​MEMS微机电系统全球市场现状与趋势分析

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法国市场调查公司Yole Développement于6月10日(欧洲时间)表态了2018年MEMS(微机电系统,Micro-Electro-Mechanical System)全球市场趋势及MEMS元件(Device)厂商的TOP150企业排行榜。据预测,2018年MEMS企业TOP150的总销售额比2017年增加了5%,增至103亿美元(约人民币700.4亿元),将会把全球MEMS市场规模看做是106亿美元(约人民币720.8亿元)的话,TOP150企业的总销售额位于了约90%的份额。

在过往的一年中,Broadcom和Robert Bosch(Bosch)仍然领跑全球MEMS行业。几乎所有企业都呈现稳定的年增长(2017至2018年),可是比上一年度(2016至2017年)略弱。业界的TOP1(Broadcom,博通)和TOP2(德国Robert Bosch,德国博世)的销售额也有14亿-15亿美元(约人民币95.2亿-102亿元),形成了“寡头问题报告 报告 ”,远远超过TOP3及后续企业。

MEMS制造商分析

2018年MEMS厂家的销售额排名TOP150

(单位:百万美元,图片出自:Yole Développement)

Yole认为,各大MEMS企业在2018年增长略低于预期的情况,反映出对半导体行业正在进行温和的重新调整。但并不曲解这种 结果,事实上,2018年是半导体行业迄今为止发展最好的一年。可是2017至2018年的增长率约为15%,相对2016至2017近21%的增长率有所回落。这将会与2018年第四季度智能手机和汽车销售走弱(包括终端产品和MEMS)、意味着着库存积压有关。

市场研究和战略咨询公司Yole预计,去库存将在2019年初(第1-2季度)逐渐完后 过后刚结速,已经 MEMS将在今年剩余时间内出現温和的增长。

TOP1的Broadcom自2017年来连续两年保持首位,2015年为TOP4,2016年超过ST Microelectronics(意法半导体)和Texas Instruments(TI,德州仪器),上升为TOP2,2017年超过Bosch位居首位。对Broadcom保持首位起到决定性作用的是RF MEMS,其中,随着智能手机频率的增加,RF(射频,Radio Frequency)的频率强度滤波器和前端模块(Front End Module)的需求逐步增加。今后随着5G的引进,需求将会更加上涨。不过,排名第5的美国的Qorvo我嘴笨 也把RF MEMS作为主打产品,其收益却减少了。关于收益减少的意味着着,据Yole分析,Qorvo位于从6inch转移到8inch的平台时期,可是生产位于了延迟问题报告 报告 。

关于排名TOP2的Bosch,据Yole的技术、市场分析师Dimitrios Damianos透露说,几乎所有的新车也有搭载Bosch的5个MEMS,全球约150%的智能手机也有至少搭载Bosch的有兩个MEMS。据预测,今后Bosch与Broadcom的“斗争”将会愈演愈烈。

TOP3的ST(意法半导体)是IDM企业,也是全球最大的MEMS代工厂,不仅提供车载、工业、民用等方面的MEMS产品,作为全球最大的MEMS Foundry,也为这种公司代工生产MEMS。

TOP4的TI与这种MEMS厂商形成鲜明对比,这2年来其销售额在不断减少。据分析,其主力产品DLP(Digital Light Processing,即数字光出理 ,基于数字微镜元件来完成的可视数字信息显示技术。数字微镜元件,即Digital Micro-mirror Device,简称“DMD”)的市场趋于饱和,现在TI正在推进开拓车载等新的市场。

TOP6的惠普过去几年在消费打印机市场的表现突然走下坡路,但随着喷墨头品牌的收入实现增长,如今完后 过后过后结速恢复元气。

MEMS麦克风巨头楼氏(Knowles)公司发展喜人,消费产品业务走高意味着着之一,不仅限于智能手机,还包括耳机等产品等;

中国上榜的企业有TOP11的歌尔股份,TOP23的瑞声科技AAC,两家企业跟17年的排名如此变化。但Goertek的表现走弱,全球手机销售疲软将会意味着着所在。AAC呈增长之势。

