MEMS 設(shè)備是日常生活的一部分，應(yīng)用于從智能手機(jī)到汽車再到戰(zhàn)斗機(jī)等各種系統(tǒng)。由于應(yīng)用的多樣性，MEMS 設(shè)備的數(shù)量和相關(guān)收入可能非常可觀。
2023 年，MEMS 行業(yè)規(guī)模降至 1460 萬美元（同比下降 3%），主要原因是消費(fèi)電子產(chǎn)品和經(jīng)濟(jì)周期的低迷。盡管今年對于 MEMS 行業(yè)來說相對艱難，但我們預(yù)計(jì)市場將在 2024 年再次增長。事實(shí)上，2024 年的出貨量將接近 340 億臺(tái)（同比 9%），總收入達(dá)到 156 億美元。就長期增長而言，我們看到 MEMS 設(shè)備的吸引力不斷增長，這主要受到所有終端市場的大趨勢的推動(dòng)——消費(fèi)電子設(shè)備的傳感器化、汽車的自動(dòng)駕駛和舒適性、工業(yè) 4.0、人工智能的出現(xiàn)等。
因此，我們預(yù)計(jì) 2023-29 年（收入和銷量）復(fù)合年增長率將達(dá)到 5%，到 2029 年銷量將達(dá)到近 430 億臺(tái)，收入將達(dá)到 200 億美元。
風(fēng)雨過后，地平線是否更加光明？
盡管有幾家公司今年表現(xiàn)不錯(cuò)（主要是因?yàn)樗麄儷@得了新的設(shè)計(jì)勝利，或者因?yàn)樗麄冊O(shè)法以某種方式增加了市場份額），但 2023 年對于 MEMS 公司來說是艱難的一年。消費(fèi)低迷影響了終端系統(tǒng)需求，供應(yīng)鏈中的高庫存水平造成供應(yīng)不平衡，汽車終端市場也出現(xiàn)下滑。此外，客戶層面的庫存迫使傳感器制造商降低生產(chǎn)水平，降低了代工廠的利用率，從而降低了銷售額。
從廠商來看，博世、意法半導(dǎo)體和 TDK 三巨頭繼續(xù)領(lǐng)跑 MEMS 傳感器市場，而博通和 Qorvo 則領(lǐng)跑 RF MEMS 市場。博世保持相對穩(wěn)定的營收，而 TDK 的增長速度超過市場，抵消了意法半導(dǎo)體的下滑。博通在蘋果的 FBAR 業(yè)務(wù)中失去了很大一部分份額，而 Qorvo 憑借其 BAW SMR 奪回了一部分業(yè)務(wù)。
去年，代工業(yè)務(wù)也相對平穩(wěn)，同比下降了 1%。大多數(shù)傳感器制造商減少了訂單，原因是其傳感器在頂級/終端系統(tǒng)層面的需求下降，或因?yàn)榍缼齑孢^高。不過，全球范圍內(nèi)，進(jìn)入 MEMS 行業(yè)的參與者不斷增加，新設(shè)計(jì)和新技術(shù)的出現(xiàn)抵消了這一下降。
西方公司仍處于領(lǐng)先地位……但能持續(xù)多久呢？
就整體生產(chǎn)水平而言，我們估計(jì) 2023 年 MEMS 行業(yè)已處理了近 400 萬片晶圓，預(yù)計(jì) 2029 年產(chǎn)量將增長到 500 萬片。
從地理分布來看，我們認(rèn)為近 60% 的制造業(yè)在西方國家（北美和歐洲）加工，約 19% 的制造業(yè)在日本加工，其余的制造業(yè)在大中華區(qū)和東南亞（馬來西亞和新加坡）加工。盡管制造業(yè)回流趨勢明顯，但未來幾年，中國大陸的制造業(yè)份額仍將增長……
