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MEMS传感器

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吴明涛

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行业：

制造业/计算机、通信和其他电子设备制造业/电子元件及电子专用材料制造/敏感元件及传感器制造信息科技/半导体

关键词：

MEMS传感器微电子电子元器件半导体制造集成电路产业

行业定义

MEMS传感器，也称微型传感器，它是微机电系统（MEMS,Micro-Electro-Mechanical System）应用最广泛的器件之一，是基于微电子制造技术（半导体制造技术）生产的新型传感器。相比于传统的传感器，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适用于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。此外，MEMS传感器的特征尺寸一般在微米量级，这使它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。因此，MEMS传感器正逐步取代机械传感器的主导地位，并在消费电子、汽车工业、航空航天、机械、化工、医药、生物等领域得到广泛应用。

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行业分类

MEMS传感器作为MEMS技术发展最快的重要分支之一，长期受到美、日、英、俄等大国的高度重视，被广泛应用于多个领域。因MEMS传感器繁多的门类品种，其具有多种分类方式。其根据工作原理分类，MEMS传感器可分为物理型、化学型和生物型三类传感器；根据被测量分类，MEMS传感器通常可分为压力、热学、力学、化学、磁学、辐射和电学等传感器。

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行业特征

随着物联网等新一代信息技术的高速发展，MEMS传感器迈入黄金发展期，预计在3-5年保持快速增长态势。同时，随着MEMS技术不断突破，技术垄断不断被打破，MEMS传感器国产化进程也逐步加快。现阶段，为了适应MEMS传感器行业快速发展的趋势，Fabless的经营模式逐渐成为主流。

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发展历程

MEMS传感器行业

目前已达到 3个阶段

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产业链分析

上游分析中游分析下游分析

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行业规模

MEMS传感器行业规模

评级报告 1篇

AI访谈SIZE数据

政策梳理

MEMS传感器行业

相关政策 7篇

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竞争格局

MEMS传感器行业市场参与者以中小微企业为主，细分市场产品品类丰富，市场竞争激烈。行业整体处于快速增长阶段，国产化进程持续加速。根据企业创新力和营业收入两个维度，可将市场参与者分为两个梯队，第一梯队：歌尔股份、瑞声科技、华润微电子和士兰微电子；第二梯队：睿创微纳、明皜传感、纳芯微电子和敏芯微电子等小精尖企业。

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摘要

MEMS传感器，也称微型传感器，它是微机电系统（MEMS,Micro-Electro-Mechanical System）应用最广泛的器件之一，是基于微电子制造技术（半导体制造技术）生产的新型传感器，具有体积小、成本低、功耗低、易于集成和实现智能化等特点，广泛应用于消费、汽车、医疗和工业等领域。数字化背景下，属于战略前瞻领域的MEMS传感器行业，已被纳入国家战略，MEMS传感器行业已然迈入了黄金发展期。但随之而来的，是行业内激烈的竞争，科技创新能力的重要性在企业竞争中愈发凸显。预计未来五年，中国MEMS传感器行业市场规模将保持11.59%的复合年均增长率，2027年市场规模将达到1284.65亿元。(该词条由杭州师范大学吴明涛学员于2023年8月编写完成）

行业定义

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Prompt

MEMS传感器是一种微型化的传感器，其尺寸通常在微米到毫米级别之间。这些传感器利用微机电系统（MEMS）技术制造，可以测量和检测物理量，如加速度、压力、温度、湿度等。MEMS传感器通常由微型机械结构和电子元件组成，可以将物理量转换为电信号输出。在MEMS传感器行业中，最常用的定义是“微机电系统传感器”，简称MEMS传感器。这个定义强调了MEMS技术在传感器制造中的重要性，同时也突出了传感器的微型化特点。另一个常用的定义是“微型传感器”，这个定义更加强调了传感器的微型化特点，但没有涉及到MEMS技术的应用。还有一些类似的定义，如“微纳传感器”、“微机电传感器”等，它们都强调了传感器的微型化特点和MEMS技术的应用，但在具体的表述上略有不同。总的来说，这些定义之间的区别和差异主要在于对MEMS技术的强调程度和具体的表述方式上。无论采用哪种定义，MEMS传感器都是一种微型化的传感器，具有高精度、低功耗、可靠性高等优点，在各种领域得到广泛应用。

