mems传感器知多少?这篇文章让你看懂整个市场!

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微机电系统,简称MEMS传感器,是将微电路与微机械按照特定功能要求集成于芯片上的装置,其尺寸一般处于毫米或微米量级。MEMS技术融合了半导体技术中的光刻、腐蚀、薄膜等成熟技术和材料,故在制造技术层面,MEMS的基本制造技术已经相当成熟。然而,MEMS技术更倾向于专注于超精密机械制造,并且需要涵盖微电子、材料科学、力学、化学以及机械工程等多个学科领域。微机电系统所具备的优势包括:体积小巧、重量轻盈、能耗较低、耐用性出色、价格亲民以及性能稳定。

随着智能化电子产品的持续涌现,物联网智能终端及整机产品制造市场的稳定增长,对传感器提出了更严格的要求,包括小型化、智能化、低功耗、高集成度、大规模量产以及低成本。在这样的市场需求下,MEMS传感器凭借其优势,近年来在技术和产量上都实现了迅猛发展。

MEMS传感器已被广泛应用于我们日常使用的各种设备之中开元棋官方正版下载,数量高达百万级别。在智能手机领域,这些传感器不仅提升了声音的音质,还实现了场景的智能切换、手势的精准识别、方向的准确定位,同时还包括了温度、压力和湿度等传感器的功能。

在汽车领域,MEMS传感器通过配合气囊碰撞传感器、胎压监测系统(TPMS)以及车辆稳定性控制技术,有效提升了车辆的整体性能。

在医疗科学领域,借助MEMS传感器的技术,我们成功研发了小巧的胰岛素注射泵,同时,心脏搭桥手术和人工细胞组织移植也实现了从理论走向实践,成为现实中的有效治疗方法。

在可穿戴设备中,MEMS传感器能够执行运动轨迹的追踪以及心跳频率的测定等功能;在城市建设方面,这类传感器有助于对基础设施的稳固性进行监控,并构建出充满活力的反馈机制……。目前,MEMS传感器已被广泛地融入汽车电子系统、智能家居以及智能电网等物联网应用之中。

IHS MEMS及传感器业务总监Jérémie Bouchaud提到,在未来5至10年间,智能手机和平板电脑将持续作为MEMS技术的核心应用。同时,MEMS技术的应用范围将逐步拓宽,涵盖新兴的可穿戴设备、配备百余MEMS传感器的汽车电子系统,以及与日常生活紧密相连的智能家居和智能城市建设,这些都是极具潜力的市场领域。

我们相信可穿戴设备将有所应用,但占比相对较低,目前尚不足10%,预计在短期内这一比例不会超过智能手机应用。在汽车领域,MEMS传感器的应用将持续增长,因为高端车型中已发现配备超过一百个MEMS传感器,这表明汽车将成为未来可拓展应用的重要领域。关于物联网,我深信其在MEMS传感器领域的应用前景广阔。他表示,这一点不容忽视。

在手持终端应用这一领域,Jérémie预言,将涌现众多新型传感器,诸如指纹识别传感器、监测环境参数(如湿度、气体、紫外线)的传感器、关注健康指标(如脉搏、血氧)的传感器,以及热成像传感器等。同时,MEMS麦克风、运动传感器(包括加速计、磁力计、陀螺仪、压力传感器)以及多种类型的运动传感器组合,在市场上均展现出良好的成长势头。

近年来,MEMS市场呈现出快速发展的态势,并逐步形成了多样化的格局。这表现在出货量单位数的上升,同时平均售价也在快速下滑;传统制造商与新兴的无晶圆MEMS制造商之间的竞争日益激烈;新型MEMS制造工艺和技术的涌现;以及行业内的多起并购事件等方面。通过持续的技术革新和业务多元化,借助稳定可靠的批量生产供应链以及强大的合作伙伴关系,MEMS器件和传感器制造商将促进物联网市场的扩张。在亚太等区域市场,必须充分考虑地区经济的特点,只有这样,才能开发出符合需求的产品,并实施适宜的支持策略。Jérémie Bouchaud如是说。

