中國半導(dǎo)體彎道超車的最后機會,你必須了解的MEMS市場!(上)
2017-10-09摘自:國際電子商情
報告要點
?MEMS較之傳統(tǒng)機械工藝比較優(yōu)勢明顯
MEMS工藝不僅具有集成電路系統(tǒng)的許多優(yōu)點,同時集約了多種學(xué)科發(fā)展的尖端成果,與傳統(tǒng)的機械工藝相比,它具有微型化、集成化、多樣化、批量化等特點,成本上也有明顯優(yōu)勢,且生產(chǎn)出的產(chǎn)品功能多樣,可高度集成。
?機遇與挑戰(zhàn)并存,MEMS鑄就下一個千億市場
MEMS是集成電路相對景氣的子領(lǐng)域,預(yù)計到2021年全球MEMS產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到200億美元,2015-2021復(fù)合增長率為8.9%,增速遠(yuǎn)高于集成電路行業(yè)平均水平,同時受移動設(shè)備市場逐步飽和的沖擊,增速有所放緩。國內(nèi)增速快于國外,消費電子、醫(yī)療和工業(yè)控制等細(xì)分領(lǐng)域引領(lǐng)市場。
?感知時代,MEMS借力物聯(lián)網(wǎng)蓄勢騰飛
傳感器作為感知層的重要組成部分,在物聯(lián)網(wǎng)時代不可替代,MEMS作為支撐技術(shù),也將發(fā)揮重要作用。預(yù)計2020年全球物聯(lián)網(wǎng)市場市值將增至1.7萬億美元,約有500億臺設(shè)備接入物聯(lián)網(wǎng),物聯(lián)網(wǎng)是繼汽車電子、智能手機、可穿戴設(shè)備后MEMS的下一個核心驅(qū)動力。
?市場存在調(diào)整需求,MEMS領(lǐng)域并購風(fēng)潮漸起
MEMS供給擴張快于需求,銷售均價存在調(diào)整壓力。近期行業(yè)出現(xiàn)諸多并購案例,TDK并購Tronics,華燦光電并購美新,北京君正并購OV,耐威科技并購賽萊克斯等,行業(yè)整合有利于市場出清,龍頭企業(yè)將最終受益。
?專業(yè)分工大勢所趨,產(chǎn)業(yè)鏈中下游Foundry和封測廠商受益明顯
MEMS將“重演”集成電路領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈裂變過程,專業(yè)分工是大勢所趨。MEMS行業(yè)是個相對較小且分散的行業(yè),適合Fabless的輕資產(chǎn)模式,MEMS代工廠商地位將日益突出,且較之于集成電路一線的Foundry,專注MEMS行業(yè)的Foundry諸如賽萊克斯、ITM、Tronics并無明顯劣勢,更有助于貼近客戶。除此之外,MEMS封測環(huán)節(jié)技術(shù)較之集成電路復(fù)雜,更是占據(jù)了成本70%,擁有批量自動化封裝及測試能力的廠商將獲取產(chǎn)業(yè)鏈最大份額“蛋糕”。
MEMS是IC與機械的完美融合
微機電系統(tǒng)Micro-Electro-MechanicalSystems (MEMS)是利用集成電路制造技術(shù)和微加工技術(shù)把微結(jié)構(gòu)、微傳感器、控制處理電路甚至接口、通信和電源等制造在一塊或多塊芯片上的微型集成系統(tǒng)。由于MEMS是微電子同微機械的結(jié)合,如果把微電子電路比作人的大腦,微機械比作人的五官(傳感器)和手腳(執(zhí)行器),兩者的緊密結(jié)合,就是一個功能齊全而強大的微系統(tǒng)。
MEMS工藝兼具批量生產(chǎn)和成本優(yōu)勢
典型的MEMS系統(tǒng)如圖所示,由傳感器、信息處理單元、執(zhí)行器和通訊/接口單元等組成。其輸入是物理信號,通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號,經(jīng)過信號處理(模擬的和/或數(shù)字的)后,由執(zhí)行器與外界作用。每一個微系統(tǒng)可以采用數(shù)字或模擬信號(電、光、磁等物理量)與其它微系統(tǒng)進(jìn)行通信。
