MEMS感測市場,美 日 德企佔主導地位

2021-09-23 12:52:08 字數 3510 閱讀 1810

隨著科技的進步及產業鏈的完善,感測器的多元化應用推動物聯網各垂直細分行業格局形成,例如工業、汽車電子、智慧型農業、智慧型家居、機械人等等。據麥肯錫報告**,到2023年,物聯網將每年為全球經濟帶來高達3.9萬億~11.1萬億美元的影響力。未來每一種感測器或許都將帶動乙個數以百億、千億的產業。

其中mems的全稱是微型電子機械系統(micro electromechanical system),利用傳統的半導體工藝和材料,集微感測器、微執行器、微機械機構、訊號處理和控制電路、高效能電子整合器件、介面、通訊和電源等於一體的微型器件或系統。這種小體積、低成本、整合化、智慧型化感測系統是未來感測器的發展方向,也是物聯網的核心。

智慧型硬體的心臟前景到底有多大?

物聯網的系統架構一般由感知層、傳輸層和應用層組成。感知層主要由感測器、微處理器和無線通訊收發器等組成。感測器處於整個物聯網的最底層,是資料採集的入口,物聯網的「心臟」,將迎來巨大的發展空間。

根據bccresearch的資料,2023年全球感測器市場規模為1019億美元,預計2016-2023年的復合增長率為11%,到2023年將達到1906億美元,感測器的市場空間極為廣闊。近年來,國內感測器市場持續快速增長,2023年中國感測器市場規模為1200億元左右,中投顧問產業研究中心**未來5年感測器復合年增長率為9.5%,2023年感測器市場規模將突破1800億元。

麥肯錫報告指出,到2023年,物聯網帶來的經濟效益將在2.7萬億到6.2萬億美元之間。其中感測器作為資料採集的入口,物聯網的「心臟」,將迎來巨大的發展空間。市場研究公司ihs的資料顯示,在2015-2023年之間,智慧型硬體以14.4%的年復合成長率推動mems市場成長。

美/日/德企主導感測器市場

目前全球感測器市場主要由美國、日本、德國的幾家龍頭公司主導。2023年美國、日本、德國佔據近60%的市場份額。2023年,全球感測器市場規模達1260億美元,同比增長20%左右。美國、日本、德國及中國合計佔據全球感測器市場份額的72%,其中中國佔比約11%。

博世、意法半導體、霍尼韋爾、飛思卡爾、日立等傳統的電子行業巨頭,都把感測器作為未來業務的主要增長點。中國感測器市場中70%左右的份額被這些意法半導體、飛思卡爾等外資企業佔據。中國本土企業市場份額較小,具有代表性的企業有漢威電子、大立科技、華工科技等。

在全球消費類慣性感測器(加速度計+陀螺儀)市場,意法半導體處於市場領導者的地位,2023年,佔據41%的市場份額。旭化成微電子、應美盛、博世緊隨其後,這四家慣性感測器廠商佔據了75%的市場份額。

磁力計(3軸電子羅盤)與6軸電子羅盤(磁力計+加速度計)因為具備較強的定位功能而廣泛應用於以智慧型手機為代表的消費類產品。其中日本旭化成微電子長期穩居龍頭位置,2023年在智慧型手機領域的電子羅盤的市場份額高達81%。

mems麥克風是mems最為成功的感測器之一,在消費電子、汽車、醫療等領域廣泛的應用。目前幾乎每部智慧型手機至少使用乙個mems麥克風,高階的智慧型手機甚至使用三個麥克風,分別用於語音採集、噪音消除、改善語音識別,而iphone6s已經採用了4個mems麥克風。在物聯網的時代,大量的物聯網裝置也將使用mems麥克風。

樓氏電子是mems麥克風領域的領導者,2023年銷售額為4.946億美元,佔比高達59%。國內mems麥克風廠商瑞聲科技和歌爾股份緊隨其後,兩者佔據20%的市場份額。

而mems壓力感測器行業較為分散,全球大概有50多家**商,並沒有處於絕對領導地位的廠商。國外主要的廠商包括bosch、denso、sensata、gesensing、freescale、msi、st、vti、omron、tdk-epc、memscap、firstrate等;國內廠商主要有敏芯微電子、北京青鳥元芯等。

國內感測器產業面臨四方面的挑戰:

