，如加速度計(jì)、陀螺儀、硅麥克風(fēng)、BAW濾波器和雙工器,醫(yī)療保健行業(yè)使用的生物傳感器、微流量傳感器應(yīng)用也很廣泛，增長也很快。

還有一個(gè)特殊的品種組合傳感器。隨著技術(shù)的進(jìn)步，大家對產(chǎn)品的性能要求也在提升，比如室內(nèi)導(dǎo)航，單純使用加速度計(jì)的方案就只能準(zhǔn)確地描述線性（直線運(yùn)動）但是如果需要旋轉(zhuǎn)運(yùn)動（有轉(zhuǎn)彎變化的運(yùn)動），需要設(shè)計(jì)者同時(shí)用到陀螺儀和加速度計(jì)。還有就是本身一個(gè)產(chǎn)品會有不同的功能需求，會配置幾個(gè)MEMS傳感器，這些產(chǎn)品設(shè)計(jì)上空間越來越小，組合使MEMS傳感器系統(tǒng)具有天然優(yōu)勢。組合MEMS傳感器能節(jié)約成本（如加速度計(jì)和陀螺儀在一個(gè)封裝內(nèi)共享ASIC）。隨著消費(fèi)電子市場對組合式MEMS傳感器的需求日益劇增，組合式MEMS傳感器市場的發(fā)展速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他MEMS器件。國際上大公司InvenSense、ST等都大量的推出了組合傳感器。Yole Développement預(yù)測：未來6年，組合MEMS傳感器的復(fù)合年增長率將高達(dá)43%，到2018年市場規(guī)模將突破20億美元。

根據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)YoleDéveloppement的報(bào)告顯示，受到智能手機(jī)和微流控應(yīng)用驅(qū)動，新興MEMS未來6年復(fù)合年增長率高達(dá)53%，2018年將超過20億美元，占整個(gè)MEMS市場規(guī)模的10%。YoleDéveloppement定義的新興MEMS包括：化學(xué)和輻射傳感器、掃描微鏡、硅基微流控、MEMS開關(guān)、觸摸屏、AOCMEMS、IDMEMS、能量收集器、微顯示器、超聲波MEMS、操縱桿、微型燃料電池。

2013~2019年各種類MEMS傳感器市場預(yù)測

中國的MEMS傳感器發(fā)展態(tài)勢分析：

中國作為全球最大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)基地，消耗了全球四分之一的MEMS器件，吸引了全球的目光。但是就目前來看，中國大部分MEMS及傳感器仍依賴進(jìn)口，在2013年全球top 50 MEMS供應(yīng)商中國廠商僅有三家，AAC、Goertek和美新。排名最高的AAC銷售額也沒有超過1億美金。但是最近六、七年以來，國內(nèi)對MEMS慣性傳感器的研發(fā)熱度很高，尤其是2005年～2008年，而且大多集中在國內(nèi)的頂尖研究機(jī)構(gòu)。清華大學(xué)、北京大學(xué)、中科院、電子26所等，還有一些海外歸國人員創(chuàng)下了一些MEMS傳感器企業(yè)如美新半導(dǎo)體、蘇州敏芯微電子、深迪半導(dǎo)體（上海）有限公司等。中國的MEMS產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)也正逐步完善，從研發(fā)、開發(fā)、設(shè)計(jì)、代工、封測到應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)鏈已基本形成，上海、蘇州、無錫都形成了研發(fā)中心。這些MEMS企業(yè)雖然出貨量低，但是在一些低端消費(fèi)消域還是有些竟?fàn)幜α?。MEMS麥克風(fēng)供應(yīng)商AAC, Goertek, Gettop等通過收購英飛凌的MEMS和ASIC芯片然后自己封裝。美新（MEMSIC）的加速度計(jì)和磁力計(jì)，深迪（Senodia）的磁力計(jì)和陀螺儀，明皜（MiraMEMS）加速度計(jì)、磁力計(jì)、6軸電子羅盤，硅睿（QST）加速度計(jì)和磁力計(jì)。

由于MEMS傳感器在消費(fèi)端的應(yīng)用已經(jīng)由高端市場逐步擴(kuò)散到一些低端手機(jī)、可穿戴式設(shè)備。這一塊的應(yīng)用市場未來也很大。中國MEMS公司由于與國際大公司的技術(shù)差距，未來會集中“進(jìn)攻”低端消費(fèi)MEMS領(lǐng)域。在這些要求不高的領(lǐng)域還是有很強(qiáng)的竟?fàn)幜Α?/p>

MEMS 前端研發(fā)需要大量的資金與時(shí)間，品種又過多，MEMS 器件很難贏利，像美新、蘇州敏芯微電子這些MEMS芯片設(shè)計(jì)企業(yè)直到現(xiàn)在都還沒有贏利。這些廠家的最終命運(yùn)一定是要么在低端消費(fèi)品市場的竟?fàn)幹忻摲f而出，要么就是積累技術(shù)最終被歌爾聲學(xué)這類廠家收購。

中國的MEMS傳感器行業(yè)政策的支持

MEMS傳感器是屬于集成電路行業(yè)，中央與地方政府開始著力扶持集成電路（芯片）產(chǎn)業(yè)，無論從資金規(guī)模還是扶持思路上都是空前的。