1、中国MEMS行业深度报告报告目录图表目录一、2013年全球MEMS市场发展概述(一) 发展现状MEMS 即Micro-Electro-Mechanical System，它是以微电子、微机械及材料科学为基础，研究、设计、制造具有特定功能的微型装置，包括微结构器件、微传感器、微执行器和微系统等。MEMS 技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业，采用MEMS 技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及人们日常生活中常用的消费电子中都有着十分广阔的应用前景。目前MEMS 市场的主导产品为压力传感器、加速度计
2、、微陀螺仪、墨水喷咀和硬盘驱动头等。根据Yole developpement预测，全球MEMS市场规模将从2012年的110亿美元增长到2018年的225亿美元，年复合平均增长率为12.7%。消费电子是MEMS最大的应用领域，其次是医疗和汽车，到2018年消费电子和医疗将占据MEMS 70%的应用市场。MEMS市场规模扩张的主要驱动力来自消费电子，尤其是消费电子中智能手机和平板电脑等移动终端设备。但考虑到MEMS多达上万个品种，每个品种所带来的营收空间并不大，而前期投入、工艺等基本都是一个独立事件，因而若单独从事MEMS业务的盈利空间有限。源于游戏机、笔记本电脑和数码相机等消费电子的快速增长，
3、以及汽车领域、工业生产过程与控制的拉动，2012 全球微机电系统（MEMS）市场由2008 年的70 亿美元增长到140 亿美元.图表 1-2008-2013年全球MEMS市场规模分析（单位：百万美元）资料来源：调研中心整理 (二) 基本特点传统的MEMS 封装没有统一的形式，且封装只能单个进行而不能大批量同时生产，因此封装成本在MEMS 产品总费用中占据7080，封装技术已成为MEMS 生产中的瓶颈。传统的MEMS 封装不能同时满足消费电子领域中低成本、气体密封性、小尺寸等要求。晶圆级芯片尺寸封装（WLCSP）利用薄膜再分布工艺，使I/O 可以分布在IC 芯片的整个表面，而不仅仅局限于狭小的
4、芯片周围区域，成功解决了高密度、细间距I/O 芯片电气连接的问题。WLCSP 封装采用批量生产工艺制造技术，可将封装尺寸减小至IC 芯片的尺寸，大大降低了生产成本，使得MEMS 可以大范围地应用到消费类电子产品领域成为可能。在MEMS领域，工业应用、航空军事和医疗等行业应用的相对重要性相对较高，占20。相比之下，这些领域占总体半导体产业的份额是9。这些领域对于景气周期没有那么敏感。另外，对于乘用车的安全标准或者排放规定对整体MEMS市场有很(三) 主要国家和地区1、世界各国MEMS发展状况与政策支持由于MEMS前端研发需要大量的资金与时间，风险非常高，私有企业往往不愿意独自承担。国外MEMS研
5、究主要依靠政府资助进行：美国以大学为中心承担MEMS研发风险；德国和瑞士以自治团体为主导的半官半民机构进行MEMS研究；法国以国家机构为主导承担MEMS研究风险，每年投入约12 亿美元的研发费用。日本以大型财团与科研机构为主研究MEMS，每年投入总费用超过2.5亿美元。（1）美国：MEMS的研究在60年代首先从斯坦福大学开始，逐步扩展到佐治亚理工学院和加利福尼亚大学洛杉矶分校等大学。为了发展大口径化晶圆技术，美国政府拨款25亿美元，使美国科学财团(NSF)年制定了项目招标指南，帮助众多美国大学拥有了100150mm晶圆生产线。（2）法国：法国有关MEMS的研发基地较为集中，主要由国立研究所法国