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1：中国知网莫锦秋梁庆华王石刚. 微机电系统及工程应用[M]. 化学工业出版社, 2015.8. 高世桥金磊刘海鹏牛少华. 微纳机电系统力学[M]. 北京理工大学出版社, 2018年9月. 朱勇. 微纳传感器及其应用[M]. 北京大学出版社, 2010年7月.

中国知网莫锦秋梁庆华王石刚. 微机电系统及工程应用[M]. 化学工业出版社, 2015.8. 高世桥金磊刘海鹏牛少华. 微纳机电系统力学[M]. 北京理工大学出版社, 2018年9月. 朱勇. 微纳传感器及其应用[M]. 北京大学出版社, 2010年7月.

行业分类

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专家访谈

Prompt

MEMS传感器行业可以按照不同的分类标准进行分类，其中最主流的分类标准包括应用领域、工作原理和传感器类型。 1. 应用领域分类根据MEMS传感器的应用领域，可以将其分为以下几类：（1）汽车领域：包括车身稳定性控制、安全气囊、轮胎压力监测等。（2）医疗领域：包括血压计、心率监测、呼吸监测等。（3）消费电子领域：包括智能手机、平板电脑、游戏手柄等。（4）航空航天领域：包括飞行控制、导航、姿态控制等。（5）工业自动化领域：包括机器人、加速度计、陀螺仪等。 2. 工作原理分类根据MEMS传感器的工作原理，可以将其分为以下几类：（1）压电式传感器：利用压电效应将机械能转换为电能，如压力传感器、加速度传感器等。（2）电容式传感器：利用电容变化来检测物理量的变化，如湿度传感器、温度传感器等。（3）磁电式传感器：利用磁电效应将机械能转换为电能，如磁场传感器、霍尔传感器等。（4）光学式传感器：利用光学原理来检测物理量的变化，如光学传感器、光纤传感器等。 3. 传感器类型分类根据MEMS传感器的类型，可以将其分为以下几类：（1）加速度传感器：用于检测物体的加速度和振动。（2）陀螺仪：用于检测物体的角速度和角位移。（3）压力传感器：用于检测气体或液体的压力。（4）温度传感器：用于检测物体的温度。（5）湿度传感器：用于检测空气中的湿度。（6）磁场传感器：用于检测磁场的强度和方向。（7）光学传感器：用于检测光线的强度和方向。以上分类标准虽然有所重叠，但各自具有不同的特点和差异。应用领域分类更加注重传感器的实际应用场景，工作原理分类更加注重传感器的工作原理和原理特点，传感器类型分类更加注重传感器的具体功能和应用范围。在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的分类标准进行分类，以便更好地满足实际需求。

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MEMS传感器行业基于工作原理的分类

MEMS传感器分类

MEMS物理传感器

MEMS物理传感器主要用于检测和测量某些物理量，它又可再细分为力学量传感器（如压力传感器、力传感器、加速度传感器、角速度传感器、流量传感器等）、光学量传感器（如图像传感器、红外线传感器等）、热学传感器（温度传感器）、声学传感器、磁学传感器等。MEMS物理传感器主要应用于工业、医药、环境监测、汽车和航空航天等领域。

MEMS化学传感器

MEMS化学传感器主要分为两大类，即对环境中某种气体敏感的气敏传感器，以及对溶液中的离子种类和浓度敏感的离子敏传感器。MEMS化学传感器在工农业生产、家庭安全、环境监测、能源、医疗卫生等领域具有广泛的应用，是一类极其重要、必不可少的传感器。