在微测辐射仪方面,FLIR和ULIS受益于其多元应用的优势(最重要的是自己视觉系统、消防、无人机和传统的热成像、军事、监视)而实现逐年增长。

在TOP150中,日本企业位于10家,分别为:TDK为TOP9,相比17年的第8落后了一名,Panasonic为TOP10,电装为TOP14,佳能为TOP16,AKM(即旭化成Microelectronics)为TOP17,村田制作所为TOP18,Alps电气为TOP21,爱普生为TOP27,欧姆龙为TOP29,Sony Semiconductor Solutions为TOP150。

当索尼跻身排行之时(尽管位于末尾),Formfactor已掉出排名之列。First Sensor目前正在与TE Connectivity进行了高级收购谈判,以微弱劣势未能排入前150名之列。

MEMS Foundry分析

MEMS代工主要有某种类型:IDM厂商提供的MEMS代工,以及独立代工厂提供的MEMS代工。其中,独立的代工厂包括集成电路代工厂和纯MEMS代工厂。

目前,提供MEMS代工的IDM厂商主要有ST、索尼、TI等;台积电是全球最大的晶圆代工厂,其MEMS代工业务也排在行业前列。全球领先的纯MEMS代工厂有Silex Microsystems、Teledyne DALSA、Asia Pacific Microsystems、X-FAB、Innovative Micro Technology等。

2018年的MEMS Foundry销售额排行榜。一般情况下,MEMS Foundry也兼具半导体Foundry的功能,此处仅仅是MEMS Foundry的销售额统计。(图片出自:Yole Développement)

从MEMS Foundry的业务规模来看,TOP1为ST,每有兩个手机中也有1颗ST MEMS传感器,每3台车载导航仪中也有1颗ST MEMS传感器,每有兩个DRAM中也有1颗ST MEMS传感器。ST做了20多年的MEMS传感器,具有全球MEMS Foundry压倒性的绝对优势。

TOP2为加拿大的Teledyne DALSA,前身为DALSA Corporation,是一家加拿大公司,专门设计和制造专业电子成像组件(图像传感器,相机,图像整理卡,成像软件),以及专业半导体制造(MEMS,高压ASIC)。Teledyne DALSA是Teledyne Imaging集团的一偏离 ,Teledyne成像集团是Teledyne旗下的成像公司。目前,Teledyne DALSA是全球最大的纯MEMS代工厂。

Sony这次排名从2017年的第五名进入TOP3,有过后其2018年的销售额比2017年增加了40%,颇受关注。Sony是日本最大的MEMS Foundry,利用其在MEMS和半导体加工制造方面的丰富经验,提供广泛的MEMS Foundry服务。服务内容主要包括:晶圆工艺开发(开发,工程样品,从低到高的批量生产);可用流程包括批量工艺(包括SOI),外皮工艺和半导体工艺。

TOP4是中国耐威科技控股公司Silex Microsystems AB,相比于2017年的第3名落后一位。Silex Microsystems(瑞典Jarfalla)是一家纯MEMS代工厂,在纯MEMS代工厂中排名第二。香港投资控股公司GAE Ltd.于2015年7月13日收购了Silex 98%的股份。有过后,GAE已获得对Silex的实际控制权,而GAE的手中则是来自中国的耐威科技,获得对Silex的控股后,耐威科技在北京建设了MEMS晶圆代工厂,以扩大该公司的产能。Silex在瑞典拥有6英寸和8英寸晶圆厂,并在瑞典投资1150万美元进行了升级。Silex的优势在于使用其自有的硅通孔(TSV)技术,Silex还使用锆钛酸铅作为压电材料,用于能量整理等新型应用。

另外,TOP5为位居半导体Foundry首席的TSMC,相比2017年落后一名,台积电(TSMC)于2011年推出了全球首款传感器SoC工艺技术。该技术通过整合台积电的CMOS和晶圆堆叠技术,制造单片MEMS。TSMC传感器SoC技术的范围从0.5μm到0.11μm,支持G-Sensors,陀螺仪,MEMS麦克风,压力表,微流体生和熟物基因芯片等应用。

