在電子和電氣設(shè)備中，傳感器用來獲取外界原始的物理信號，包括聲音、圖像、溫度、濕度、壓力和光信號等，并將這些物理信號轉(zhuǎn)換為電信號，典型形式為電壓/電流。傳統(tǒng)的物理和化學(xué)傳感器只是獲取外界信號，并不具備計算和處理能力。隨著制造工藝技術(shù)、尺寸和成本需求的提高，基于微機電系統(tǒng)(MEMS)工藝的MEMS傳感器越來越流行。

在傳感器廣泛的應(yīng)用中，值得特別關(guān)注的就是智能手機，無論CMOS圖像傳感器（CIS）還是觸控/指紋識別芯片廠商都從中獲得了巨大的發(fā)展機會，其中的國產(chǎn)代表廠商包括豪威集團、格科微、匯頂科技。此外，一些基于科研和學(xué)術(shù)成果的智能傳感器初創(chuàng)公司也值得關(guān)注，他們在激光雷達、光電和人體感測方面的技術(shù)突破也獲得了風(fēng)投的青睞。

MEMS傳感器

MEMS是微機電系統(tǒng)的縮寫，是按功能要求在芯片上把微電路和微機械集成于一體的系統(tǒng)。MEMS基于光刻、腐蝕等傳統(tǒng)半導(dǎo)體技術(shù)，融入超精密機械加工，并結(jié)合力學(xué)、化學(xué)、光學(xué)等學(xué)科知識和技術(shù)基礎(chǔ)，使得一個毫米或微米級的MEMS具備精確而完整的機械、化學(xué)、光學(xué)等特性結(jié)構(gòu)。MEMS器件主要可以分為MEMS傳感器和MEMS執(zhí)行器，其中傳感器是用于探測和檢測物理、化學(xué)、生物等現(xiàn)象和信號的器件，而執(zhí)行器則用于實現(xiàn)機械運動、力和扭矩等行為。

圖一：MEMS傳感器工作原理

MEMS傳感器是采用微電子和微機械技工技術(shù)工藝制造出來的微型傳感器，通過微傳感元件和傳輸單元把輸入的信號轉(zhuǎn)換并導(dǎo)出另一種可監(jiān)測信號。與傳統(tǒng)工藝制造的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實現(xiàn)智能化的特點。一般單個MEMS傳感器的尺寸以毫米甚至微米為計量單位。同時，微型化以后的機械部件具有慣性小、諧振頻率高、響應(yīng)時間短等優(yōu)點。

圖二：按應(yīng)用劃分的2019年中國MEMS市場結(jié)構(gòu)

據(jù)Yole統(tǒng)計及預(yù)測，2019年全球MEMS市場規(guī)模為115億美元，2020年因為全球新冠疫情而導(dǎo)致市場增速放緩，從2021年起市場將恢復(fù)增長，預(yù)計到2025年市場將達到近177億美元，2019-2025年的復(fù)合年增長率為7.4％。

從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上看，排名前五的MEMS傳感器細分領(lǐng)域為射頻、壓力、麥克風(fēng)、加速計和陀螺儀，占比接近65%。根據(jù)Yole預(yù)測，2024年市場規(guī)模在10億美元以上的MEMS傳感器細分領(lǐng)域包括射頻、慣性組合、超聲指紋、壓力、麥克風(fēng)和噴墨打印。

從應(yīng)用終端來看，在物聯(lián)網(wǎng)和手機5G換機的驅(qū)動下，全球消費級MEMS市場規(guī)模有望從2019年的68.7億美元增長至2025年的111.4億美元；在智能汽車滲透率提升的帶動下，汽車MEMS市場規(guī)模有望從2019年的21.8億美元增長至2025年的26億美元，期間的CAGR為3%。另外，工業(yè)、醫(yī)療、通信、國防、航空領(lǐng)域的市場需求也在提升。

中國是過去5年MEMS市場規(guī)模增長最快的市場。根據(jù)賽迪智庫的統(tǒng)計，2019年中國市場規(guī)模約600億元，占全球市場比例約54%；國內(nèi)市場增速持續(xù)高于全球，預(yù)計2022年中國MEMS市場規(guī)模將超過1000億元人民幣。

圖三：中國是過去5年MEMS市場規(guī)模增長最快的市場

2019年，中國MEMS市場廠商前十名為博通、博世、意法半導(dǎo)體、德州儀器、QORVO、惠普、樓氏、恩智浦、歌爾和TDK，其中美國公司占比達到54%。中國企業(yè)歌爾擠入前十，瑞聲科技排名第22位。目前，國內(nèi)MEMS傳感器廠商整體規(guī)模不大。除歌爾與瑞聲年營收在1億美元以上，美新半導(dǎo)體、美泰科技、芯奧微等本土MEMS傳感器廠商年營收均在6000萬美元以下，整體規(guī)模較小。

我國國內(nèi)供給能力不足，特別是高端產(chǎn)品幾乎全靠進口補給，80%的芯片依賴國外；剩余的份額也只集中在幾家上市公司手中，如歌爾聲學(xué)、水晶光電、漢威電子、士蘭微和金龍機電等5家公司占領(lǐng)國內(nèi)MEMS市場的40%以上；國內(nèi)MEMS企業(yè)中70%的是中小企業(yè)，產(chǎn)品主要集中在中低端?？傮w而言，我國MEMS傳感器企業(yè)目前的現(xiàn)狀為中低端產(chǎn)品競爭激烈，而在高端產(chǎn)品競爭中沒有競爭力。

由于MEMS產(chǎn)業(yè)是新時代科技發(fā)展的基礎(chǔ)，而且政策扶持力度較大，中國的MEMS行業(yè)投融資案例不管是從數(shù)量，還是從金額角度來看，都逐年增加。從金額來看，2019年投資金額是2018年的2倍左右，雖然一級市場投資整體遇冷，但MEMS產(chǎn)業(yè)的投資熱度有增無減。

從細分領(lǐng)域來看，MEMS+AI、射頻MEMS、光電MEMS、生物MEMS這四個領(lǐng)域的投資案例數(shù)量和金額都是最多的。投資數(shù)量和金額的大幅上升，表明資本市場對于MEMS產(chǎn)業(yè)的關(guān)注度正在上升。從地域分布來看，北京、廣東、上海、浙江和江蘇的投資案例數(shù)量居首。

國產(chǎn)傳感器芯片廠商基本信息統(tǒng)計