傳感器研究報告：全產業鏈分析及前景預測

傳感器是數據的採集入口，是物聯網、智能設備、無人駕駛等的「心臟」，將迎來巨大的發展空間。

BCC Research預計，2015年全球傳感器市場規模高達1019億美元。

近期全球傳感器產業動作頻頻，福特、百度宣布投資汽車雷射傳感器生產商Velodyne，幫助自動駕駛汽車從周圍環境採集數據。

日本大型電子元器件製造商TDK也欲收購法國慣性傳感器廠商Tronics。

每一代蘋果iPhone上的傳感器種類都增加，加速傳感器、光線傳感器、距離傳感器、指紋識別傳感器等達十幾種。

各種汽車上車速傳感器、胎壓傳感器、發動機轉速傳感器等更是有上百種，傳感器的數量往往代表著智能化的水平。

近日召開的「智能製造發展對策研究」重大專題會上，工信部副部長辛國斌指出，下一步將重點關注傳感器等智能製造發展的「短板」。

我國雖說傳感器基礎薄弱，高端傳感器晶片基本依賴進口，但在國家力量的大力支持下，產業將獲得跨越式發展的機會。

傳感器行業的國際併購也已拉開序幕，前有【耐威科技（300456）】收購歐洲MEMS代工企業Silex,近期有【北京君正（300223）】【華燦光電（300323）】都停牌欲收購從美國私有化回來的相關傳感器廠商。

上周蘋果傳感器供應商invensense股價異動，也傳言跟中國投資有關!

投資要點：

萬物互聯時代到來，傳感器是物聯網的「心臟」，前景巨大。

麥肯錫報告指出，到2025年，物聯網帶來的經濟效益將在2.7萬億到6.2萬億美元之間。

傳感器是數據採集的入口，物聯網的「心臟」，將迎來巨大的發展空間。

2015年全球傳感器市場規模為1019億美元，BCC Research預計 2016-2021年複合增長率為11%，到2021年將達到1906億美元，傳感器的市場空間極為廣闊;

MEMS是傳感器的未來，智能硬體推動MEMS傳感器快速發展。

以智慧型手機為代表的智能硬體，應用了大量傳感器以增加其智能性，提高用戶體驗。

預計未來高端智慧型手機使用的MEMS傳感器數量還將提升，並從高端向低端不斷滲透;可穿戴設備、VR設備、無人機等新的智能硬體層出不窮，推動MEMS傳感器不斷向前發展。

根據市場研究公司IHS 的數據，在2015-2019年之間，智能硬體以14.4%的年複合成長率推動MEMS市場成長;

智能汽車和無人駕駛是驅動MEMS傳感器發展的重要動力。

在智能汽車時代，將會使用大量的MEMS運動傳感器實現主動安全技術;語音將成為人與智能汽車的重要交互方式，MEMS麥克風將迎來發展新機遇。

自動駕駛技術的興起，進一步推動了MEMS傳感器進入汽車。

汽車行業占據整個MEMS市場份額超過30%，2015年汽車MEMS行業營收為37.3億美元。

根據Yole的預測，未來六年，全球汽車MEMS市場預計將以4.2%的複合年增長率穩步增長;

MEMS傳感器在智慧工業時代前景無限。

MEMS傳感器是智能工廠的「心臟」，它讓產品生產流程持續運行，並讓工作人員遠離生產線和設備，保證人身安全和健康。

根據Yole的預測，未來六年，MEMS在工業市場預計將以7.3%的複合年增長率快速增長。

MEMS市場空間廣闊。

目前MEMS傳感器的發展已進入物聯網時代，智能硬體、智能汽車、智能工廠等將大幅拉升MEMS傳感器的出貨量。

Yole預計2015-2021年全球MEMS市場的複合年增長率(CAGR)為8.9%，將從119億美元增長到200億美元，市場空間廣闊;

行業「增持」評級，關注優勢企業。

中國製造2025規劃將集成電路與MEMS產業提升為國家戰略，現在既有國家推動，又有市場內在需求，因此MEMS傳感器行業將進入高速發展期。

我們重點推薦國內MEMS代工龍頭耐威科技、國內汽傳感器龍頭蘇奧傳感（300507）、已量產MEMS慣性傳感器並具有MEMS封裝技術的蘇州固鎝（002079）、國內家電溫度傳感器龍頭華工科技（000988）、國內稀缺的IDM模式半導體公司士蘭微（600460）、國內氣體傳感器龍頭漢威電子（300007）、國內MEMS封測龍頭華天科技（002185）、長電科技（600584）、晶方科技（603005）、全球MEMS麥克風龍頭歌爾股份（002241），軍工MEMS龍頭中航電測（300114）。