6、LETI（Laboratoire dElectronique de Technologie de lInformation，电子和信息技术实验室）承担。“法国硅谷”正在努力地将MEMS和半导体相关研发机构集中在格勒诺布尔市，包括TRONIC&apos、Microsystems S.A、MEMSCAP, S.A.和PHSMEMS等效具10家MEMS风险企业。在市场运作方面，法国与美国市场保持紧密协作，瞄准美国航天与军用市场，并以此为立足点向民用产品、汽车和新领域拓展。（3）德国：德国的MEMS研究与应用工作主要集中在非营利性的弗朗霍夫学会（Fraunhofer-Gesellschaft）和德国美
7、因兹微技术研究所（Institut fuer Mikrotechnik Mainz GmbH，IMM）等。弗朗霍夫学会这样研究机构不仅拥有开发平台，还拥有业务形成平台，发展了与MEMS相关的包括德国Pac Tech GmbH等共十几家独立子公司或风险公司。2003 MEMS的研究预算约为0.6亿美元，政府与公共基金约出资40%。MEMS在德国国内重点领域是汽车，其次是化学设备、半导体。（4）瑞士：瑞士在联邦政府的扶持下已形成以CESM（Centre Suisse dElectronique et de Microtechnique）为主导、以MEMS等技术为基础的“瑞士版硅谷”。CESM已经和
8、Universit de Neuchtel，洛桑联邦理工大学、苏黎世联邦理工大学，及法国LETI建立了协作体制。目前已成立13家MEMS研究企业，包括瑞士COLIBRYS SA、瑞士CSEM（Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA）等，主要进行高性能MEMS产品的研发，制造与材料表面评价设备的制造销售。（5）日本：日本方面对MEMS技术最为关注。日本政府已将微机电系统定位于强化日本产业竞争力的重要技术。2007年夏季，日本文部省推出了“尖端融合领域革新创造基地的形成计划“，08年度日本经济产业省推动 “BEANS项目”
9、和“梦幻芯片开发项目”。BEANS计划在20082012的5年内以约100亿日元的预算，将生物科技和纳米功能融入MEMS技术。目前，日本各地已有MEMS厂商100多家，以Olympus、Canon 和Fujikura 和器件制造如MEW、Oki等为代表。日本也拥有不少设计公司，主要来源于R&D 机构和各高校。（6）亚洲周边国家：亚洲台湾、韩国、中国和新加坡等地，政府从技术战略决策层面大力发展MEMS。韩国每年投入约2 亿美元研发费用，有6 个实验室和10 家公司；我国台湾每年投入MEMS 总费用为6.4亿元新台币。越南也已把MEMS看作未来的商机，密切关注它的发展。2、2011-2013年全球
10、前20大MEMS营收排名：百万美元全球前20大MEMS供应商中的绝大多数供应商都是大企业内部发展起来的部门，而像InvenSense这样由专注于MEMS的初创企业成长起来的公司甚少。 究其原因主要是由MEMS行业特性决定：（1）MEMS前端研发需要大量的资金与时间，风险非常高，私有企业往往不愿意独自承担，初创型企业更是难以为继。国外MEMS研究主要依靠政府资助进行，比如法国每年投入约12 亿美元的研发费用，日本每年投入总费用超过2.5亿美元。（2）MEMS与传统IC的重大差别在于多种类和个性化，不同的MEMS之间没有完全标准的工艺，参量较多，因而每个系列品种都可能要从前端研发重新投入开始做起，
11、同时良品率约在70-80%，这使得单一种类的MEMS产品很难支撑一个公司。盈利的关键往往不是在MEMS研发设计、制造封装封测等，而是在MEMS所应用集成到的下游产品，因为MEMS价格很低，而下游产品因品牌和资质等价格较高。因此，想要做大一个MEMS公司，需要一个系统性公司的支持（前期需要大量的资金开发技术，后期需要进行产品集成提升盈利能力）。例如2012年博世营业额达674亿美金，MEMS产品营业收入只有7.93亿美金，占比只有1.2%；博世MEMS产品能够做到全球第一，主要得益于MEMS产品在TPMS、电子稳定控制（ESC）等领域的应用，这离不开博世公司全球第一大汽车技术供应商对MEMS系统