近期,MEMS领域内材料应用正逐渐被非硅材料所取代,学术界的研究人员已开始集中精力研究聚合物和纸基微型器件的制造。此类材料制成的器件,不仅符合环保要求,而且生产过程简便,成本也相对较低。与硅材料相比,这些材料显著降低了研发经费的需求。众多聚合物及纸基微型器件的革新趋势均聚焦于医疗领域,而在此领域,生物相容性以及材料的柔韧性构成了不可或缺的基本条件。

纸基与聚合物微型器件在功能与性能方面的探索尚在初级阶段,相应的生产设备也尚未完善。此类新技术的成熟及商业化进程,预计将超过十年。因此,针对硅基微型器件的研究,仍需进行大量创新,否则将面临发展的停滞不前。

MEMS传感器中国市场状况

我国是全球最大的电子产品制造中心,其消耗了全球约四分之一的MEMS元件,这一事实吸引了全世界的关注。目前观察,我国众多MEMS和传感器产品尚需依赖外部引进。2015年,在全球前五十家MEMS供应商中,我国企业仅占三家,分别是瑞声科技(AAC)、歌尔声学(Goertek)、共达电声(Gettop)以及美新半导体(MEMSIC)。

尽管AAC和Goertek在排名上略有优势,但它们主要依赖采购英飞凌的裸片来制造MEMS麦克风。然而,近年来,我国对MEMS惯性传感器的研发热情高涨,且这一趋势主要集中在国内一流的研究机构。清华大学、北京大学、中国科学院以及电子26所等机构,以及众多归国人才,共同催生了美新半导体、苏州敏芯微电子、深迪半导体(上海)有限公司等MEMS传感器企业的崛起。与此同时,我国MEMS产业生态系统正逐步走向成熟,涵盖了从研发、开发、设计、代工、封测到应用的整个产业链。上海、苏州、无锡等地纷纷建立了研发中心。

这些MEMS企业尽管出货量不高,但在低端消费市场领域,它们已经展现出了不俗的竞争力。例如,MEMS麦克风供应商AAC和Goertek,它们通过收购英飞凌的MEMS及ASIC芯片,并自行进行封装。美新(MEMSIC)公司生产的加速度计与磁力计,深迪(Senodia)公司推出的磁力计与陀螺仪,明皜(MiraMEMS)的加速度计、磁力计以及6轴电子罗盘,矽睿(QST)的加速度计和磁力计。

MEMS传感器在消费领域的应用已从高端市场逐渐渗透至部分低端智能手机和可穿戴设备,这一领域的市场潜力巨大。鉴于我国MEMS公司与国际大型企业间的技术差距,未来我国企业将主要聚焦于低端消费级MEMS市场,并在这些对技术要求不高的领域展现出强劲的竞争力。

MEMS技术的前期研发投入巨大,耗时较长,且产品种类繁多,因此MEMS器件的盈利性较低。这些企业要么需要在低端消费市场竞争中取得优势,要么通过技术积累最终被如歌尔声学等企业收购。

全球十大MEMS厂商

下面,小编将为您逐一列举全球范围内排名前十的MEMS传感器制造商及其主要产品系列(信息来源于网络搜集):

Top 10:Panasonic(松下)

松下电器,其官方名称为Panasonic株式会社,亦即日语中的パナソニック株式会社,亦或是Panasonic Corporation。该公司乃日本国内规模最大的电机制造企业,同时亦位列日本前八大电机企业之列,包括松下电器、索尼、夏普、NEC、富士通、日立、东芝以及三菱电机。其总部设在日本大阪府的门真市。

松下,其名称在中文中被称为“松下”,最初名为“National”,自1986年起逐步更名为“Panasonic”,并于2008年10月1日起正式统一使用“Panasonic”这一名称。该品牌由日本松下电器产业株式会社创立于1918年,创始人松下幸之助。经过多年的发展,松下品牌的产品线已涵盖家电、数码视听电子、办公设备以及航空等多个领域,其声誉遍布全球。