風險提示。

物聯網的發展不及預期，MEMS傳感器市場增長不及預期。

1、萬物互聯的時代

Gartner 預計2016年全球使用的物聯網設備數量達64億台，同比增長30%，到2020年，全球使用的物聯網設備數量將成長至208億台。

麥肯錫報告指出，到2025年，物聯網(Internet of Things, IoT)帶來的經濟效益將在2.7萬億到6.2萬億美元之間，物聯網與移動網際網路和人工智慧是當今世界前三大顛覆性技術。

面對著萬億級的市場空間，全球科技巨頭紛紛布局物聯網。

谷歌—併購多家智能家居企業，發布物聯網平台Project IoT

2014年谷歌以32億美元收購智能家居企業Nest;之後又先後收購Dropcam、Revolv兩家智能家居公司。

2015年，谷歌正式發布物聯網平台Project IoT，其由兩大部分構成：基於安卓的物聯網作業系統Brillo和物聯網設備間的通訊協議Weave。

2016年，谷歌推出智能音箱Google Home，搶占智能家居的入口。

蘋果——Homekit、Healthkit雙管齊下，布局智能家居和智能醫療

蘋果同樣選擇智能家居作為物聯網布局的起點。

2014年，蘋果發布智能家居平台Homekit，目前已有眾多廠商的智能家居產品支持該平台。

人們可通過iPhone、iPad、Siri來控制家中支持Homekit的門、電燈、智能家電等。

此外蘋果還著眼於智能醫療推出HealthKit，目前已於多家醫院展開合作，將HealthKit與醫療設備結合，通過HealthKit收集用戶一系列健康數據並進行分析，用戶的數據還能與醫生共享。

亞馬遜——打造物聯網雲平台AWS IoT，智能音箱Echo大受歡迎

2015年亞馬遜發布了物聯網應用平台AWS IoT，該雲平台能支持數十億設備和數萬億條信息，並對這些信息進行處理後安全可靠地發送到物聯網終端設備。

目前高通、英特爾、德州儀器等晶片公司將提供支持AWS IoT的物聯網解決方案。

此外亞馬遜發布智能音箱Echo大受歡迎，引發了一波智能音箱的熱潮。

智能音箱作為智能家居的入口，也成為了巨頭們的重要戰場。

華為—推動物聯網NB-IoT標準落地，建立物聯網生態系統

2014年，華為和沃達豐發起NB-M2M(窄帶機器通信)標準，隨後更多廠商加入到物聯網標準的研究中，2016年6月，NB-IoT(窄帶蜂窩物聯網)標準獲得國際組織3GPP通過，開啟了物聯網商業應用的新時代。

近期，華為正式發布NB-IoT解決方案，將於今年9月正式上市。

目前華為建立了基於物聯網作業系統Huawei LiteOS、有線連接(家庭網關、工業網關)和無線連接(2G/3G/4G/NB-IoT)方式、IoT聯接管理雲平台的物聯網生態系統。

IBM、Intel、微軟、思科、三星、BAT等其他科技巨頭也不甘落後，積極布局物聯網。

2、在科技巨頭的推動下，物聯網技術飛速發展，正以前所未有的速度改變我們的工作、家庭生活、醫療、交通、能源和城市的方方面面。

在不久的將來，人們能想像的一切包括人、物、數據以及流程都將實現互聯互通，進入萬物互聯的美好時代，萬物互聯將開啟智慧未來。

智慧家庭

在智慧家庭的時代，當你還在回家路上就能通過智慧型手機輕鬆打開家裡的空調，並讓電飯煲開始工作。

當你回到家，等待你的是宜人的溫度、噴香的米飯……在智慧家庭的時代，人們可以隨時遠程監控家中的情況，隨時了解冰箱裡菜品儲備情況……智慧家庭是智慧城市最小的單位，智慧家庭還將與醫院、學校等實現互聯互通。

智慧交通

在智慧交通的時代，等候公交車時不必左顧右盼、望眼欲穿，你可以直接用智慧型手機在線查看公交車路線軌跡;上下班高峰，可以實時查看路況選擇最佳路線;智能汽車內部安裝若干傳感器，將車輛自身和行駛時路況的各種實時數據傳給雲端的交通安全管理平台，當汽車出現隱患和有可能發生事故前及時預警從而減少交通事故的發生。