12、性的支持。图表 2-2011-2013年全球前20大MEMS营收排名：百万美元排名公司2013年2012年2011年1博世10017947352意法半导体7777946443德州仪器7137877764惠普6206757485楼氏电子4953362736佳能3673773697安华高科技3583321938飞思卡尔2832622459TriQuint2651829110亚德诺半导体26029025711应美盛24818614412电装23322329213松下22028830814爱普生21323724615森萨塔科技12020019016村田制作所20217817英飞凌15815113918
13、FormFactor14010911519通用电气11010713220AAC108100资料来源：调研中心整理二、2013年中国MEMS市场规模与结构(一) 市场规模与增长近几年来，全球电子制造业继续向中国转移，中国MEMS市场成为备受关注的热点。与此同时，中国MEMS产业加速布局，科研体系内的MEMS制造技术取得了阶段性成果，产业界与地方政府酝酿已久的MEMS生产线陆续进入实质性建设阶段。2012年中国MEMS市场增长率达到18%，连续三年市场保持高增长。在这场几乎只有外资竞争者的市场争夺战中，本土企业的乏善可陈让我们愈发感到寂寞，而市场不断涌现诸多新兴MEMS应用，无时无刻不提醒着我们，
14、MEMS市场的繁荣还只是个开始。最近几年，在消费电子市场快速发展的推动下，我国MEMS市场保持比较稳定的增长。2012年，我国MEMS市场规模为200.9亿元；2013年中国MEMS市场规模达到231.4亿元，预计2014年我国MEMS市场规模将达到246.6亿元图表 3-2008-2014年中国MEMS市场规模分析资料来源：调研中心整理(二) 基本特点MEMS技术发展迅速，特点突出，应用前景良好，主要体现在以下几个方面：1)体积越来越小，精度越来越高，设计方案呈多样化。例如MEMS陀螺先后经历振动框架式、谐振音叉式、振动轮式、振环陀螺、四叶式等形式，陀螺漂移10 P/h.硅微加速度计先后经历
15、叉指式、三明治式、谐振梁式等技术方案，零偏和标度因素由10 mg达到2005年的20ug. ADI公司成功研制的微小型双轴加速度计体积仅为5 mm x 5 mm x l .45 mm,质量小于Ig。硅微陀螺ADXRS系列产品尺寸为7mm x 7mm x 3mm,质量小于1g。技术方案的不断创新，从工作机理上减少了误差源，提高了精度。2) 工艺和封装技术日趋成熟MEMS艺主要包括:面加工技术，体加工技术，基于绝缘基体硅工艺等等。面加工技术主要是基片上淀积或生长多晶硅层来制造微机械结钩。体加工技术的基础是单晶硅刻蚀技术，中间层的硅微机械结构经过多次掩膜、双面光刻以及各向异性刻蚀而成，然后与上下层精
16、密键合成一个整体。S01工艺结合前两者的优势，它可以得到高质量的单品硅独立结构，同时保留面加工。具有尺寸小、与IC工艺兼容、价格低的批量生产优点。目前，上述3类工艺工序操作和控制都得到了发展和提高，完善了微敏感结构工艺工序的膜厚、线宽以及内应力的检测，微结构高深宽比的三维尺寸加工精度能够得到较好的保证，全硅敏感结构工艺正在开发和完善。3) 工程应用领域不断拓展，成功案例越来越多。MEMS技术正在不断融合，向提高精度、数字化、高可靠性方向发展，成功的应用案例非常多。例如，ADM公司研制的表面工艺的MEMS惯性器件大量应用于民用和工业传感领域，产品销量己经达到几亿只，每只售价仅几十美元。可广泛用于