MEMS 公司和代工廠數(shù)量的不斷增長，導(dǎo)致當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)嚴(yán)重的供應(yīng)過剩，目前正扼殺大多數(shù)參與者的利潤。如果需求不能迅速回升，我們是否應(yīng)該預(yù)計(jì)會(huì)有更多中國公司破產(chǎn)或停止 MEMS 活動(dòng)？或者這會(huì)導(dǎo)致中國生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)一步整合？這些公司中有多少將獲得生存所需的資金支持？
MEMS過去20年的創(chuàng)新和增長
克服全球經(jīng)濟(jì)衰退，MEMS 市場規(guī)模有望在 2028 年增長至 200 億美元，因?yàn)?MEMS 可幫助消費(fèi)品、汽車和其他行業(yè)的 OEM 優(yōu)化其系統(tǒng)的成本、尺寸和性能。
在接下來的文章中， Yole Intelligence 的Pierre Delbos和Pierre-Marie Visse以及Yole SystemPlus 的Khrystyna Kruk回顧了過去 20 年 MEMS 市場的發(fā)展，重點(diǎn)介紹了不斷發(fā)展的驅(qū)動(dòng)因素、最重要的 MEMS 創(chuàng)新以及未來將推動(dòng) MEMS 需求的領(lǐng)域。
除了市場受到設(shè)備數(shù)量不斷增長和 MEMS 功能增強(qiáng)的推動(dòng)之外，我們預(yù)計(jì)其他設(shè)備的市場采用率也會(huì)上升，這將在不久的將來刺激額外的需求。
例如，MEMS 微型揚(yáng)聲器具有極小的體積，但其在低頻下的表現(xiàn)通常不如傳統(tǒng)技術(shù)。隨著微型揚(yáng)聲器公司開始提高性能并取得設(shè)計(jì)成功（例如在 TWS 耳機(jī)和助聽器中），產(chǎn)量可能會(huì)壓低價(jià)格，從而與傳統(tǒng)揚(yáng)聲器競爭。
此外，隨著新興系統(tǒng)逐漸被大規(guī)模采用，我們預(yù)計(jì) MEMS 的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。
例如，隨著 2030 年 AR 眼鏡的大量上市，Yole Group 預(yù)計(jì) LBS 微投影的 MEMS 微鏡將在 microLED 變得可行之前充當(dāng)權(quán)宜之計(jì)（與 LCoS 競爭）。
另一個(gè)值得注意的趨勢是從 8 英寸到 12 英寸 MEMS 制造的轉(zhuǎn)變。雖然這需要 MEMS 廠商進(jìn)行大量投資，但它可以更好地與 12 英寸 CMOS 晶圓集成，并支持最佳設(shè)備性能，例如光刻和 DRIE 步驟。
雖然已經(jīng)發(fā)展了幾十年，但MEMS 行業(yè)仍在不斷推出顛覆性技術(shù)和應(yīng)用。要在這個(gè)行業(yè)取得成功，必須滿足市場的要求：不斷增長的總體可訪問市場、具有針對特定應(yīng)用的實(shí)際附加值的技術(shù)，以及足夠的資金和支持以維持與成熟行業(yè)的激烈競爭。但隨著所有這些新參與者、技術(shù)和大趨勢的出現(xiàn)，MEMS 行業(yè)的未來一片光明！
MEMS 技術(shù)的成功是無可爭議的，MEMS 設(shè)備在幾乎所有市場中的應(yīng)用都越來越廣泛。
隨著全球?qū)鞲泻蛿?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的需求不斷增長，過去 20 年我們對 MEMS 行業(yè)的分析表明，該行業(yè)不斷創(chuàng)新，甚至開辟了新的產(chǎn)品前景。多年來，各種市場驅(qū)動(dòng)因素、接二連三的危機(jī)和生態(tài)系統(tǒng)變化塑造了如今價(jià)值 140 億美元的 MEMS 行業(yè)。