智慧交通涵蓋車聯網等關於交通的方方面面，讓我們的出行更安全、便捷。

智慧城市

智慧城市是關於一個城市的方方面面的物聯網。

智能城市將實現智慧家庭、智慧交通、智慧醫療、智慧工業和智慧能源（600869）互聯互通。

智慧城市的理念是把傳感器裝備到城市生活的各種物體中形成物聯網，並通過超級計算機和雲計算實現物聯網的整合，從而實現數字城市與城市系統整合。

通過智慧城市，可以實現城市的智慧管理及服務。

傳感器是整個智慧城市的核心。

3、傳感器是數據採集的入口，物聯網的「心臟」

物聯網的系統架構一般由感知層、傳輸層和應用層組成。

其中感知層包括無處不在的物聯網終端設備，是物聯網系統的數據來源。

感知層主要由傳感器、微處理器和無線通信收發器等組成。

傳感器負責數據的採集，微處理器對數據進行處理，通過無線收發器發送到物聯網網關和傳輸層。

傳感器處於整個物聯網的最底層，是數據採集的入口，物聯網的「心臟」。

2、傳感器站上風口

1、傳感器簡介

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，並能將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求，其功能實現主要由敏感元件、轉換元件、變換電路和輔助電源四部分合力完成的。

傳感器的發展歷程

傳感器自從20世紀50年代伊始，經歷了三大發展階段，從最原始的結構型傳感器演變為固體傳感器以及最新的智能傳感器，傳感器技術發生翻天覆地的變化。

尤其是當下的智能傳感器，具有智能特性，在智慧型手機、智能家居和智能汽車等領域應用廣泛，在整個智慧城市的建設中都起著不可替代的作用。

傳感器的分類

根據傳感器的基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。

這些可以歸為物理類，化學類，生物類三大塊。

傳感器早期的發展就是來自工業自動化的推動，通過控制各個生產節點上加速度、壓力、溫度、物位等物理類傳感器參量，大幅提高工業生產的效率。

目前技術已較為成熟，根據不同應用，其產品體系也非常豐富。

但是目前傳感器對於視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等人類真實感覺的信息探測還不是非常成熟，這也是現階段的智能型傳感器亟待解決與提升的方面。

2、美、日、德企主導傳感器市場，國內企業不甘落後

傳感器最初是作為單獨的測量儀器來探測信息，伴隨技術的集成化趨勢，傳感器逐步走向模塊化，甚至微型化，經常作為一個微型的模塊化器件嵌入一套功能齊全的系統，其性能決定了整套系統的性能。

因而在工業生產、宇宙開發、海洋探測、環境保護、資源調查、醫學診斷、生物工程、甚至文物保護等眾多領域，都離不開各種功能的傳感器。

從應用領域來看，工業、汽車電子、通信電子、消費電子四部分是傳感器最大的市場。

國內工業和汽車電子產品領域的傳感器占比約42%左右，而發展最快的是汽車電子和通信電子應用市場。

從傳感器種類來看，流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器占據最大的市場份額，分別占21%、19%、14%。

目前全球傳感器市場主要由美國、日本、德國的幾家龍頭公司主導。

2013年美國、日本、德國占據近60%的市場份額。

2014年，全球傳感器市場規模達1260億美元，同比增長20%左右。

美國、日本、德國及中國合計占據全球傳感器市場份額的72 %，其中中國占比約11%。

博世、意法半導體、霍尼韋爾、飛思卡爾、日立等傳統的電子行業巨頭，都把傳感器作為未來業務的主要增長點。

中國傳感器市場中70%左右的份額被這些意法半導體、飛思卡爾等外資企業占據。

中國本土企業市場份額較小，具有代表性的企業有漢威電子、大立科技（002214）、華工科技等。

國內傳感器企業落後於國外企業，目前有很多亟待解決的問題，比如創新能力弱，關鍵技術受制於人，產業結構不合理，本土企業規模小能力弱。

目前我國傳感器企業正努力追趕國外企業，並出現區域的傳感器企業集群，企業主要集中在長三角地區，並逐漸形成以北京、上海、南京、深圳、瀋陽和西安等中心城市為主的區域空間布局。

