近日，法國市場調(diào)查公司Yole Développement從市場和技術(shù)的角度分析了MEMS的全球前景，本文作簡單解讀，以饗讀者。

　　首先，MEMS作為半導(dǎo)體領(lǐng)域的重要分支，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互接口的賦能者。MEMS是包括在？m - mm范圍內(nèi)的半導(dǎo)體器件，包括微機(jī)電系統(tǒng)（micro-electro-mechanical systems，MEMS）麥克風(fēng)、MEMS加速度計(jì)、MEMS陀螺儀、MEMS壓力傳感器等。MEMS傳感器芯片由硅制成（前端制造），一般與ASIC芯片組裝，并采用一級封裝（后端制造）。二級封裝進(jìn)一步增加了電子器件、堅(jiān)固的外殼和連接器。在這個(gè)報(bào)告中，Yole只考慮了一級封裝的價(jià)值，而不是二級模塊的價(jià)值。當(dāng)然也有例外情況，Yole認(rèn)為，對于直接集成芯片的二級封裝應(yīng)用（汽車暖通空調(diào)或石油等），理論上等同于一級封裝價(jià)值。

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　　哪些MEMS市場最有前景？

　　據(jù)Yole的預(yù)計(jì)，2020-2026年MEMS終端市場將以7.2%的年復(fù)合增長率增長。其中，消費(fèi)領(lǐng)域是最大的MEMS應(yīng)用市場，約占全球 MEMS 收入的 60%，到2026年約有112.7億美元的市場。其次是汽車，汽車對MEMS的需求將從2020年的20.3億美元上升到28.6億美元。剩下的應(yīng)用市場還有工業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)療、電信、國防與航空航天等。

　　2020 年和 2026 年按終端用途劃分的 MEMS 銷售額

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　　從MEMS器件方面來看，Yole預(yù)計(jì)，整體MEMS器件市場在2020年至2026年將以7.2%的年復(fù)合增長率增長，到2026年全球MEMS器件市場空間將達(dá)到182億美元。在這其中，射頻MEMS器件占大頭，到2026年射頻MEMS器件大約有40.4億美元的市場空間，壓力MEMS器件大約是23.62億美元，慣性器件約有21.27億美元，麥克風(fēng)MEMS約是18.71億美元，然后是加速器、噴墨頭、光學(xué)、微型測輻射熱儀、陀螺儀、微流體等等。

　　2020 年和 2026 年按器件劃分的 MEMS 銷售額

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　　MEMS的增長可以通過新興技術(shù)和機(jī)遇來實(shí)現(xiàn)，其中一些值得注意的技術(shù)和機(jī)遇是可穿戴設(shè)備中的麥克風(fēng)和慣性 MEMS，尤其是 TWS耳機(jī)。MEMS微型揚(yáng)聲器，應(yīng)該首先在TWS入耳式設(shè)計(jì)中展示其優(yōu)勢，取代舊的電動或平衡電樞揚(yáng)聲器?；贛EMS的傳感器位移OIS。這可以取代首次在iPhone 12 Pro的相機(jī)模塊中使用的基于PCB的靈活傳感器移位。它也可能進(jìn)入其他手機(jī)或消費(fèi)設(shè)備中的其他相機(jī)模塊。

　　再者，Apple正在推動3D Audio，有可能會采用到Android設(shè)備，這或許會導(dǎo)致對IMU的需求激增。PMUT設(shè)備用于超聲波指紋識別，還可用作智能手機(jī)和汽車中物理按鈕和觸覺的替代品。CMUT 設(shè)備對于接近 PoC 的低成本超聲成像的消費(fèi)化也非常有希望。

　　另外，空氣質(zhì)量檢測等也成為用戶關(guān)心的地方，氣體傳感器和環(huán)境組合有助于監(jiān)測用戶周圍的室內(nèi)和室外空氣質(zhì)量。隨著用于AR/VR和LIDAR應(yīng)用的光學(xué)MEMS（微鏡）的興起，壓電MEMS 是具有增長潛力的設(shè)備。Yole指出，ICE（內(nèi)燃機(jī)）汽車的數(shù)量正在減少，這對于正在開發(fā)汽車壓力傳感器業(yè)務(wù)的MEMS供應(yīng)商來說應(yīng)該是值得關(guān)注的。

　　MEMS玩家中誰的增長率最大？

　　現(xiàn)在的頂級 MEMS 廠商是 Bosch、Broadcom、Qorvo、STMicroelectronics、德州儀器、Goermicro （Goertek）、HP、Knowles、TDK 和 Infineon等等。值得一提的是，英飛凌以收購恩智浦而躋身前十行列，國內(nèi)的歌爾繼2019年首次躋身前十后，在2020年MEMS廠商營收排名中升至第六位。

　　2020年MEMS制造商收入排名（$millions）

　　今年Yole還統(tǒng)計(jì)了相比2019年，增長率最高的前30名玩家。一個(gè)有意思的現(xiàn)象是，在所有這30名中，我們看到有很一些新的MEMS企業(yè)因?yàn)檩^高的增長率而登榜。總體來看，RF MEMS公司的MEMS業(yè)務(wù)增長最大，其次是熱成像和麥克風(fēng)。

