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2017-10-17摘自：**电子商情

     应用广泛，借物联网站下一个风口

     MEMS传感器在汽车领域的应用

     随着汽车安全应用与降低碳排放的关注度日益提升，MEMS传感器在汽车电子领域的渗透率逐渐提高，除此之外，无人驾驶等新兴技术也推动着MEMS传感器进一步普及。2010年全球平均每辆汽车包含9.2个传感器，中国汽车含有5个，但中国扩大部署安全气囊和轮胎压力监测系统(TPMS)，将推动中国汽车平均传感器数量到2015年增加到10个，在每辆汽车中，光TPMS系统就要使用4.2个汽车MEMS传感器，目前中国已超越日本成为第三大汽车MEMS市场。目前汽车上常见的传感器有加速度计、陀螺仪、电子罗盘、气压计、红外传感器、超声波传感器、激光测距仪、雷达传感器等。

      MEMS传感器在智能领域的应用

      在智能中，大量MEMS传感器的使用增加其智能性，提高了用户体验。iPhone 6 Plus使用了六轴陀螺仪&加速度计（InvenSense MPU-6700）、三轴电子罗盘（AKM AK8963C）、三轴加速度计（Bosch Sensortec BMA280），磁力计，大气压力计（Bosch Sensortec BMP280）、指纹传感器(Authen Tec的***R92)、距离传感器，环境光传感器(来自AMS的TSL2581 )和MEMS麦克风。

       截至到2014年，常见的三种用于智能手机的罗感器、加速度器传感器、陀螺仪渗透率分别为48%、64%、17%，陀螺仪渗透率偏低，通常在高端机型上有配置。

     MEMS传感器在可穿戴设备领域的应用

      在可穿戴智能设备上，传感器的使用更为广泛。AppleWatch配置的MEMS传感器超过十种。

      ✦  加速度传感器：测量身体运动，并且可以记录用户步数以及睡眠习惯。

      ✦  陀螺仪：可以侦测转动，此外，陀螺仪还能让iWatch“感知”用户，比如举起手腕准备看表时，屏 幕自动亮起。

      ✦  磁力计：可以用来提升运动追踪的准确性。

      ✦  晴雨表/气压传感器：提供更准确的天气数据，感知海拔高度的变化

      ✦  环境温度传感器：提供更准确的生物数据

      ✦  心率监控仪：进行心率监控

      ✦  血氧传感器：测量血氧值，对于准确的脉搏率检测至关重要

      ✦  皮肤电导传感器：计算用户的排汗量

      ✦  皮肤温度传感器：可以帮助用户了解自己的健身强度

      ✦  GPS：GPS可以帮助我们了解自己要去哪里，去过哪里

       除了Apple Watch，在智能家居热卖的Nest，很大程度上就受益于湿温度、红外传感器的廉价；Jawbone、Misfit等智能手环的兴起，也是受益于重力传感器的普及。

      MEMS传感器在微纳卫星领域的应用

      2014年5月4日， SpaceX为**空间站提供给养的一个火箭，将会投放一个卫星母船（体积仅为10X30厘米），这艘母船，将会投放104颗名为“小妖怪”的微型卫星。“小妖怪”卫星的体积，只有几个拇指般大小。每一颗卫星的重量仅为5克，制造成本仅为5美元。每一个“小妖怪”拥有一个微处理器芯片，一个可以和地球通信的无线电发射装置，两个天线，一个太阳能电池提供卫星长期工作的电力，每一个卫星还配置了磁力计和陀螺仪，从而获知卫星指向的方向。

     采用MEMS技术制造的微纳卫星体积小、重量轻、成本低、技术含量高、可批量制造，具有十分广阔的前景，并且在我国有成功先例。2015年9月20日，长征六号运载火箭在太原卫星发射中心升空，成功将20颗微小卫星送入预定轨道，其中包括清华大学研制的“纳星2号” 技术试验卫星，该卫星的有效载荷包括纳型星敏感器、微型低功耗太阳敏感器、硅基MEMS陀螺、微型石英音叉陀螺、MEMS磁强计、北斗/GPS接收机等，性能指标均达到****、国内**水平。

      MEMS传感器在物联网领域的应用

      物联网（IoT）是把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。简而言之，物联网就是“物物相连的互联网”。传感器作为物联网三大层次结构之一的感知层的重要组成部分，将现实世界中的物理量、化学量、生物量等转化成可供处理的数字信号，是实现物联网的基础和前提，同时MEMS（微机电）技术作为支撑技术，在物联网的发展中起着至关重要的作用。

      随着移动互联市场趋于饱和，物联网（IoT）逐渐成为全球经济增长和科技发展的新增点。IDC发布报告指出，2020年全球物联网市场市值将增至1.7万亿美元。根据IoT的数据，2020年约有500亿台设备接入物联网，是现在的2.5倍。

      MEMS的传感器发展共经历了三个阶段，分别对应不同的驱动力。2000年左右是汽车电子、2007年左右是智能手机、201左右是可穿戴设备，下一个驱动MEMS的传感器发展的动力是物联网，业界预测全球传感器需求有望从当前的百亿级激增到2025年的Trillion-Sensor（TSensor，万亿-传感器）量级。