隨著物聯網的快速發展，其他區域的傳感器產業也將被帶動發展起來。

另外在國家的「雙加工程」(加大力度和加快發展)的政策支持下，本土傳感器企業有望提升技術攫取更多的市場份額。

3、傳感器市場空間巨大，MEMS傳感器將成為新的發展方向

目前全球物聯網產業在高速發展中，預計到2020可達到萬億美元的市場規模。

國內物聯網市場同樣在快速增長的趨勢中，年增速保持在20%以上;隨著國內加快建設智慧城市的步伐，未來幾年我國的物聯網市場還將加快增長速度。

隨著物聯網的快速發展，傳感器的需求將大幅增加。

根據BCC Research的數據，2015年全球傳感器市場規模為1019億美元，預計 2016-2021年的複合增長率為11%，到2021年將達到1906億美元，傳感器的市場空間極為廣闊。

根據中投顧問產業研究中心預測，未來 5 年國內傳感器複合年增長率為 9.5%，2020 年傳感器市場規模將突破 1800 億元。

在萬物互聯的時代，將需要大量智能化的新型傳感器來實現智慧城市的多種功能。

與傳統的傳感器相比，MEMS傳感器在尺寸、性能、智能化等方面都具有明顯的優勢，將成為傳感器發展的新方向。

3、MEMS是傳感器的未來,物聯網的核心

1、MEMS簡介

因為傳統的基於機電工藝製成的傳感器和執行器在體積、價格和產能上不能適應工業、消費電子等領域的需求，MEMS開始發展起來。

可能很多人對MEMS並不熟悉，但MEMS傳感器早已經應用到了我們生活中的方方面面，比如汽車、印表機、智慧型手機、醫療設備等。

MEMS的全稱是微型電子機械系統(Micro Electromechanical System)，利用半導體製造工藝和材料，將傳感器、執行器、機械機構、信號處理和控制電路等集成於一體的微型器件或系統，其內部結構一般在微米甚至納米量級。

MEMS主要包含兩個部分：傳感器和執行器。

與傳統的機械傳感器相比，MEMS傳感器具有體積小、集成化、智能化、低成本等優點，可以滿足物聯網時代對於傳感器的要求。

MEMS 傳感器種類很多，也有多種分類方法。

按其工作原理，大致可分為MEMS物理、化學和生物傳感器，其中每一種MEMS傳感器又可分為很多種小類，不同的MEMS 傳感器可以測量不同的量，實現不同的功能。

2、MEMS傳感器的發展進入到新階段—物聯網時代

1980年，第一個MEMS傳感器推出，至今已有30多年的發展史，重量、濕度、加速度計、壓力、麥克風等MEMS傳感器不斷的出現，MEMS技術也在不斷的向前演進。

MEMS傳感器第一輪商業化浪潮始於20世紀80、90年代，MEMS壓力和慣性傳感器開始在汽車上的應用;第二輪的浪潮出現源於PC的興起，MEMS技術在投影儀和噴墨列印頭上大量使用，智慧型手機的流行進一步推動這波浪潮的快速發展;目前正開啟一個新的時代—物聯網時代。

在萬物互聯的時代，MEMS傳感器將參與智慧城市建設的方方面面，MEMS傳感器將進入新一輪的快速成長周期。

3、智能硬體推動MEMS傳感器快速發展

在萬物互聯的時代，以智慧型手機、可穿戴設備為代表的智能硬體將是MEMS傳感器發展的主要推動力。

智慧型手機是物聯網的基礎計算平台。

以智能家庭應用為例，智慧型手機是打開家門的鑰匙;智慧型手機是智能家庭的控制中心，控制家裡的門窗、家電、燈光，監控家庭安全等。

在物聯網時代，人們唯一不能離開的就是智慧型手機。

MEMS傳感器在智慧型手機中的使用量將大幅提升，引領MEMS市場快速成長

為了增加功能和提高用戶體驗，高端智慧型手機中使用了大量的傳感器。

以iPhone 6 Plus為例，其中應用了陀螺儀、加速度計、電子羅盤、大氣壓力計、指紋傳感器、距離傳感器，環境光傳感器和MEMS麥克風等。

iphone 6s稍微多一些MEMS傳感器，例如採用了4個MEMS麥克風，以實現更好的聲音效果。

預計未來高端智慧型手機將使用的MEMS傳感器的數量還將提升以實現更多智能化的功能，並從高端逐步向低端滲透。

可穿戴設備的興起成為MEMS傳感器在物聯網時代新的增長點

在萬物互聯時代，人體需要融入其中，人們可以藉助可穿戴設備，監測自身的健康、運動情況，監測的數據可以與物聯網互聯互動，而MEMS傳感器會在可穿戴設備中起到至關重要的作用。