松下集团是一家跨国电子企业,致力于各类电器产品的制造与销售。1978年,我国领导人莅临松下日本电视机工厂参观。在双方的交流中,松下创始人松下幸之助郑重表示,愿意为我国的发展作出贡献。此后,松下集团正式迈出了进军中国市场的第一步。松下集团近年来专注于产品的对外销售及与我国工厂的技术交流合作,并在1987年成功建立了首个合资企业。截至目前,该集团在我国的发展业务已涵盖研发、生产、销售、售后服务、物流运输、市场营销等多个领域。

松下电器半导体有限公司,即Panasonic Semiconductor Solutions Co., Ltd.,作为全球半导体领域的领军企业,不仅提供卓越的半导体产品,还致力于开发先进的半导体解决方案及软件。

相关产品包括MEMS陀螺仪传感器型号EWTS8RK以及EWTS8RN。

Top9:Denso(电装)

1949年12月,电装株式会社(株式会社デンソー,DENSO CORPORATION)从丰田汽车工业株式会社的众多零部件工厂中脱颖而出,实现了从丰田集团的独立。这家新成立的公司,以1500万日元的注册资本和1445名员工的阵容,在爱知县刈谷市设立了“日本株式会社电装”开元ky888棋牌官网版,并正式开启了其运营之旅。现在,该集团已成为日本国内位居首位的、世界领先的汽车零部件供应企业,并在全球30余个国家和地区设立了184家分支机构,截至2014年3月31日,集团拥有员工总数139,842名。

电装DENSO CORPORATION作为一家知名企业,位居世界汽车零部件及系统的供应领域之巅。该公司不仅是全球范围内提供顶尖汽车技术、系统与零部件的供应商,而且在环境保护、发动机管理、车身电子产品、驾驶控制与安全、信息和通讯等多个领域,均已成为众多全球主要整车生产商信赖的合作伙伴。电装公司供应各类丰富产品及周到的售后服务,涵盖汽车空调与供暖系统、电子自动化及电子控制设备、燃油管理解决方案、散热器、火花塞、组合仪表、过滤器、工业机器人、电信设备以及信息处理工具。

电装(中国)投资有限公司,作为电装在中国地区的总负责公司,其成立时间可追溯至2003年。

Top8:Invensense(应美盛)

Invensense公司于2003年6月正式成立,其总部设在美国的Sunnyvale市。该公司在台岛设有测试工厂,并且在台岛、韩国、日本以及迪拜等地均设立了业务机构和应用支持服务点。其主要生产的产品类型是运动感应追踪组件。投资方阵容强大,囊括了Artiman Ventures、Partech International、Sierra Ventures以及高通等知名机构。

InvenSense作为智能运动处理领域的开拓者、全球行业内的领军企业,推动了运动感应技术在消费电子领域的广泛应用。该公司专注于满足便携式消费电子产品市场的需求,率先研发出多轴角速度陀螺仪。2006年,InvenSense推出了全球首个高性能的双轴陀螺仪;紧接着在2007年,该公司又研发出了适用于CE应用的行业中最小巧的双轴陀螺仪。

Invensense具备四项独特技术优势:其专利的Nasiri-Fabrication制程技术,领先的MEMS陀螺仪设计,所提供的传感器信号处理方案,以及支撑公司运动处理平台运作的核心融合算法技术,这些技术共同构成了其混合信号电路系统;此外,还有公司自有的运动处理数据库和运动感测应用软件方案。

相关产品包括:六轴重力加速度智能传感器芯片系列,具体型号有MPU-6050、MPU-6000、MPU-6555、MPU-6500以及ICM-20608。

楼氏电子,一家知名企业,其名响彻业界。

楼氏电子,成立于1946年,是一家专注于开发面向助听器及其他电子设备市场的创新产品和部件的技术企业。该公司总部设在美国伊利诺伊州的艾塔斯卡,拥有员工逾万名,分支机构遍布全球37个国家,其中包括欧洲、亚洲和北美的设计研发中心。自1974年起,公司在亚洲展开生产活动,同时在中国与马来西亚成功设立了全球领先的制造基地。