MEMS生物传感器

MEMS生物传感器按照所采用的生物敏感介质（也称生物分子识别组件）的不同，分为酶传感器、免疫传感器、微生物传感器、细胞传感器、组织传感器和DNA传感器等。MEMS生物传感器在医疗、医药、生物工程、环境保护、食品、农业、畜牧等与生命科学关系密切的领域得到了广泛的应用。

MEMS传感器行业基于被测量的分类

MEMS传感器分类

压力传感器

MEMS压力传感器是用于测量绝对压力和相对压力的传感器，它可分为压阻式、电容式和压电式，在人工智能、电子皮肤、工业应用、显示器中发挥着至关重要的作用。近年来，高性能的压力传感器凭借其灵敏度高、响应快、工作压力范围宽、功耗低等优势，在人体健康监测器件、医疗诊断工具等方面需求逐渐增大。

热学传感器

MEMS热学传感器是主要用于测量温度和热量的传感器。MEMS热学传感器因其具有体积小、耐高温、易集成和低功耗等优点，一直是温度传感器的首选，而被广泛应用于需要特别关注工作环境中的压强和温度状态的航空航天、汽车驾驶和农业等领域。

力学传感器

MEMS力学传感器是主要用于测量力、压强、速度和加速度的传感器，是应用最广泛的MEMS传感器之一，MEMS传感器凭借其力学信息采集精密度高、微型化等特征，普遍应用于VR/AR、智能手表、无人机等小型设备中。

化学传感器

MEMS化学传感器是主要用于测量化学浓度、化学成分和反应率的传感器，在工农业生产、家庭安全、环境监测、能源、医疗卫生等领域应用广泛。

磁学传感器

MEMS磁学传感器是主要用于测量磁场强度、磁通密度和磁化度的传感器。磁学传感器相较于传统传感器，具有成本低、体积小，可与CMOS工艺兼容等优点，成为目前磁学传感器的主要研究方向，如今被广泛应用于地磁场测量、磁探伤以及医疗等多种场景下。

辐射传感器

MEMS辐射传感器是主要用于测量电磁波强度的传感器。凭借其体积小，效率高等优势，主要应用于红外光源器件，以实现低功耗，提高辐射效率。

电学传感器

MEMS电学传感器是主要用于测量电压、电流和电荷的传感器。MEMS电学传感器相比于传统的电学传感器，具有体积小、质量轻、能耗低以及适应环境能力强等优点。目前，主要应用于工业、医疗和环保领域。

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1：中国知网莫锦秋梁庆华王石刚. 微机电系统及工程应用[M]. 化学工业出版社, 2015.8. 朱勇. 微纳传感器及其应用[M]. 北京大学出版社, 2010年7月. 宋雪臣单振清. 传感器与检测技术[M]. 北京大学出版社, 2011年8月.

中国知网莫锦秋梁庆华王石刚. 微机电系统及工程应用[M]. 化学工业出版社, 2015.8. 朱勇. 微纳传感器及其应用[M]. 北京大学出版社, 2010年7月. 宋雪臣单振清. 传感器与检测技术[M]. 北京大学出版社, 2011年8月.