因為可穿戴設備最基本的功能就是通過傳感器實現運動傳感。

以小米手環為例，就用到了ADI的MEMS加速度和心率傳感器來實現運動和心率監測;Apple Watch內部除了MEMS加速度計、陀螺儀、MEMS麥克風，還有使用脈搏傳感器。

VR設備放量在即，將引爆MEMS傳感器市場

VR被認為是PC和智慧型手機之後的下一個通用計算平台，市場空間極為廣闊。

VR設備需要足夠精確測定頭部轉動的速度、角度和距離，採用MEMS加速度計、陀螺儀和磁力計來進行測定是重要的解決方案之一，幾乎成為VR設備的標配。

Oculus Rift、HTC Vive、PlayStation VR都採用了MEMS加速度計和陀螺儀，未來VR設備也可能會使用MEMS眼球追蹤技術。

MEMS傳感器在無人機上大放異彩

當下除了火熱的VR設備外，無人機的發展勢頭也不可小覷。

而在無人機飛行姿態控制技術上，MEMS傳感器又有了施展的空間。

結合加速度計和陀螺儀，可以算出角度變化，並確定位置和飛行姿態。

MEMS傳感器能在各種惡劣條件正常工作，同時獲得高精度的輸出。

MEMS加速度計和陀螺儀在無人機上的應用可謂是大放異彩。

在智能硬體領域，MEMS傳感器的應用從智慧型手機開始，並將慣性傳感器的應用引人到可穿戴設備、VR、無人機等，後續將逐步擴展到環境傳感器等。

新的智能硬體層出不窮，推動MEMS快速增長。

根據市場研究公司IHS 的數據，從MEMS應用來看，消費電子市場占比最大，在2016-2021年之間，智能硬體正以11.8%的年複合成長率引領MEMS市場的成長。

4、智能汽車和自動駕駛是驅動MEMS傳感器發展的重要動力

車聯網是物聯網發展的重大領域，在智能汽車時代，主動安全技術成為備受關注的新興領域，需要改進現有的主動安全系統，比如側翻(rollover)與穩定性控制(ESC)，這就需要MEMS加速度傳感器和角速度傳感器來感測車身姿態。