楼氏电子在微声设备、特种组件等领域占据市场领先地位,并作为全球供应商服务于移动通讯、消费电子、医疗科技、军事/空间以及其他工业终端市场。公司致力于提供精确且可靠的产品,涵盖助听器元件、MEMs麦克风、扬声器、受话器、传感器、电容器、振荡器等多种产品。

相关产品:表面贴装MEMs SPH0641LM4H-1

Top6:Qorvo

RF Micro Devices公司及TriQuint半导体宣布,于2014年9月28日之前,两家公司以同等身份合并,控股公司将命名为Qorvo,Inc.。此外,双方还将推出全新的Qorvo品牌标识和股票代码,并在合并完成后立刻启用。

TriQuint半导体公司自1985年成立以来,一直致力于为全球范围内的众多通信、国防和航空航天企业,提供前沿的射频技术解决方案以及专业的代工服务,稳居该行业全球领先地位。TriQuint公司拥有行业内最为全面的技术阵容,其研发实力在业界享有盛誉,同时在大规模制造技术方面也具备显著优势。该公司运用砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、表面声波(SAW)以及体声波(BAW)等先进技术,生产出众多标准和定制化的产品。

RFMD是一家在全球范围内处于领先地位,专注于设计和制造高性能射频解决方案的企业。该公司的产品助力全球移动化进程,强化了通信连接的效能,并满足了移动设备、无线基础设施、无线局域网(WLAN或Wi-Fi)、有线电视(CATV)/宽带、智能能源/先进计量基础设施(AMI)以及航空航天和国防市场对于先进功能的广泛需求。RFMD的半导体技术多元化以及其在射频系统领域的专业能力得到了业界的广泛认可,该公司的产品和服务在全球范围内被众多领先的移动设备、客户端设备以及通信设备供应商视为首选合作伙伴。

Qorvo 汇聚了RFMD与TriQuint的科技实力、团队丰富经验和智力资产,成为全球范围内在移动通信、基础设施建设以及国防应用等领域提供可扩展且灵活射频解决方案的领军企业。

2016年,Qorvo公司成功并购了专注于超低功耗、短程射频通信技术的GreenPeak Technologies公司。

相关产品: BAW和SAW滤波器 890084

Top5:Hewlett Packard(惠普)

惠普研发有限合伙公司,即Hewlett-Packard Development Company,其总部设在美国加州的帕罗奥多。该公司是一家在全球范围内运营的信息技术企业,其主要的竞争对手包括IBM和戴尔。在业务领域,惠普研发有限合伙公司主要聚焦于台式机、服务器、笔记本电脑、打印机、数字视频、软件开发以及计算机与信息服务等方面。2002年收购了美国著名的电脑公司康柏电脑公司。

威廉·休利特和大卫·帕卡德,这两位毕业于斯坦福大学的校友,在1939年共同创立了惠普公司。他们选择在加州帕罗奥多自家车库的地方开始了创业之路,因此公司被誉为“车库创业”的典范。值得一提的是,那个车库至今仍被保留,并被指定为加州政府的古迹。

2014年10月6日,惠普发布声明,宣布将企业拆分成两家独立的上市公司,其中个人电脑和打印机业务将独立运营,继续使用HP品牌,而企业服务部分则划分为惠普商务(HP Enterprise)。这一分拆工作预计将在2015年全部完成。前HP首席执行官Meg Whitman转任为惠普商务的首席执行官,而Pat Russo则接任了董事长的职位;在原有HP公司中,Dion Weisle被任命为首席执行官,而Meg Whitman则担任了董事长的职务。

惠普的打印机市场表现强劲,其喷墨打印机中的MEMS热激励器销量亦水涨船高,故而在此细分市场中,惠普的营业收入亦颇为可观。

相关产品:基于极速独立供墨系统的喷墨打印头。

Top4:Avago Technologies(安华高)

1999年,安华高科技公司从HP独立出来,成为一家专注于设计、研发并广泛向全球客户供应各类模拟半导体设备的供应商。该公司总部分别位于美国加州的圣何塞以及新加坡。Avago Technologies公司供应各类模拟、混合信号及光电器件和子系统,这些产品涵盖了光电类产品、射频/微波器件以及企业级ASIC等三大主要类别。

