智能感知需求不断扩大,MEMS压力传感器行业发展受益

    2019-10-21 11:49

    电子产品日益功能化,MEMS压力传感器有望迎来进一步发展

    2019年9月,小米发布柔性环绕屏概念手机Mix Alpha,Mix Alpha手机屏幕和功能吸引众多眼球。在功能方面,Mix Alpha是小米历代发布的最具感知能力的手机产品,搭载了博世新一代MEMS环境传感器BME680,集成压力、温度、湿度、气体等多种传感功能,MEMS压力传感器作为该传感器的核心组成之一,发挥着重要的环境感知作用。随着电子产品对感知功能需求的扩大,MEMS压力传感器行业将迎来进一步发展。

    MEMS压力传感器行业定义及分类

    MEMS压力传感器是基于MEMS技术和半导体集成电路制造加工技术,以利用单晶硅硅片(或称晶圆)等传统半导体材料制作而成的芯片作为主要组成部分,将压强信号转化为电学信号的压力测量器件。相比传统压力传感器,MEMS压力传感器具备体积小、重量轻、功耗低、响应时间短、可批量化生产、成本低、易于集成等众多优点,广泛应用于汽车、消费电子、航空航天、医疗保健和工业控制等领域。


    根据作用原理差异,MEMS压力传感器可分为压阻式、电容式、谐振式和压电式压力传感器等,其中压阻式传感器因其成本低、成熟度高等特点成为当前主流的MEMS传感器类型:

    中国MEMS压力传感器行业产业链分析

    中国MEMS压力传感器行业产业链由上游MEMS压力传感器设计企业,中游传感器制造企业、封装测试企业,及下游汽车电子、智能手机、可穿戴设备、智能家居、工业控制和医疗等终端应用领域电子设备制造企业构成。

    上游:

    中国MEMS压力传感器行业的上游主体是MEMS压力传感器设计企业。MEMS压力传感器设计包括工艺设计、机电和结构设计以及后端的封装测试设计机电和结构设计涵盖有限元分析(FEA)建模和传感器版图结构设计。工艺设计主要为MEMS压力传感器制作工艺设计,制作工艺的选择对传感器参数、制造成本、兼容性和集成度等方面均产生关键影响。封装测试设计包括封装形式设计和测试系统设计。传感器设计是MEMS压力传感器产业链的核心环节,掌握设计自主知识产权的企业具备市场竞争优势。

    中游:

    中国MEMS压力传感器行业中游环节参与者为传感器制造及封装测试企业,对于MEMS压力传感器产品而言,传感器制造和封装测试成本占产品总成本70%以上,其中封装测试成本占比最大,超过40%。因此,降低产业链中游生产成本是降低传感器总成本的关键。

    下游:

    处于中国MEMS压力传感器行业下游的是汽车电子、消费电子、工业控制和医疗等终端应用领域电子设备制造企业。MEMS压力传感器应用领域广泛,其中汽车电子是压力传感器传统应用领域亦是最主要应用领域。手机、可穿戴设备、智能家居等消费电子领域是新兴应用领域,近5年复合增长率超过20%,已成为MEMS压力传感器第二大应用领域


    中国MEMS压力传感器行业市场规模分析

    中国MEMS压力传感器需求主要受汽车电子和消费电子市场的发展影响,MEMS压力传感器市场规模随汽车智能化和消费电子产品出货量增加而快速扩大。2014至2018年,中国MEMS压力传感器市场规模(按销售额统计)保持快速增长态势,从70.8亿元增长至115.1亿元,年复合增长率达12.9%。


    伴随物联网的发展,智能化的MEMS压力传感器需求将不断增加,汽车对传感器压力测量功能的需求亦持续上升,未来五年中国MEMS压力传感器市场规模将稳步增长。

    中国MEMS压力传感器行业驱动因素分析

    Ø 物联网蓬勃发展,MEMS压力传感器发展空间广阔

    随着物联网的发展,压力传感器使用量大幅增加、应用场景愈加丰富多样,物联网对压力传感器物理尺寸、功耗和成本等提出更高要求。相比传统的传感器,MEMS压力传感器具备体积小、重量轻、功耗低、响应短、可批量化生产、成本低、易于集成等众多优点,满足物联网发展要求。在物联网的快速发展下,MEMS压力传感器具备广阔的发展空间。

    Ø TPMS渗透率不断提高,MEMS压力传感器获得发展动力

    汽车电子是MEMS压力传感器的传统应用领域,也是应用占比最大的领域,广泛应用于轮胎压力、燃油压力、气囊压力、空调压力、管道压力等汽车电子系统中。其中,汽车胎压监测系统(TPMS)对汽车用MEMS压力传感器需求量庞大,伴随中国汽车向安全化和智能化方向的发展,TPMS渗透率将不断提高,为MEMS压力传感器提供发展动力。

     

    中国MEMS压力传感器行业发展趋势

    Ø MEMS压力传感器集成度上升

    由于物理尺寸小、兼容性高等特点,MEMS传感器具备易于与其他传感器和相应配套器件集成的优势。伴随MEMS工艺技术的发展以及下游应用领域对多功能传感器需求的增加,MEMS压力传感器的集成度将逐渐上升。MEMS压力传感器集成主要包括两种,一种是传感器与作为信号调理电路的ASIC芯片集成,另一种是多种类型传感器及器件集成。

      

    Ø MEMS压力传感器行业垂直分工模式逐渐成为主流

    传统半导体集成电路行业商业模式的发展路径相似,中国MEMS压力传感器行业将由当前的外购芯片封测模式向垂直分工模式(Fabless)方向发展。MEMS压力传感器产业链上游传感器设计企业与中游纯MEMS代工企业合作分工的商业模式将成为主流。对仍处于初步发展阶段的中国MEMS压力传感器行业而言,Fabless模式下,本土传感器设计企业可轻资产运营,无需大量生产设备等固定资产投入,投资周期短。生产制造交由专业代工企业可提升传感器设计企业的产品市场化速度,利于企业快速完成产品经验积累。


    深度见解

    伴随中国物联网的快速发展和应用,MEMS压力传感器发展潜力巨大。然而,中国MEMS压力传感器行业起步较晚,中国本土企业在技术研发、工艺经验和业务体量方面与欧美外资企业存在较大差距,外资企业以其丰富的技术积累和庞大的产能规模占据着中国市场主导地位。当前,中国MEMS压力传感器行业的发展不仅仅需要行业内企业加强自主研发、扩大产能规模,也需要政府、科研单位提供政策、基础技术和人才培养等方面的支持,助力中国MEMS压力传感器行业加速追赶国际领先梯队的步伐。


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