MEMS工藝與傳統(tǒng)的IC工藝有許多相似之處,如光刻、薄膜沉積、摻雜、刻蝕、化學(xué)機械拋光工藝等,但是有些復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)難以用IC工藝實現(xiàn),除了體微加工技術(shù)、表面微加工技術(shù)之外,MEMS制造還廣泛地使用多種特殊加工方法,包括鍵合、LIGA、電鍍、軟光刻、微模鑄、微立體光刻與微電火花加工等。
MEMS是受到集成電路工藝的啟發(fā)而發(fā)展起來的,它不僅具有集成電路系統(tǒng)的許多優(yōu)點,同時集約了多種學(xué)科發(fā)展的尖端成果,與傳統(tǒng)的機械工藝相比,它具有微型化、集成化、多樣化、批量化等特點。
? 原材料價格低廉:大部分MEMS的原材料是硅(Si),價格低廉,產(chǎn)量充足
? 批量生產(chǎn),良率高: MEMS工藝全自動化控制,隔離了人為因素,最大限度地控制同一批MEMS芯片之間的工藝誤差,從而提升良品率。但由于MEMS的工藝難度高,其良率仍然與傳統(tǒng)IC制造相比有一定的差距。
? 體積小、重量輕:傳統(tǒng)機械加工無法使用納米-微米級別的工藝,MEMS采用類似集成電路的工藝保證了產(chǎn)品的微型化。
MEMS產(chǎn)品功能多樣、高度集成
MEMS傳感器:硅麥克風(fēng)、陀螺儀、加速度器、磁力計、組合傳感器、壓力傳感器、輪胎壓力傳感系統(tǒng)等。
MEMS執(zhí)行器:微鏡、振動器、射頻、體聲波濾波器、噴墨頭、自動聚焦、紅外探測器等
集成可能性是MEMS技術(shù)的另一個優(yōu)點,MEMS和ASIC(專用集成電路)采用相似的工藝,因此具有極大地潛力將二者集成,上圖的加速度計中MEMS與IC在不同的硅片上制造好了再粘合在同一個封裝內(nèi)。
增速快于集成電路,國內(nèi)快于國外
全球MEMS產(chǎn)業(yè)概況梳理
MEMS作為集成電路的子行業(yè),主要廠商還是以集成電路背景為主,新進(jìn)入的代工廠商包括賽萊克斯和Tronics,設(shè)計廠商包括InvenSense。由于產(chǎn)業(yè)鏈分工程度較低,占據(jù)核心地位的還是原有集成電路的IDM廠商,諸如ST、TI、Avago、Rohm等。
依據(jù)2015年營收數(shù)據(jù),全球Top30 MEMS廠商的門檻為7400萬美元,排在前三位的依次是BOSCH、ST、TI營收分別為12.14億美元、7.55億美元、7.35億美元,BOSCH憑借在汽車零部件領(lǐng)域的深厚積淀一騎絕塵,ST、TI、AVAGO處于第二梯隊,中國大陸僅瑞聲科技(ACC)、歌爾聲學(xué)(GoerTek)入圍,MEMS營收分別為1.4億美元和8400萬美元。
? BOSCH的MEMS傳感器累計出貨量超過40億顆,為汽車和消費類電子行業(yè)提供了用途廣泛的傳感器,例如,可測量壓力、加速度、轉(zhuǎn)動、質(zhì)量流量和地球磁場的微機電傳感器,它們是汽車或智能手機等設(shè)備的“感覺器官”
? ST的傳感器產(chǎn)品包括MEMS(微機電傳感器,包括加速度計、陀螺儀、數(shù)字羅盤、慣性模塊、壓力傳感器、濕度傳感器和麥克風(fēng))、智能傳感器、Sensor Hub、溫度傳感器和觸摸傳感器
? InvenSense是為智能型運動處理方案的先驅(qū)、全球業(yè)界的領(lǐng)導(dǎo)廠商,發(fā)展出多軸角速度陀螺儀,事純粹的MEMS設(shè)計廠商中排名最高的。
根據(jù)Yole Development的數(shù)據(jù),2012年排在前三位的MEMS代工領(lǐng)域廠商分別為ST、SONY、TSMC,營收分別為2.03億美元,6500萬美元、4200萬美元,MEMS領(lǐng)域代工廠商賽萊克斯和IMT、Tronics分別實現(xiàn)營收3400萬美元、1900萬美元和1900萬美元。