产品种类繁多,涵盖无线通讯、有线基础设施建设、工业及汽车电子、以及消费电子和电脑周边设备等多个领域,共计约6500款产品。这些产品在无线通信、有线基础设施、工业和汽车电子产品、消费品与计算机外围设备等四大目标市场均有广泛应用,可用于制造移动电话、家用电器、数据联网与电信设备、企业级存储与服务器、发电及可再生能源系统、工厂自动化设备、显示器、光学鼠标和打印机等。

2013年,Avago公司以66亿美元的价格完成了对LSI公司的收购,从而成为企业级存储领域的新成员。到了2015年,安华高科技公司通过现金和股票的组合,总计投入约370亿美元,成功收购了博通公司。这一并购交易在芯片行业的历史上堪称规模最大。随后,安华高科技有限公司宣布将正式更名为博通有限公司。

相关产品:体声波(BAW)滤波器ACPF-7241

Top3:Texas Instruments(德州仪器)

德州仪器,亦称TI,是一家设于美国德克萨斯州达拉斯的知名跨国企业,自1951年成立以来,以其在半导体及计算机技术领域的研发、生产和销售而享誉全球。公司专注于数字信号处理和模拟电路的研究、生产与销售业务。此外,德州仪器在全球25个国家设有制造、设计和销售分支机构。德州仪器位居全球半导体制造商第三,紧随英特尔和三星之后;在移动电话芯片供应领域,它排名第二,稍逊于高通;此外,它还是全球最大的数字信号处理器(DSPs)和模拟半导体组件生产商,其产品线还涵盖了计算器、微控制器和多核处理器。

2011年,德州仪器完成了对美国国家半导体(National Semiconductor)的收购,从而拥有了约45000种模拟电路产品以及客户设计工具的投资组合,这一举措使得TI成为了全球最大的模拟电路元器件生产商。在移动反射数字光处理设备的MEMS销售领域,德州仪器表现尤为出色。

相关产品:基于MEMS的TI TI DLP Pico

Top2:位居第二的企业是STmicroelectronics,即我们熟知的意法半导体公司。

意法半导体集团是由意大利的Società Generale Semiconduttori (SGS) Microelettronica和法国汤姆逊(Thomson)公司的半导体部门Thomson Semiconducteurs在1987年合并而成的。自1998年5月汤姆逊公司撤出股份之后,SGS-THOMSON改名为意法半导体 (STMicroelectronics),并且其总部设在了瑞士的日内瓦。

意法公司的销售收入在半导体行业的第七大快速增长领域内分布相当均匀,其中,通信领域贡献了35%的销售额,消费领域占比17%,计算机领域占16%,汽车领域和工业领域各占16%,这些领域在2007年的销售收入中分别占据了相应的比例。意法半导体坐拥全球最为卓越的产品线,其中不仅包含了知识产权价值较高的专用型产品,还涵盖了众多领域的创新成果,诸如分立元件、高性能微控制器、安全智能卡芯片以及微机电系统(MEMS)器件等。

意法半导体已宣布,将与英特尔及Francisco Partners共同出资,设立一家全新的半导体企业。这家名为Numonyx的公司将专注于为消费电子产品和工业设备提供非易失性存储器解决方案。

自2001年开始,意法半导体公司开始涉足微机电系统的研发领域,这一阶段的研发工作主要在位于Castelletto的工厂进行。然而,到了2006年6月,该工厂关闭,随后微机电系统的研发活动转移到了位于Agrate的主要生产基地。

意法半导体的传感器产品线涵盖了多种类型,其中包括微机电传感器(MEMS),这一类别又细分为加速度计、陀螺仪、数字罗盘、惯性模块、压力传感器、湿度传感器以及麦克风;此外,还有智能传感器、Sensor Hub、温度传感器和触摸传感器等产品。

相关产品包括6轴MEMS惯性传感器模块LSM6DSL以及LSM6DSM。

Top1:Robert Bosch(罗伯特·博世)