1.創新能力弱:感測器在高精度、高敏感度分析、成分分析和特殊應用的高階方面與國外差距巨大,中高檔感測器產品幾乎100%從國外進口,90%晶元依賴國外。國內缺乏對新原理、新器件和新材料感測器的研發和產業化能力。

2.關鍵技術尚未突破:設計技術、封裝技術、裝備技術等方面都存在較大差距。國內尚無一套有自主智財權的感測器設計軟體,國產感測器可靠性比國外同類產品低1-2個數量級,感測器封裝尚未形成系列、標準和統一介面。感測器工藝裝備研發與生產被國外壟斷。

3.產業結構不合理:品種、規格、系列不全,技術指標不高,國內感測器產品往往形不成系列。產品在測量精度、溫度特性、響應時間、穩定性、可靠性等指標與國外也有相當大的差距。

4.企業能力弱:我國感測器企業95%以上屬小型企業,規模小、研發能力弱、規模效益差。從目前市場份額和市場競爭力指數來看,外資企業仍佔據較大的優勢。

目前我國感測器企業正努力追趕國外企業,並出現區域的感測器企業集群,企業主要集中在長三角地區,並逐漸形成以北京、上海、南京、深圳、瀋陽和西安等中心城市為主的區域空間布局。

長三角區域:以上海、無錫、南京為中心。逐漸形成包括熱敏、磁敏、影象、稱重、光電、溫度、氣敏等較為完備的感測器生產體系及產業配套。珠三角區域:以深圳中心城市為主。由附近中小城市的外資企業組成以熱敏、磁敏、超聲波、稱重為主的感測器產業體系。東北地區:以瀋陽、長春、哈爾濱為主。主要生產mems力敏感測器、氣敏感測器、溼敏感測器。京津區域:主要以高校為主。從事新型感測器的研發,在某些領域填補國內空白。北京已建立微公尺/奈米國家重點實驗室。中部地區:以鄭州、武漢、太原為主。產學研緊密結合的模式,在ptc/ntc熱敏電阻、感應式數字液位感測器和氣體感測器等產業方面發展態勢良好。

未來感測器的重要應用方向

從感測器種類來看,流量感測器、壓力感測器、溫度感測器佔據最大的市場份額,分別佔21%、19%、14%。從應用領域來看,工業、汽車電子、通訊電子、消費電子四部分是感測器最大的市場。國內工業和汽車電子產品領域的感測器佔比約42%左右,而發展最快的是汽車電子和通訊電子應用市場。

智慧型汽車和無人駕駛是驅動mems感測器發展的重要動力。在智慧型汽車時代,將會使用大量的mems運動感測器實現主動安全技術:語音將成為人與智慧型汽車的重要互動方式,mems麥克風將迎來發展新機遇。自動駕駛技術的興起,進一步推動了mems感測器進入汽車。汽車行業佔據整個mems市場份額超過30%,2023年全球汽車mems行業營收為37.3億美元。根據yole的**,未來六年,全球汽車mems市場預計將以4.2%的復合年增長率穩步增長。

mems整個產業鏈複雜,涉及的廠商眾多;中國的設計、製造、封裝測試廠商都在積極布局mems,已形成完整mems的產業鏈。

mems器件市場主要被歐美廠商佔據,營收前三十名的只有****廠商,生產mems麥克風的瑞聲科技、歌爾股份排在20和26位,營收分別為1.4億和0.84億美元。但瑞聲科技和歌爾股份是mems麥克風的主要**商,在全球mems麥克風市場具有重要地位,已進入蘋果**鏈。因此,在某些細分市場,國內廠商具有發展空間。國內的美新半導體、深迪半導體、敏芯微電子、蘇州明皜也在積極的發展mems感測器,有望享受萬物互聯時代的mems感測器盛宴。

2023年,全球mems代工市場規模為6.86億美元,在2015-2023年間以3.7%復合增長率增長,預計到2023年可以達到8.6億美元。全球mems代工市場的增長主要由fabless商業模式的廠商驅動的,比如樓氏電子、英美盛、歌爾股份等。

mems智慧型感測器將在可穿戴裝置、遊戲機、機械人等領域有廣闊的發展空間,在醫療、家電、農業、建築物狀態監控等領域都會有廣泛的應用。到2023年全球mems市場將達到200億美元,mems已進入到高速發展時期,智慧型硬體和智慧型汽車將推動mems感測器快速發展,在環境監測、醫療保健等領域也將廣泛應用。

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