TOP6是X-FAB,2017年其排在第5名,2011年,X-FAB集团收购了MEMS Foundry Itzehoe GmbH的股份,该公司是弗劳恩霍夫硅技术研究所(ISIT)的衍生公司。这成为X-FAB在Itzehoe的专用MEMS代工厂。德国的X-FAB总部设在爱尔福特,主要代工生产模拟和混合信号集成电路,以及高压应用MEMS出理 方案。

17年排在第13位的Global Foundries(格芯)此次一举上升到了第7名,MEMS是Globalfoundries的一项业务,但近些年其销售额逐渐下降。世界先进以2.36亿美元收购了格芯新加坡8吋厂,涵盖厂房、厂务设施、机器设备与MEMS IP等业务,该厂现有月产能约3.5万片8吋晶圆。该厂的核心业务可是MEMS代工。Globalfoundries正在逐渐弱化其MEMS代工业务。

TOP8为罗姆(ROHM),罗姆也提升了不少,去年排在14位,罗姆(ROHM)擅长利用薄膜压电元件的MEMS工艺,基于其子公司LAPIS Semiconductor Miyazaki建立的制造工艺,可提供针对各种市场和应用而优化的压电MEMS。ROHM的MEMS工艺利用薄膜压电元件提供的主要优点包括:综合生产系统中,可实现高质量和灵活的产品制造和控制;使用6英寸和8英寸晶圆;全天候运行可加速开发,并肩实现早期生产启动。

TOP9是IMT,Innovative Micro Technology(IMT)成立于1150年1月,是比较复杂MEMS技术和平台出理 方案提供商,提供从设计和开发到原型设计和批量生产的全面交钥匙服务。IMT是美国最大的MEMS晶圆代工厂,自1150年以来,IMT突然是MEMS器件设计与制造的先锋企业,到目前将会完成了超过1150多个项目。2019年6月12日IMT正式表态,公司现已可提供8英寸(150mm)晶圆微电子机械系统(MEMS)工艺加工服务,并肩公司还都还后能 为MEMS行业发展提供空前丰富的这种资源组合。为客户提供8英寸晶圆加工服务是IMT目前正在实施的资本金改善计划的原本成果,公司在去年秋天完成了新一轮的募资。

TOP10是APM,去年的APM排在第7位,自1501年成立以来,亚太微系统公司(APM)突然致力于MEMS组件的开位于和熟产。早期,APM作为MEMS器件的集成器件制造商运营,有点儿强调压力传感器和光学元件的产品开发。自1507年以来,凭借其在MEMS方面的生产和专业知识,以及丰富经验,该公司的业务重点转为纯粹的MEMS代工,通过扩展更先进的MEMS组件的开发来发展业务。APM目前拥有有兩个6英寸晶圆厂,拥有专用的微机械加工工具以及完整的MEMS加工能力。

中国MEMS企业任重道远

美国是MEMS产业、技术和产品的发源地,其发展水平在世界位于领先地位。将会我国MEMS产业起步较晚,MEMS产业还位于发展的起步阶段,我国MEMS传感器产品在精度和敏感度等性能指标上与国外位于巨大差距,应用范围也多局限于传统领域。

据前瞻产业研究院表示,从MEMS产业的设计、制造和封装有兩个环节来看,国内欠缺对MEMS相关关键技术的自主研发和产业化能力。我国尚无一套有自主知识产权的传感器设计软件,国产传感器可靠性也远不如国外类似产品。MEMS制造能力也更为薄弱,国内具备一定规模的设计企业基本选则国外代工厂,而多数小型设计企业选则与科研院所的中试线绑定,这就意味着着产业化任务管理器池池相对缓慢。

国内MEMS产业发展与应用面临的三大挑战:

高端研发人员缺失是硬伤:传感器及其产业的特点之一是技术密集,将会技术密集,也自然要求人才密集。而我国欠缺高端研发人员和经验丰富的本土MEMS工程师,意味着着基础研究落后。随着技术商业化任务管理器池池的加快,可是技术在市场存活时间很短,而MEMS传感器时要较长研发时间,这对MEMS企业是有兩个很大的挑战。

产业链欠缺完善:MEMS传感器和IC芯片一样,具有很强的规模效应,国内企业的出货量上不去,意味着着整个产业链,比如前端流片等环节加工能力比较薄弱,一致性、生产重复性也有能满足设计的加工工艺要求。

