MEMS传感器：5G海量应用，未来市场可期
2019-08-27 17:10:47 来源：中国电子报 诸玲珍 评论：0 点击：
麦姆斯咨询王懿表示，综观全球MEMS传感器市场，美国、欧洲和日本一直处于主导地位，在MEMS供应链中扮演关键角色。赛迪顾问给出的数字显示，2018年全球MEMS领域企业营收排名中，博通、博世、意法半导体和德州仪器排名前四位。
近日，汉威科技集团股份有限公司发布的一条公告引起业内关注。公告称，汉威科技拟将非公开发行股票募集资金的一部分（2.2亿元）新建一条年产3820万只MEMS传感器的封装测试生产线，主要产品为MEMS气体传感器、MEMS湿度传感器（统称环境传感器）和MEMS压力/流量传感器，主要应用在消费类电子、智能家居、医疗、汽车、智能穿戴、工业控制等领域。MEMS作为智能传感器的代表，是目前传感器市场发展的重点。随着5G通信、车联网、物联网应用的迅速增长，MEMS传感器需求量将大大增加，预计到2021年，全球MEMS传感器市场规模将超过220亿美元。
MEMS传感器欧美日厂商唱主角
微型机电系统（MEMS）是多学科交叉的前沿性领域，涉及电子、机械、光学、物理学、化学、生物医学、材料、能源等工程学科，它是微电子和微机械的巧妙结合。中国传感器与物联网产业联盟常务副理事长郭源生在接受《中国电子报》记者采访时表示，经过十多年的创新与发展，特别是用于MEMS技术的工艺、装备水平的提高，对MEMS技术全面提升发挥了重要作用，使其日趋成熟并得到广泛应用，成为世界各国科技领域重点关注的创新成就和重大标志性技术之一。尤其是在以硅基材料为主体的敏感元器件与传感器中，该项技术工艺已日趋成熟并被广泛应用，且占据主导地位。“与传统传感器相比，MEMS传感器具有体积小、重量轻、产品设计结构灵活；精度高、稳定性和一致性好，利于规模化生产；集成度高、成本低、功耗低，符合物联网指标要求等特征。特别是随着5G技术的推广应用，对感知系统技术产品的规模化使用和归一化、智能化要求更加迫切，与MEMS传感器特征高度契合。因此，该产业市场前景非常广阔，成为企业、社会资金投资的主流技术和热点领域之一。”郭源生说。
过去十多年来，技术改进推动MEMS传感器性能不断提升，促使MEMS从传统领域向新兴领域发展，市场规模也取得快速增长。麦姆斯咨询的调研数据表明，2018年全球MEMS市场规模达到116亿美元。该公司CEO王懿告诉《中国电子报》记者，1980年到2000年的20年期间，MEMS主要应用在汽车电子领域，而在消费电子领域涉及较少。此后，随着消费类市场中的智能手机、平板电脑和可穿戴设备市场的兴起，消费电子应用已经成为MEMS市场发展的主要驱动力，该市场呈现爆发式增长，2018年占据MEMS传感器60%以上的市场份额。除了消费电子和汽车电子两大应用领域，MEMS传感器还在生物医疗、工业控制、航空航天、军事国防等领域发挥着重要作用。
王懿还表示，综观全球MEMS传感器市场，美国、欧洲和日本一直处于主导地位，在MEMS供应链中扮演关键角色。赛迪顾问给出的数字显示，2018年全球MEMS领域企业营收排名中，博通、博世、意法半导体和德州仪器排名前四位，四家公司2018年MEMS业务营收分别为102.7亿元、95.5亿元、52.8亿元和41.6亿元。
我国与国际先进水平差距明显
与全球相比，近些年中国MEMS市场增速一直高于全球市场增长水平，但是与集成电路类似，庞大的市场主要依靠进口，高端MEMS产品的国产化率不足10%。
赛迪顾问今年5月发布的《2019年中国MEMS传感器潜力市场暨细分领域本土优秀企业》白皮书显示，中国已经成为全球MEMS市场发展最快的地区，但在营业规模、技术水平、产品结构方面，与国外相比有明显差距。
王懿告诉《中国电子报》记者，中国MEMS传感器厂商多为新兴的无晶圆厂（Fabless）初创公司，技术上以跟随国外领先厂商为主，自身技术及产品性能还较弱。
汉威科技集团股份有限公司董事长任红军表达了同样的观点，他认为国内MEMS传感器无论从技术还是产业规模来看，相比较之下还有很大差距。赛迪顾问物联网产业研究中心分析师赵振越告诉记者，发达国家主要强在MEMS芯片和微机电制造领域，特别是在使用寿命和精度上优势明显。
“当今中国MEMS产业面临的最大问题是：缺乏开放、专业的MEMS规模化代工厂，无法解决众多MEMS设计公司的制造工艺问题。虽然传统的IC代工厂也开展了MEMS代工业务，但主要以压力传感器、MEMS麦克风、加速度计等成熟的低端产品为主，且产值较少，制造工艺水平与国际领先代工厂的差距明显。”王懿说。
不过，任红军表示，近几年国内科研院所、企业也在加大追赶步伐和力度，并取得较快进展。国内企业在MEMS品种上基本都有涉及。
5G/人工智能给MEMS提供巨大市场
未来，5G、人工智能、车联网、AR/VR等新应用场景将需要大量的传感器，并且对传感器的功耗、可靠性、智能化程度以及成本都提出了更高要求，而MEMS传感器无疑是“最佳选择”。任红军表示，未来，MEMS传感器前景广阔，将广泛普及应用于生产、生活各领域，技术上也会朝向多功能、集成化、智能化方向发展。
王懿指出，MEMS传感器将在5G时代大展宏图。他说，5G的革命将使连接变得前所未有的容易，这为数据的快速流动创造了机遇——海量传感器数据将在这条5G高速公路上快速穿行。为了使这些数据更有意义和价值，必须进行数据处理及融合，以便于智能设备的分析与应用。一个即将兴起的趋势便是边缘计算，它将MEMS传感器和人工智能融合，实现从简单的数据收集走向环境态势感知、应用意图预测。
赵振越用具体的数字说明5G时代MEMS的重要性，他说，MEMS的环行器和滤波器在5G的基站建设方面将会有海量的应用，只一个基站对射频MEMS的需求就超过300亿个；5G终端应用方面，以5G手机为例，滤波器从40个增加至70个，频带从15个增加至30个，接收机发射机滤波器从30个增加至75个，射频开关从10个增加至30个，所以5G是对射频MEMS的一个重大的需求机遇。
赵振越还给出了MEMS在人工智能领域的应用前景，他说，人工智能硬件领域只有两种：芯片和传感器。芯片相当于大脑，传感器则相当于感官，都是人工智能与万物建立联系的必备条件。人工智能时代数据是关键，MEMS传感器一方面感知外界，一方面不断采集大量数据，数据的精确度和高效的处理，是实现其潜在价值、推动降低成本，并为客户带来核心价值的关键。未来，人工智能需要大量的结合多传感器融合技术，高精度、低功耗、高安全性或内嵌人工智能算法的MEMS传感器，并且在很大程度上综合其他领域的发展，最直接的价值或将来自于自动驾驶领域。
延伸阅读：