      MEMS技术在可穿戴设备、智能家居、医疗、工业4.0、智能汽车、智慧城市等IOT细分领域都有广泛的应用，常见的MEMS传感器诸如麦克风、体声波滤波器、压力传感器、温度传感器等都存在丰富的应用场景。

       MEMS行业发展趋势

       市场存出清需求，传感器领域并购持续涌现

       2001-2007年间，MEMS传感器均价由3.5美元降低到接近2.7美元，CAGR为-6%；2007-2013年间，MEMS传感器均价由接近2.7美元降低到1美元，CAGR为-13%。过去五年MEMS市场参与者不断增加，尤其移动端货量急剧增长，给价格带来了较大的压力，市场有内在出清的需求。

      随着价格不断走低，经营不善、技术薄弱、缺乏核心竞争力的厂商出现亏损。近年来行业并购案例不断出现，强者恒强，具有行业话语权的龙头厂商将在市场调整中**终获益。

      组合传感器是MEMS集成新方向

      MEMS产业正向多传感器集成方向前进，形成三大类组合传感器，体积更小、重量更轻、功能集成度更高的组合MEMS传感器是发展方向。

      ✦  密闭封装（Closed Package）组合传感器是简单且发展较为成熟的，主要是惯性传感器，如多轴加速度计、陀螺仪和磁力计，21世纪初，美新（MEMSIC）和意法半导体（ST）**将加速度计推到手机使得惯性组合传感器成为**成熟、**常用的集成器件。对于加速度计和陀螺仪，集成是在硅片上实现的，并通过系统级封装（SiP）将专用集成电路（ASIC）和磁力计集成在一起。

      ✦  开放腔体（Open Cavity）组合传感器需要与外界联通以感知环境信息。例如，压力传感器可以和湿度传感器、气体传感器集成，这些传感器的集成主要采用系统级封装，因为大部分传感器采用不同的制造工艺，在单片硅晶圆上的集成成本过高。

      ✦  第三类是光学窗口（Open-eyed）组合传感器，摄像头（图像传感器）是手机昂贵的传感器模组，中逐渐形成两个光学窗口组合传感器，包括前置和后置的图像传感器，也将集成现有的光学传感器，如接近传感器、环境光传感器和3D景深传感器等。

      根据HIS的数据，组合传感器市场在2011年之后占比逐步上升，预计到2017年一半的MEMS产品是组合形式。惯性传感器的价值已经严重下滑，从分立传感器转向组合传感器，三轴分立传感器，甚至六轴组合传感器的价格已经非常低了，集成三轴陀螺仪，三轴加速传感器，三轴磁感应传感器的九轴惯性传感器将有明显优势。

      封测环节意义重大，占据MEMS产业链70%成本

      不同于传统的集成电路产业链，MEMS中封装和测试占据了产业链70%的成本，根据典型的MEMS设备成本拆分，其中ASIC占据了12%，测试占据了40%，封装占据了30%，传感器占据了18%，因此封装和测试显得尤为重要。MEMS的器件复杂性导致了封装成本过高，同时测试效率低，尤其是做生物MEMS、化学MEMS，其测试效率更低，这也是制约MEMS封测发展的瓶颈，因此批量自动化封装及测试能力是降低成本获取市场的关键，拥有核心封测技术的厂商将深度受益。

       MEMS主要的封装技术为BGA/LGA和 WLP，近年来WLP份额增长较快，2016年几乎与BGA/LGA持平，是MEMS领域**有潜力的封装技术。

      比照IC，MEMS代工崛起迹象明确

      在集成电路产业飞速发展的背后，IC设计和制造方式一直在进行调整，产业链条不断裂变。自上个世纪80年代以来IC产业经历了四个阶段，代工模式（Foundry）的出现是导致IC产业链条裂变的一个重要因素。这以上世纪90年代台湾集成电路公司（TSMC）等代工企业的兴起为标志，典型特征是晶圆代工企业与IC设计公司相互分离，新兴的IC设计公司（Fabless，即无工厂化）不再拥有自己的生产线，这种产业模式因其快速灵活、适应市场需要迅速成长起来。

      进入新世纪，IC设计和制造领域内的产业链再次裂变导致产业内分工更加细化。在IC制造领域，为降低成本，生产技术提供者（往往是大型的IDM企业）与生产者相互独立，前者专门提供已验证的生产技术，后者则将之运用于大规模的生产。这一变迁过程，表面看是IC产业链自身逐步裂变的自然过程，事实上却是在技术飞速发展、成本约束加强的全球化背景下，各国企业之间产业内分工日益细化和深化的过程。

      MEMS行业中Fabless的份额由2006年的10%增加到2012年的32%左右，正如集成电路行业所经历由的一样，行业细化和分工的趋势不可逆转。MEMS传感器行业的品种多达上万种，单品种的销量很难放大，在价格不断走低的情况下，企业很难盈利，无法承受大规模的资本支出。面对不断增长的市场规模，迫切想进入的中小设计厂商有很强的代工需求，Fabless存在的价值日益凸显。除此之外，由于市场规模相对过小，缺乏统一工艺，传统的集成电路代工厂商如台积电, 联电, 中芯**等一线代工厂商较之新进入的MEMS代工企业赛莱克斯和Tronics、IMT并无**的优势，这就给专注于MEMS代工厂商留下了更大的发展空间。

来源：长江证券

作者：莫文宇

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