語音將成為人與智能汽車的重要交互方式，MEMS麥克風將迎來發展新機遇。

MEMS傳感器在汽車領域還有很多應用，包括安全氣囊、汽車發動機等。

自動駕駛技術的興起，進一步推動了MEMS傳感器進入汽車。

雖然GPS接收器可以計算自身位置和速度，但在GPS信號較差的地方(地下車庫、隧道)和信號受到干擾的時候，汽車的導航會受到影響，這對自動駕駛來說是致命的缺陷。

利用MEMS陀螺儀和加速度計獲取速度和位置(角速度和角位置)以辨別車輛任何細微的動作和傾斜姿態，即便在最快的車速狀態下，MEMS的精度和反應速度也能夠適應。

得益於矽體微加工、晶片鍵合等技術的發展，精度已經上升到0.01度。

汽車行業占據整個MEMS市場份額超過30%，2015年汽車MEMS行業營收為37.3億美元。

根據Yole的預測，未來六年，全球汽車MEMS市場預計將以4.2%的複合年增長率穩步增長。

5、MEMS傳感器在智慧工業時代前景無限

傳感器應用非常廣泛，工業生產各個環節都需要傳感器進行監測，並把數據反饋給控制中心，以便對出現異常節點進行及時干預，保證工業生產正常進行。

業界普遍認為，新一代的智能傳感器是智能工業的「心臟」，它讓產品生產流程持續運行，並讓工作人員遠離生產線和設備，保證人身安全和健康。

MEMS讓傳感器小型化、智能化，MEMS傳感器將在智慧工業時代大有可為。

MEMS溫度、濕度傳感器可用於環境條件的檢測，MEMS加速度計可以用來監測工業設備的振動和旋轉速度。

高精度的MEMS加速度計和陀螺儀可以為工業機器人（300024）的導航和轉動提供精確的位置信息。

工業是繼消費電子、汽車之後MEMS傳感器應用的第三大市場。

2015年MEMS在工業領域的營收為11.6億美元。

根據Yole的預測，未來六年，MEMS在工業市場預計將以7.3%的複合年增長率快速增長。

6、MEMS市場空間廣闊

目前MEMS傳感器的發展已進入到萬物互聯時代，智能硬體、智能汽車、智能工業等將大幅拉升MEMS傳感器的出貨量。

Yole預計2015-2021年全球MEMS市場的複合年增長率(CAGR)為8.9%，將從119億美元增長到200億美元，市場空間廣闊。

4、主要的MEMS傳感器

MEMS傳感器種類繁多，主要的MEMS傳感器包括運動傳感器、壓力、麥克風、環境、光傳感器等。

其中運動傳感器可分為陀螺儀、加速度計、磁力計，環境傳感器可細分為氣體、溫度和濕度傳感器等。

1、MEMS運動傳感器

1.1

MEMS運動傳感器簡介

MEMS運動傳感器主要有加速度計、陀螺儀、磁力計三大類，其中加速度計與陀螺儀更為常見，常稱為慣性傳感器。

加速度計和陀螺儀可以集成為六軸慣性傳感器;磁力計和加速度計集成為電子羅盤(e-compass)，加速度計、陀螺儀和磁力計可集成為9軸傳感器。

MEMS陀螺儀

傳統的陀螺儀是一個不停轉動的物體，根據角動量守恆原理，測量出陀螺轉子的垂直軸與設備之間的夾角，並計算角速度，從而判斷物體的運動狀態。

MEMS陀螺儀的核心原理為科里奧利力，其內部結構主要分為梳齒結構的驅動部分和電容板形狀的傳感部分。

在可移動電容板上加震盪電壓後，可以通過科里奧利力來探測出電容變化，再從電容的變化計算出角速度。

MEMS加速度計

加速度計的結構組件主要有檢測質量、彈簧、電位器、阻尼器等。

通過測量在任一軸向的受力情況，可以得到該方向的加速度的大小。

因此加速度計可以通過探測不同軸向的受力情況，從而感知任意方向上的加速度。

MEMS加速度計和傳統的加速度計形似，主要分為壓電式、容感式和熱感式三種。

MEMS磁力計

磁力計通過測試磁場強度和方向可以定位設備的方位，比如可以測量出當前設備與東南西北四個方向上的夾角。

以意法半導體的MEMS傳感器LSM303DLH為例，該磁力計採用各向異性磁致電阻(AMR)材料，該材料對外界的磁場很敏感，其中磁場方向和電流的夾角θ角的變化會引起AMR自身阻值的變化，並且呈線性關係，而AMR阻值的變化又可以通過惠斯通電橋檢測得到。

在實際應用中，每個運動傳感器各有優劣，所以將陀螺儀、加速度計和磁力計融合使用，有助於提升傳感器的運算精度。

譬如陀螺儀長時間使用會產生漂移，電子羅盤(加速度計+磁力計)可為陀螺儀提供參考系並完成校準功能;磁力計易受環境影響發生傾斜，慣性傳感器(加速度計+陀螺儀)可為磁力計做傾角補償;而加速度計、陀螺儀和磁力計集成的9軸傳感器集成度高，性能強勁，適合高精度的應用場景。

1.2、國外廠商主導MEMS運動傳感器市場，高集成度的運動傳感器前景廣闊

在全球消費類慣性傳感器(加速度計+陀螺儀)市場，意法半導體處於市場領導者的地位，2014年，占據41%的市場份額。

旭化成微電子、應美盛、博世緊隨其後，這四家慣性傳感器廠商占據了75%的市場份額。

磁力計(3軸電子羅盤)與6軸電子羅盤(磁力計+加速度計)因為具備較強的定位功能而廣泛應用於以智慧型手機為代表的消費類產品。

其中日本旭化成微電子長期穩居龍頭位置，2014年在智慧型手機領域的電子羅盤的市場份額高達81%。

近幾年智慧型手機的爆發，帶動了MEMS運動傳感器的快速發展。

隨著物聯網時代的開啟，智能硬體、自動駕駛、智能醫療等領域將催生MEMS運動傳感器市場的巨大需求，市場空間非常廣闊。

在物聯網的時代，隨著應用場景的豐富化以及要實現更多智能化的功能，對運動傳感器的尺寸和性能的要求將繼續提升，高集成度的6軸和9軸組合式運動傳感器將迎來快速增長，前景無限。