罗伯特·博世有限公司,这家跨国电子工程企业,其总部坐落于德国的格尔林根。该公司由罗伯特·博世在1886年创立。在德国,博世是规模庞大的工业企业之一,其业务范围涵盖了汽车技术、工业技术,以及消费品和建筑技术等多个领域。1886年,罗伯特·博世先生正值25岁青春年华,在斯图加特创立公司之际,便将企业定位为一家专注于精密机械和电气工程领域的工厂。

1909年,博世踏入我国市场,致力于汽车零部件及售后市场产品的生产与销售,同时涉及工业传动与控制技术、包装技术、电动工具、安防及通讯系统、热力技术以及家用电器的领域。到了2014年,博世在我国运营着62家子公司,其总销售额高达521亿人民币。

博世MEMS传感器针对可穿戴设备、物联网等新兴领域,将按照产品的整合度和功率特性来规划产品线。这些产品线包括:适用于传感器节点的高整合度/高功率型MEMS传感器,适用于穿戴式设备的高整合度/低功率型,以及用于物联网标签的单元件/高功率型,还有用于智慧开关的单元件/高功率型。在这些产品中,高整合型传感器从3轴扩展到6轴,甚至达到9轴,而功率的高低则与是否具备无线通讯功能紧密相关。

相关产品:高智能传感器解决方案BHV250和BHV160

全球排名前十的MEMS企业占据了市场的主要份额,这些企业可以被划分为两大阵营:“雄心勃勃的强者”以及“艰难前行的巨头”。其中,“雄心勃勃的强者”涵盖了博世、InvenSense、Avago以及Qorvo等公司。博世公司值得关注,它是目前全球前三十强中唯一一家同时涉足汽车和消费电子领域的MEMS企业,并且具备研发与生产两方面的能力。“困境中的行业巨头”如意法半导体、惠普、德州仪器、佳能、楼氏电子、电装和松下等,正积极寻求有效的增长动力。此外,特别需要指出的是,诸如Qorvo和英飞凌(Infineon)等一些企业,它们在未来的发展中具备显著潜力,有望成长为行业中的“悍将”或是“巨头”。

总结:

MEMS传感器相较于传统传感器,展现出诸多显著优势,因此被广泛应用于消费电子、医疗保健以及汽车工业等多个领域。

MEMS传感器行业品种繁多,数量超过上万种,导致研发成本高昂。在这样的背景下,单一品种的销量难以实现大规模增长,因此,只有规模较大的企业才有可能实现盈利。

MEMS传感器被广泛应用于消费电子产品、汽车制造、医疗健康、机器人与自动化产业、太空卫星、运载火箭以及航空航天设备等多个领域,特别是消费类电子产品,它已经成为MEMS传感器应用最为广泛的领域。

汽车行业中的MEMS传感器前十大供应商所占据的市场份额高达近94%,集中度相当高。这主要是因为汽车对安全性能的要求极为严格,能够满足这一要求的厂商寥寥无几。

消费电子领域是MEMS技术最广泛的应用场景。根据Yole Developpement的研究报告,全球消费级MEMS传感器市场预计将以每年18.5%的复合增长率持续扩大,预计到2018年市场规模将达到64亿美元。这种市场的厂商集中度不高开yun体育官网入口登录app,主要原因是消费级MEMS传感器对性能的要求并不高。

2015年,MEMS传感器的全球市场规模已攀升至146亿美元。展望未来,预计到2020年,这一市场规模将凭借12%至13%的复合年增长率显著扩张,最终达到300亿美元的规模。与此同时,MEMS传感器的出货量也将大幅增加,预计将达到23.5亿个单位。

MEMS传感器在低端的消费电子产品中有着广泛的应用,包括某些经济型手机和可穿戴设备。尽管我国MEMS传感器与国际知名大企业相比存在一定差距,但我国MEMS企业仍有机会在未来中低端消费市场取得成功。

8、国家对MEMS传感器行业的政策支持力

微米级别的细微特征尺寸赋予了MEMS传感器以独特的功能,这些功能是传统机械传感器无法达到的。这类传感器已经成为微型传感器领域的主力,它们正逐步取代着传统的机械传感器。

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