　　前30名MEMS玩家2020年的增長率排名

　　（來源：Yole Développement）

　　因疫情受益最大的當(dāng)屬Guide IR、FLIR Systems，以及出售微輻射熱計(jì)的Lynred和出售熱電堆的Melexis，由于市場對體溫檢測的需求增加，這幾家企業(yè)從中獲利。GUIDE IR這家公司以331%的年同比增長率位居第一，F(xiàn)LIR System同比增長24%，Melexis同比增長了21%，Lynred同比增長15%。獲利的還有Amphenol，同比增長了11%，他們主要是由于呼吸終端系統(tǒng)（如呼吸機(jī)和CPAP機(jī)）對壓力MEMS的需求增長。

　　射頻MEMS公司去年的增長依舊強(qiáng)勁，Qorvo和博通去年為5G部署了高可靠性的RF MEMS濾波器。其中Qorvo的年增長率比博通還要高，達(dá)到37%，而博通是20%。

　　SiTime正在繼續(xù)大力推動用其基于MEMS 的計(jì)時(shí)產(chǎn)品取代傳統(tǒng)的石英計(jì)時(shí)解決方案。2020年?duì)I收同比增長了38%。

　　瑞聲科技（AAC）和歌爾微電子 （Goertek） 從的MEMS麥克風(fēng)需求環(huán)境中獲益。15年來，MEMS麥克風(fēng)領(lǐng)頭羊樓氏電子首次被歌爾微取代。瑞盛科技的年增長率為26%，歌爾同比增長了18%。

　　我們都知道，2020年上半年汽車需求疲軟，MEMS也受到了影響，但下半年消費(fèi)和汽車需求的大幅回升，也使得博世、意法半導(dǎo)體和TDK等同時(shí)從事消費(fèi)類和汽車業(yè)務(wù)的公司能夠抵消來自汽車行業(yè)的潛在負(fù)面影響。其中博世同比增長7%，ST和TDK同比增長1%。

　　MEMS公司分為IDM、fabless和Foundry三類，與半導(dǎo)體類似。因此，MEMS代工廠的存在也是不可或缺的。

　　瑞典的Silex Microsystems 是頂級的 MEMS 代工廠，Teledyne DALSA 位居第二，索尼位居第三。臺積電位居第4位，X-Fab位居第5位。除索尼外，羅姆在日本企業(yè)中排名第13位。

　　2020 年 MEMS 代工公司銷售排名

　　（來源：Yole Développement）

　　MEMS技術(shù)的發(fā)展趨勢

　　作為一種技術(shù)趨勢，MEMS傳感器和執(zhí)行器不斷致力于縮小尺寸、降低成本和提高性能，并正在轉(zhuǎn)向以異構(gòu)功能集成為關(guān)鍵的系統(tǒng)化。從前端制造到封裝、模塊和系統(tǒng)集成，整個(gè)供應(yīng)鏈都朝著混合能力的方向發(fā)展。

　　（來源：Yole Développement）

　　而向系統(tǒng)級方法的轉(zhuǎn)變以及在同一外殼中使用不同材料和工藝的不同組件（如 MEMS、ASIC、天線和電源）的集成，正在創(chuàng)造對更復(fù)雜的 SiP 技術(shù)的需求，其目標(biāo)是提高系統(tǒng)級性能并降低整體功耗。

　　Yole還觀察到，PiezoMEMS制造技術(shù)正在不斷發(fā)展。PiezoMEMS系列產(chǎn)品包括包括噴墨頭、BAW、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、光學(xué)微機(jī)電系統(tǒng)、微機(jī)電自動聚焦等傳感器和驅(qū)動器。piezoMEMS制造的經(jīng)驗(yàn)正在增加，在PVD行業(yè)中，濺射技術(shù)正成為首選的沉積技術(shù)。

　　此外，MEMS傳感器供應(yīng)商在將MEMS傳感器與AI、ML（機(jī)器學(xué)習(xí)）、DL（深度學(xué)習(xí)）等相結(jié)合的應(yīng)用中，這些領(lǐng)域新的增長機(jī)會，以期突破商品化，完善價(jià)值鏈。顯然，廠商們正在打造一條將MEMS傳感器與邊緣（或云）上的 AI/ML/DL 相結(jié)合的應(yīng)用程序。

　　MEMS傳感器的演變

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　　MEMS有著悠久的歷史，并不斷發(fā)展。隨著傳感器變得更加智能化，未來將是一個(gè)令人興奮的發(fā)展加速時(shí)期。從幾十年前的第一個(gè)圖像傳感器到現(xiàn)在的氣體傳感器，傳感器的能力一直在不斷發(fā)展。消費(fèi)者/移動/物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的下一個(gè)維度將是增加更多的感官。我們還沒有看到味覺傳感器，但情感感應(yīng)已經(jīng)出現(xiàn)了。讓我們靜待MEMS的下一步發(fā)展。