17、姿态稳定系统以及短距离的战术武器制导，还可以和全球定位系统(GPS)组合构成导航系统，如Litton公司研制的体硅工艺的MEMS惯性器件LN300已经装备15000套。4)为冗余控制、精确控制设计与实现奠定基础。传统飞行器上的控制系统姿态敏感和调控设备因为体积大，能耗大，多设备冗余设计只能通过增大飞行器体积，牺牲飞行器速度或有效航程为代价:惯导、陀操仪、加速度计等姿态测量器件也不可能在飞行器上大范围内布放。MEMS为基础的器件则不同，因为体积、质量、能耗、精度各方面的综合性能优越，为其在飞行载体上的大量使用奠定了基础，飞行器上控制系统实现二级冗余、三级冗余乃至N级独立的冗余控制方案的设计和实现
18、提供了现实基础;还可以通过多点布放，将飞行器姿态的测量由传统的局限式的点式测量，可以拓展到网络式的面基测量或三维体式测量，为探索和应用新的测量方法，提高测量精度提供了有力的支撑。(三) 市场结构分析1、产品结构从产品结构来看，压力传感器、加速度计占据较大份额。专家介绍，压力传感器在中国汽车电子和医疗电子产量进一步增长的带动下，市场份额仍居首位，但在加速度计的强势扩张下，其市场份额较2010年下降了1.2个百分点，为26.5%。2011年，加速度计在手机、平板电脑、笔记本等产品产量增长的保障下，加上其在整机中渗透率的进一步提高，市场规模高速增长，2011年实现销售额45.1亿元，市场份额从201
19、0年24.1%提高至25.7%，位列第二。在中国投影机、打印机等产品巨大产量的支撑下，以及在手机中应用范围的扩大，2011年，DMC微镜阵列、硅麦克风以及喷墨打印头也占有较大市场份额。”除了压力传感器和加速度计，陀螺仪增长也非常迅猛。由于在手机以及平板中实现规模化应用，陀螺仪近年达到52%的年平均复合增长率。射频开关与生物 MEMS器件由于基数较小，且单价坚挺，预计未来仍将保持高速增长。唯一出现负增长的是喷墨打印头，由于产业化较早且技术相对简单，喷墨打印头市场已趋于饱和。在MEMS/NEMS器件及系统方面，当前主要产品包括：压力传感器、惯性传感器、声学传感器、地震检波器、生物芯片、微流体芯片、
20、微内窥镜。研发压力传感器的单位众多，这也与压力传感器在国内研究起步较早有重要关系。在此要重点提到的是宝鸡秦明传感器有限公司，其研发部门前身为宝鸡传感器研究所，是国内最早开展微压力传感器研究的单位之一，并且带动了多家企业，例如位于江苏的昆山双桥传感器测控技术有限公司就与宝鸡传感器研究所颇有渊源。压力传感器发展迅速也与市场的巨大需求分不开，广泛用于工业领域的测试控制、医疗领域、汽车领域，在未来几年市场还将迎来更大的发展，例如轮胎压力监测系统（TPMS）。惯性传感器一直是MEMS产业的重要推动力量，在国内市场也是如此。北京、河北、陕西、上海均有进行惯性MEMS研发和生产的单位。在此要重点关注的是陕西
21、省，其境内有众多企业均从事惯性MEMS研发，例如业内颇具名气的西安中星测控有限公司。这与陕西省的科技发展历史有关，陕西是重要的航空研发/生产基地，包括中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院、西安飞机工业（集团）有限责任公司和陕西飞机工业（集团）有限公司等。目前国内的惯性MEMS在性价比和精度、量程等方面还需提高，以增强竞争力。声学传感器方面，主要有两家企业：位于山东的歌尔声学股份有限公司和苏州敏芯微电子技术有限公司。业已上市的哥尔声学致力于电声行业微型电声元器件和消费类电声产品的研发和制造，主要产品包括微型麦克风、微型扬声器/受话器等。苏州敏芯成立时间较短，但较为活跃，目前主要产品是微型硅麦克