全球MEMS增速有所放緩
過去幾年,以智能手機為代表的消費電子產(chǎn)品大幅拉升MEMS器件的出貨量,隨著智能手機/便攜式應(yīng)用市場已經(jīng)接近飽和,MEMS市場增速比前幾年有所放緩。Yole Development預(yù)計2015~2021年全球MEMS市場的復(fù)合年增長率(CAGR)為8.9%,將從119億美元增長到200億美元,同期全球MEMS出貨量的復(fù)合年增長率為13%。
預(yù)計2016年,MEMS按產(chǎn)品線劃分占主導(dǎo)低位的依然是慣性傳感器和微流量傳感器,占比都為24%左右,其次是壓力傳感器,占比為13%,光學(xué)傳感器和噴墨頭,占比都為10%左右。
國內(nèi)MEMS聚焦長三角,處于發(fā)展初期
從區(qū)域而言,MEMS產(chǎn)業(yè)擁有很強的區(qū)域分布特點,無論是設(shè)計企業(yè)、制造企業(yè)還是封裝測試企業(yè),基本都圍繞長三角來展開;北方主要集中在航天、兵器、電子這些研究所里面,面向國防軍工、航天應(yīng)用領(lǐng)域,因此形成了相對封閉的體系;珠三角地區(qū)則更多做應(yīng)用和銷售,中西部MEMS產(chǎn)業(yè)較為落后。
中國的MEMS產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)也正逐步完善,從研發(fā)、開發(fā)、設(shè)計、代工、封測到應(yīng)用,產(chǎn)業(yè)鏈已基本形成,今后MEMS將在消費電子、汽車工業(yè)、工業(yè)控制乃至生物醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域扮演越來越重要的角色。
國內(nèi)MEMS持續(xù)火熱,消費和醫(yī)療引領(lǐng)市場
從應(yīng)用結(jié)構(gòu)來看,由于國內(nèi)智能手機較廣的普及率及市場存量,網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)跑中國MEMS市場的發(fā)展;同時,中國中國是全球最大的汽車生產(chǎn)國,國家極力推動新能源汽車及車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,汽車電子領(lǐng)域所占份額僅次于網(wǎng)絡(luò)通信;此外,在計算機領(lǐng)域,除了平板電腦對MEMS器件需求量大,噴墨打印頭也占了相當(dāng)大的比重。
根據(jù)賽迪顧問的研究數(shù)據(jù),2014年醫(yī)療領(lǐng)域占據(jù)全球19%的MEMS市場,中國則不到10%。隨著居民收入水平的提高,對健康的需求日益提升,在未來整個市場當(dāng)中,醫(yī)療領(lǐng)域增長最快。其次是在消費領(lǐng)域,第一,消費電子領(lǐng)域基數(shù)較小,第二,智能家居、可穿戴設(shè)備以及AR/VR等新興領(lǐng)域?qū)⑼苿诱麄€消費領(lǐng)域的增長。
據(jù)賽迪顧問的研究數(shù)據(jù),2014年中國MEMS器件市場規(guī)模為265億元人民幣,占據(jù)全球市場的三分之一。從發(fā)展速度而言,中國MEMS市場增速一直快于全球市場增速。2014年中國MEMS器件市場增速高達(dá)17%,中國集成電路市場增速為9%,橫向?qū)Ρ榷裕琈EMS器件市場的增速兩倍于集成電路市場。預(yù)計到2017年,國內(nèi)MEMS市場規(guī)模將達(dá)到400-450億元,2014-2017復(fù)合增長率為19%。在較為樂觀情況下,按照賽迪的遠(yuǎn)景預(yù)測,整個中國MEMS市場有望形成接近1000億人民幣的龐大市場。
來源:長江證券
作者:莫文宇
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