行业特征

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专家访谈

Prompt

中国MEMS传感器行业特征分析商业模式、竞争环境、用户画像是中国MEMS传感器行业中重要的维度。下面将从这三个维度入手，结合数据论证，分析中国MEMS传感器行业的特征。商业模式中国MEMS传感器行业的商业模式主要是以产品销售为主，同时也有一些企业在产品销售的基础上，提供相关的技术服务和解决方案。根据CCID Consulting发布的《2019-2023年中国MEMS市场前景及投资机会研究报告》，中国MEMS传感器市场规模从2014年的约30亿元增长到2018年的约60亿元，复合年增长率达到了20%以上。其中，加速度传感器、压力传感器、陀螺仪等产品的销售额占据了市场的大部分份额。此外，随着物联网、智能家居等领域的快速发展，MEMS传感器的应用场景也越来越广泛，未来市场规模还将继续扩大。竞争环境中国MEMS传感器行业的竞争环境较为激烈，主要集中在国内外知名企业之间。国内企业主要有华大基因、中科微、中芯国际等，国外企业主要有STMicroelectronics、Bosch、英飞凌等。根据CCID Consulting发布的报告，2018年中国MEMS传感器市场前五大企业的市场份额占比达到了80%以上，其中华大基因、STMicroelectronics、中科微、Bosch、中芯国际分别位列前五。这些企业在技术研发、生产制造、市场推广等方面都具有较强的实力和优势，形成了一定的壁垒。此外，由于MEMS传感器行业的技术门槛较高，新进入者需要具备较强的技术实力和资金实力，因此准入门槛也较高。用户画像中国MEMS传感器的用户主要分为两类：一类是终端用户，包括智能手机、平板电脑、智能手表、智能家居等；另一类是系统集成商，包括汽车电子、医疗设备、工业自动化等。根据CCID Consulting发布的报告，2018年中国MEMS传感器市场中，智能手机、平板电脑等消费电子产品的销售额占比最大，达到了50%以上。此外，随着物联网、智能家居等领域的快速发展，MEMS传感器的应用场景也越来越广泛，未来市场需求将更加多样化。综上所述，中国MEMS传感器行业的商业模式以产品销售为主，市场规模不断扩大；竞争环境较为激烈，主要集中在国内外知名企业之间；用户画像主要分为终端用户和系统集成商，其中消费电子产品的销售额占比最大。

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行业规模迅速增长

2022年中国MEMS传感器市场规模约726.8亿元，2027年市场规模预计可达2016.4亿元，2022-2027年CAGR约为22.63%

MEMS传感器行业处在快速增长阶段，应用市场多元化，主要应用于消费电子、医疗、汽车电子和工业领域，分别占比约为41.8%、28.1%、16.7%和9.1%。随着物联网、人工智能等新一代信息技术的发展，MEMS传感器呈现软硬协同一体发展，市场需求旺盛。2022年中国MEMS传感器市场规模已达到982.1亿元，同比增长15.1%，预计到2025年市场规模将达到2724.87亿元，2022-2025年复合增长率为22.63%。

国产化进程加快

现阶段MEMS产业国产替代率不足10%，2027年有望实现60%突破

中国MEMS技术起步较晚，现阶段依赖进口，MEMS产业国产替代率不足10%。但在政策支持和应用需求双重驱动下，国产化进程加速，部分MEMS传感器国产化水平实现大幅飞跃。2022年，中国微电子相关专利申请数量总和达69190件，比五年前的5943件大幅增加了380%。此外，随着应用端市场智能化、定制化发展，中国企业绕过通用市场的技术封锁，加速MEMS传感器进程。

经营模式转变

MEMS传感器行业规模持续扩大，重资产的IDM模式难以适应快速发展需求，Fabless经营模式将成为主流商业模式

MEMS传感器行业的经营模式主要可以分为IDM和Fabless模式。IDM模式为垂直整合元件制造模式企业能够独立完成芯片设计、晶圆制造、封装和测试等各生产环节。全球范围内，采用此类模式的大多为成立时间较早的大型半导体企业，如英特尔、德州仪器、英飞凌和意法半导体等。此种模式更能激发技术的进步，可以实验新的半导体技术，开发新的MEMS传感器产品，因此在早期工艺尚未成熟阶段，IDM模式是主流。而Fabless模式则是指无晶圆厂模式，该模式下芯片设计企业主要从事芯片的设计与销售，将晶圆制造、封装、测试等生产环节交由第三方晶圆制造和封装测试企业完成。目前，随着众多MEMS传感器企业的涌现，以及MEMS传感器产品日益复杂化，企业的设计制造等成本的增加，重资产的IDM模式难以适应行业快速发展的趋势，Fabless已成为MEMS传感器降本增效的首选，逐渐成为主流。

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1：https://xueqiu.com/3301464844/203289004