22、风芯片。地震检波器在矿产勘探方面应用广泛，MEMS检波器以高性价比正逐步获得更多市场份额。 威海双丰电子集团有限公司和西安思坦地震技术有限公司致力于这方面的研究，经过十多年的发展已发展了多类产品并应用。生物医疗领域也有数家企业具有相当实力。博奥生物有限公司已经研发出了多种生物芯片及芯片实验室，在国内外均有较高的知名度。博奥生物以清华大学、中国医学科学院等科研单位为技术依托，研发实力当属一流，但是当前国外相关企业也很多，竞争亦很激烈。重庆金山科技（集团）有限公司的拳头产品是基于MEMS技术的胶囊内窥镜和硅微型泵，其中胶囊内窥镜项目技术达到国际领先。简评：产品种类比较少，主要还是惯性器件和压力传感
23、器，而且多是中低端产品。一方面这与市场的需求导向有关，另一方面这也反映了国内MEMS/NEMS企业的一个弱点总体上研发实力不够，创新性强的新器件、新系统鲜有出现。重庆金山科技的胶囊内窥镜在这方面表现可圈可点，值得借鉴和学习。2、应用结构在MEMS加速度计与3C产品的结合下，我国MEMS市场迅速激活。2005-2007年，我国MEMS加速度计市场增速惊人，三年间复合增长率超过100%。然而，2008年，突然降临的全球金融危机使得我国电子整机产量增速出现不同程度的下滑，这也使得MEMS加速度需求增长随之下降。 此外，MEMS产品在电子整机中的应用虽然在很大程度上增加了产品的差异性和多样化，然而在当
24、前经济环境下，消费者购买行为已明显趋于保守，MEMS产品带来的附加功能和独特使用体验无法充分调动其对相关终端产品的购买热情，2008年2季度开始，MEMS加速度计在电子整机产品中渗透增速应声回落。与此同时，随着消费类电子、手机、NB等终端产品价格下降压力进一步加大，相应的芯片成本控制更加严格，作为整机中最为新兴的应用，加速度计价格下降及利润压缩首当其中，这也使得2008年我国MEMS加速度销售额迅速下滑。而在MEMS加速度计市场下滑的拖累下，2008年我国MEMS整体市场增速较2007年亦降低近15%。 应用市场3C领域独占鳌头 伴随着MEMS技术的不断成熟以及应用领域的不断拓展，MEMS产品
25、广泛地应用于喷墨打印头、投影仪、笔记本等计算机类产品以及手机等通讯产品以及MP3/MP4、游戏机等消费电子产品中，中国以超过全球20%的投影仪产量、超过40%的喷墨打印机及打印头产量、超过50%的手机产量、超过60%的游戏机产量、超过70%的MP3/MP4产量以及超过80%的笔记本产量强有力的拉动了喷墨打印头、DMD微镜阵列、加速度计以及硅麦克风等MEMS产品的消费，它们在3C领域的应用总量占据我国MEMS整体市场40%以上份额。此外，值得一提的是，在我国汽车电子产业迅速发展的推动下，我国汽车电子领域MEMS市场份额逐年攀升，2008年其市场份额超过30%。3、品牌结构MEMS 行业集中度高，
26、进口替代空间广阔：2012 年，面向智能手机与平板电脑等消费与移动市场的五家主要MEMS厂商（意法半导体、Knowles、AKM、InvenSense、TI），合计占有整个产业营业收入的58%，为29.2 亿美元的移动与消费市场营业收入贡献了16.9 亿美元，而前10 大供应商的合计营业收入占整体产业的80%，行业集中度非常之高，也体现出MEMS 在技术、工艺环节的门槛较高。全球前10 大供应商中多数为欧美日企业，中国企业仅AAC上榜。MEMS 在中国市场的需求成长迅猛，未来有广阔的进口替代空间。士兰微电子已经掌握了加速度和磁传感器研发与生产、测试各个环节的核心技术。同时，设计制造一体的模式将
27、有利于产品质量/成本的控制，公司陆续推出的MEMS 传感器产品有望以其优良的性能和极具竞争力的价格打破欧美厂家的垄断。4、企业需求结构MEMS传感器下游市场巨大。随着消费电子市场对组合式MEMS传感器的需求日益剧增,组合式MEMS传感器市场的发展速度将远远高于其他MEMS器件。有国外行业技术分析师预计,到2018年,MEMS市场产值将以12%至13%的复合增长率增长至225亿美元。预计到2016年将有12亿部手机、平板电脑和笔记本电脑同时配置加速计、陀螺仪、指南针功能,远远超过2011年的2.49亿台,在这些空间极为紧张的设备中,组合使MEMS传感器系统具有天然优势。配备多个传感器将是未来智能