MEMS厂商盈利困难:传感器技术的研究时要比较长时间的投入,一款传感器的研发,要6-8年都还后能 性成熟图片 图片 的句子的句子 期期期,一般中国企业都承受不了如此长的周期。加上上产品的价格并不与产品的重要性将会开发难度成正比,中国MEMS企业无法在价格战中获利。

尽管我国MEMS传感器厂商面临挑战诸多,但从上游设计、中游制造、下游封装等领域国产替代的空间巨大。

据前瞻产业研究院指出,最近几年,中国的MEMS企业也有不少脱颖而出的。在国内涉足MEMS的上市公司中,歌儿股份是微麦克风领域的龙头企业;苏州固锝子公司的加强度传感器销量中国第一;而汉威电子在细分产品领域中龙头企业地位显现,汉威电子的子公司炜盛科技正在开展MEMS研究创新,目前将会取得了阶段性成果,公司MEMS甲烷二氧化碳气体气体传感器已在小批量进行试产,适用于各类甲烷二氧化碳气体气体监测产品、智能穿戴设备等领域。

我嘴笨 国内的MEMS前端制造还落后于国际大厂,但将会国内的封装技术起步较早,国内MEMS产业链后端封装较为完善。国内的华天科技、长电科技、晶方科技等厂商也有积极布局MEMS先进封装生产线,并取得了不错的成绩,将会具备国际竞争力。

不得不说,中国正在慢慢掌握MEMS技术!就拿这次上榜的耐威科技控股的Silex来说,据英国《金融时报》报道,2015年7月,北京集成电路基金新设立的瑞通芯源半导体科技公司(Ruitong Semiconductor Technologies)通过子公司运通电子(GAE Ltd)收购了Silex。2015年年底,耐威科技完成了对运通电子的收购,间接控股了Silex。北京集成电路基金已经 向耐威科技制造MEMS的新厂投资6亿元人民币(约合9000万美元)从而获得了后者所掌握的制造加强度计、陀螺仪和这种微型传感器的技术。但此事在当时并未被大肆报道。

在收购Silex不久完后 ,耐威科技表态将“依托Silex”的微机电系统(MEMS)技术,斥资3亿美元在北京兴建一家工厂。这是有兩个典型案例,说明中国为成为计算机芯片领域的世界级制造商,是如何物色和收购关键技术的。北京方面努力你会 减少对关键部件的进口,相关战略被称为“中国制造2025”(Made in China 2025),政府已为此投入了数千亿美元资金,而掌握MEMS技术是这项计划中的有兩个方面。

另外,2018年3月,耐威科技在投资者互动平台表示,公司位于北京的8英寸MEMS国际代工线预计2019年下五天 都还后能 建成投产。此前,耐威科技曾募集资金用于建设月产能3万片的8英寸晶圆MEMS国际代工线(拟投入募集资金14亿元)和年产能150466台/套航空电子产品研发及产业化项目(拟投入募集资金6亿元),申请材料已于2017年7月被证监会受理。其中在8英寸晶圆MEMS国际代工线项目中国家大基金是最大的投资方,该项目是国家大基金在MEMS领域的三大战略投资标的之一。

耐威科技的发展轨迹使亲戚我们都都 得以了解中国产业政策是如何选则优胜者,有过后通过帮助它们获得大好商机和高科技资产来培育它们的。不都还后能 两年后,MEMS制造业务已成为耐威科技增长最快的收入来源,当年大幅增长近175%,至3.193亿元人民币(约合4700万美元)。

后记:MEMS市场趋势

关于今后的市场趋势,据Yole预测,半导体行业在2017年和2018年连续2年保持了两位数的增长,2018年第四半期将会智能手机和汽车销售的减少,意味着着终端产品、半导体、MEMS的库存水平不断上涨。为此,预计2018年全球MEMS业界的同比增长率将比最初预计的数字要低,约为5%。2019年上五天 ,随着库存水平的调整,从下五天 完后 过后过后结速,全球市场应该会缓缓增长。有过后,将会中美贸易战争持续走下去的话,以智能手机为首的终端产品市场的发展将会停滞,市场复苏应该还时要一段时间。