2、MEMS麥克風

3、MEMS壓力傳感器

4、MEMS環境傳感器

1、MEMS產業鏈簡介

MEMS是多學科交叉的複雜系統，整個產業鏈涉及設計、製造、封裝測試、軟體及應用方案環節。

MEMS產業鏈的上游負責MEMS器件設計、材料和生產設備供應，中游生產製造出MEMS器件，下游使用MEMS器件來製造終端電子產品。

MEMS整個產業鏈複雜，涉及的廠商眾多;中國的設計、製造、封裝測試廠商都在積極布局MEMS，已形成完整MEMS的產業鏈。

2、國外廠商主導MEMS傳感器市場，國內廠商在細分領域仍具發展空間

MEMS器件市場主要被歐美廠商占據，營收前三十名的只有兩個中國廠商，生產MEMS麥克風的瑞聲科技、歌爾股份排在20和26位，營收分別為1.4億和0.84億美元。

但瑞聲科技和歌爾股份是MEMS麥克風的主要供應商，在全球MEMS麥克風市場具有重要地位，已進入蘋果供應鏈。

因此，在某些細分市場，國內廠商具有發展空間。

國內的美新半導體、深迪半導體、敏芯微電子、蘇州明皜也在積極的發展MEMS傳感器，有望享受萬物互聯時代的MEMS傳感器盛宴。

3、MEMS製造工藝非標準化，國內代工廠在先進工藝上落後於國際大廠

3.1

MEMS製造工藝非標準化，不同類型器件採用不同工藝

MEMS製造工藝主要包括微機械加工工藝、LIGA和集成工藝。

微機械加工工藝又分為體微機械加工工藝、表面微機械加工工藝。

每一種工藝又有很多種細分類型。

MEMS產品設計者根據產品需求來選擇相應的製造工藝和材料。

MEMS加工工藝和IC加工工藝有較大的區別

MEMS技術是由集成電路技術演變而來，並且對集成電路產業研發的加工技術進行了極大地改進，在某些加工方法和加工材料上，MEMS和IC具有相同的特性，但MEMS和集成電路加工工藝又很大的不同。

MEMS製造工藝複雜並且非標準化，不同類型MEMS傳感器使用的製造工藝流程完全不同。

例如9軸慣性傳感器、MEMS麥克風、壓力傳感器、濕度傳感器功能不同，有的需要與環境接觸，器件內部結構完全不同，所以採用不同的製造工藝。

同一種MEMS器件不同廠商使用的加工工藝也不相同。

以慣性傳感器為例， Draper採用Gyroscope工藝，Ford採用Bulk Accelerometer工藝，亞德諾半導體採用iMEMS工藝，意法半導體設計的陀螺儀、加速度計產品都是基於THELMA工藝，英美盛的陀螺儀採用NF工藝。

3.2

國內MEMS代工廠在先進工藝上落後於國際大廠

由於不同的MEMS器件採用不同的加工工藝，所以工藝開發是目前MEMS代工廠面臨的主要問題之一。

技術領先的代工廠開發速度較快，在較短的時間內能形成穩定產能、且較高良率。

在MEMS先進工藝上，國內廠商仍落後於國際領先的代工廠。

例如電子羅盤的要求是三軸磁力計、偏差要在1度以下、並且功耗要低。

現在國內的代工廠將GMR做在CMOS上，國際領先的代工廠已經在採用8英寸晶圓生產TMR，TMR可以實現1度以下，甚至0.01-0.05度的精度，但TMR生產線需要巨大的投資。

慣性傳感器採用8寸晶圓生產3軸慣性傳感器已經普及，國際領先的代工廠已經開始採用8英寸晶圓生產集成的6軸組合傳感器，未來將會有12英寸3軸、12英寸6軸組合傳感器。

MEMS麥克風將來將擁有更高的信噪比、敏感度和更小的尺寸。

壓力傳感器將強調靈敏度和更小的尺寸。

3.3

全球MEMS代工市場穩定增長，純MEMS代工廠快速發展

2014年，全球MEMS代工市場規模為6.86億美元，在2015-2020年間以3.7%複合增長率增長，預計到2020年可以達到8.6億美元。

全球MEMS代工市場的增長主要由Fabless商業模式的廠商驅動的，比如樓氏電子、英美盛、歌爾股份等。

MEMS代工主要有兩種類型：IDM廠商提供的MEMS代工，獨立的代工廠提供的MEMS代工，其中獨立的代工廠包括集成電路代工廠和純MEMS代工廠。

近幾年Fabless模式的MEMS器件製造商發展迅速，獨立的MEMS代工廠努力尋求標準化的工藝以提升規模經濟，減少製造時間和降低成本，使得獨立的MEMS代工廠快速成長，但目前IDM代工仍處於市場領導地位。