28、设备的重要方向。目前,最新的三星和苹果手机均配置了多个传感器,未来新世代手机配备的传感器将呈现几何倍数增长。手机将能感知空间,能感知到用户体温等,手机将成为一个比较良好的信息采集设备。事实上,年底和明年将逐步推出的智能手表等可穿戴智能设备,其使用传感器的数量将会更多。可以预见,配备多个传感器的体感采集设备将是未来智能设备的一个重要方向。国内MEMS产值增速明显高于全球,利于进口替代。据IHS iSuppli 统计,2012 年全球MEMS市场规模为84.1 亿美元,预计2013 年市场规模将达到90.9 亿美元,同比增长8.1%,未来2 年将保持两位数增长。而2012 年中国MEMS 市场规模
29、增长 19%,达到19 亿美元,增速超越行业整体,预计2013 年中国MEMS 采购金额将增长到23 亿美元,2016 年达到30 亿美元,复合年增长率为13.4%。MEMS 在中国市场的需求成长迅猛,我们认为随着大陆移动终端制造商在全球市场的份额不断上升,未来MEMS传感器将有广阔的进口替代空间。 我们看好相关传感器生产类公司孕育的投资机会。三、2013年中国MEMS细分应用市场研究(一) 网络与通信领域市场分析1、市场规模与增长图表 4-2010-2013年中国网络与通信领域MEMS市场规模增长资料来源：调研中心整理2、产品结构分析用于通信领域的MEMS 器件（包括MOEMS 器件）如微电
30、容、电感、开关、光检测器、光耦合器等在结构、功能、物理性质等方面有很多的优越性，在未来的无线通信和光纤通信特别是宽带、高频、低损耗、多功能通信领域有着广泛的应用前景。但目前由于制造工艺、封装技术、村料、结构、RF 射频耦合等限制，如目前芯片设计和封装设计没有统一考虑，造成封装成本远远高于芯片成本，占整个器件成本的90%以上，同时封装性能也不稳定。因此，自组装、自校准、大批量生产、结构简单和性能优异的MEMS 器件是以后的主要的发展方向。 (二) 消费电子领域市场分析1、市场规模与增长图表 5-2010-2013年中国消费电子领域MEMS市场规模增长资料来源：调研中心整理2、产品结构分析众多机构
31、都看好未来MEMS在IT/消费电子领域的应用，这一领域也是MEMS未来最大的市场。的确，Wii和iPhone的热销使得电子产品终端厂商不得不提高对MEMS的重视，加快了MEMS的普及。MEMS赋予电子产品独特的人机交互体验，使得电子产品更娱乐化、智能化。伴随着MEMS技术的不断成熟以及应用领域的不断拓展，MEMS产品将广泛地应用于喷墨打印头、投影仪、笔记本等计算机类产品，手机等通讯产品以及MP3、MP4、游戏机、麦克风等消费电子产品中。图表 6：MEMS在消费电子领域的应用(三) 计算机领域市场分析1、市场规模与增长图表 6-2010-2013年中国计算机领域MEMS市场规模增长资料来源：调研中心整理2、产品结构分析到2014年，平板计算机将继手机之后成为MEMS传感器在消费性与手机领域的第二大块应用，营收将达2.8亿美元。分析师表示，MEMS加速计与陀螺仪在平板计算机中扮演重要角色，它们不止运用在自动屏幕旋转与作为指南针的倾斜补偿，也作为以动作为基础的用户接口。MEMS滤波器如薄膜体声波双工器也可用在3G平板机上，同样的，像压力传感器与MEMS麦克风也都将在2011年加入战局。这些组件都将扩大MEMS在平板机的销售量，并且有助于带动整个MEMS消费性电子装置与手机的市场。MEMS的消费性电子与