目前提供MEMS代工的IDM廠商主要有意法半導體、索尼、德州儀器等;台積電目前是全球最大的獨立的MEMS代工廠，全球領先的純MEMS代工廠還有Silex Microsystems、Teledyne DALSA 、Asia Pacic Microsystems、X-FAB 、Innovative Micro Technology等,國內的中芯國際、華宏宏利、上海先進半導體也有生產MEMS的能力。

4、國內封測廠商積極布局MEMS先進位程，已具國際競爭力

4.1

MEMS封裝工藝複雜，3D晶圓級封裝是發展趨勢

在整個MEMS器件製造過程中，封裝是後道工序。

採用一定的材料以一定的形式將器件封裝起來。

MEMS封裝提供多種功能，包括電源和信號通路、熱管理、機械支撐以及環境和接口保護等。

MEMS工藝可以與COMS工藝集成，帶來SOC級的系統和架構，MEMS面臨大量封裝方面的挑戰。

MEMS器件的封裝方案基於對半導體知識體系的繼承，然而，MEMS通常必須與操作環境接觸，這是MEMS封裝與IC封裝最重要的區別。

MEMS封裝必須考慮可動結構以及與外部環境的接觸。

這對封裝提出了新的要求，因為傳統的集成電路中，晶片必須被完全保護起來以免受環境的影響。

有些MEMS傳感器需要MEMS與ASIC集成起來進行封裝，比如慣性傳感器，MEMS封裝難度與集成電路封裝相比大幅的提升。

MEMS器件產生了新的複雜特性，在這些複雜特性的驅使下產生了新的封裝方案。

常見的封裝方案有包覆式封裝、具空腔的封裝和預製式封裝。

MEMS器件有多種封裝類型，如LGA、QFN、COL、FC等。

隨著對封裝尺寸越來越嚴格的規範，利用矽通孔(TSV)的3D晶圓級封裝絕對是一個能使MEMS傳感器集成度更高和更加智能化的解決方案。

3D封裝可以改善MEMS器件的尺寸、速度、能耗等多方面的性能，3D晶圓級封裝正在成為可穿戴設備等應用「必須具有」的技術;晶圓級、TSV、3D是MEMS先進封裝的發展趨勢。

4.2

國內封裝測試廠商MEMS先進位程布局完善，已具國際競爭力

2016年，全球封裝測試市場整合併購頻發，日月光與矽品強強聯合、安靠併購J-Device、長電科技併購星科金朋。

目前全球封測市場已形成日月光、安靠、長電科技三強鼎立的局面。

目前具備MEMS封裝測試能力的國際廠商主要有日月光、安靠、矽品、力成科技等，國內有華天科技、長電科技、晶方科技等廠商。

儘管國內的MEMS前端製造還落後於國際大廠，由於國內的封裝技術起步較早，國內MEMS產業鏈後端封裝較為完善。

國內華天科技、長電科技、晶方科技等廠商都在積極布局MEMS先進封裝生產線，並表現出強悍的實力，已經具備國際競爭力。

華天科技已掌握晶圓級封裝(WLCSP)、FC、TSV以及3D封裝技術，並不斷擴大先進封裝的產能。

華天科技已為國內領先的MEMS設計廠商蘇州敏芯微電子量產MEMS麥克風。

長電科技一直開發自有的MEMS封測技術，且布局完善。

目前，長電科技從封裝的種類和技術來說，可以支持整個手機里幾乎所有的產品，磁性傳感器等產品也都有涉及。

長電科技同樣具備SiP、WLCSP、FC、TSV、3D等先進封裝技術。

併購星科金朋，進一步加強了封測的實力。

晶方半導體也是國際上一流的MEMS晶圓級封裝廠商，公司已為客戶量產MEMS加速度計。

MEMS封裝技術與IC封裝有著諸多不同，對企業的要求很高。

眾所周知，MEMS器件價格下降非常之快，目前部分MEMS器件中封裝成本甚至占到總價格的40%到60%。

如何做到低成本封裝是封測廠商面臨的巨大挑戰。

5、MEMS傳感器的發展新趨勢

1、MEMS傳感器將向小型化、集成化、智能化的趨勢演進

2、MEMS無線傳感器將是萬物互聯時代的新趨勢

3、醫療保健領域將成為MEMS傳感器的發展熱點

4、環境監測將是MEMS傳感器的發展新方向

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