隨著更多先進(jìn)安全功能開始融入汽車，汽車成為主要推動(dòng)力。安全氣囊中使用的加速度計(jì)、ESP 系統(tǒng)的陀螺儀以及早期用于監(jiān)測輪胎壓力的壓力傳感器是 MEMS 的首批汽車應(yīng)用。
惠普的 MEMS 噴墨打印頭在當(dāng)時(shí)創(chuàng)造了巨大的需求，在數(shù)量和銷售額方面超過了汽車：約 10 億美元，而汽車為 8 億美元。然而，21 世紀(jì)初期最具象征意義的 MEMS 設(shè)備之一是德州儀器的投影應(yīng)用 DLP，創(chuàng)造了約 3 億美元的巨額銷售額，德州儀器與惠普一起成為早期的市場領(lǐng)導(dǎo)者。
2007 年 iPhone 的問世以及隨后智能手機(jī)的廣泛采用，導(dǎo)致消費(fèi)領(lǐng)域?qū)?MEMS 的需求激增，而消費(fèi)領(lǐng)域是當(dāng)今最大的市場。自動(dòng)屏幕旋轉(zhuǎn)創(chuàng)造了對加速度計(jì)的早期需求，而導(dǎo)航輔助、計(jì)步和游戲等更先進(jìn)的智能手機(jī)功能的推出進(jìn)一步刺激了對慣性傳感器的需求。MEMS 麥克風(fēng)也開始用于智能手機(jī) - 摩托羅拉 Razr 是首批采用者之一 - 并最終成為業(yè)內(nèi)出貨量最大的 MEMS 設(shè)備之一。麥克風(fēng)是 MEMS 小尺寸和低功耗如何滿足智能手機(jī)要求的完美例子。
2016 年，消費(fèi)電子行業(yè)迎來了第二波浪潮，智能手表和 TWS 耳機(jī)等可穿戴設(shè)備的普及也推動(dòng)了 MEMS 行業(yè)的發(fā)展。除了支持波束成形的麥克風(fēng)外，慣性傳感器還用于 TWS 耳機(jī)的骨傳導(dǎo)傳感，從而實(shí)現(xiàn)完美的語音拾取和 3D 音頻功能。第二波消費(fèi)浪潮以及隨后對慣性 MEMS 傳感器需求的激增，使意法半導(dǎo)體和博世從 TI 和 HP 等早期領(lǐng)導(dǎo)者手中奪取了市場領(lǐng)先地位，如今其營收超過 10 億美元（意法半導(dǎo)體）和近 20 億美元（博世）。
Pierre Delbos 補(bǔ)充道：“隨著我們等待消費(fèi)市場在近期智能手機(jī)需求下降后重新煥發(fā)活力，汽車市場現(xiàn)在正引領(lǐng) MEMS 行業(yè)的增長。汽車電氣化和自動(dòng)駕駛的引入推動(dòng)了汽車行業(yè)的發(fā)展，從而導(dǎo)致車輛完全傳感器化。”
事實(shí)上，盡管內(nèi)燃機(jī)汽車的壓力傳感器使用量比電動(dòng)汽車多，但我們預(yù)計(jì)其他汽車領(lǐng)域?qū)⒔?jīng)歷大規(guī)模轉(zhuǎn)型，并重新洗牌對 MEMS 的需求。自動(dòng)駕駛汽車功能正在推動(dòng) MEMS 慣性傳感器、微鏡、磁力計(jì)等的采用。MEMS 振蕩器也越來越多地用于支持汽車行業(yè)和電信行業(yè)不斷增長的數(shù)據(jù)交換，尤其是隨著 5G 的到來。
MEMS 技術(shù)在其目標(biāo)市場中已非常成熟。盡管壓力傳感器、慣性傳感器和麥克風(fēng)等 MEMS 元件已經(jīng)成熟，但仍在不斷出現(xiàn)顯著的創(chuàng)新，使 OEM 能夠優(yōu)化成本、尺寸和性能，從而進(jìn)一步推動(dòng)需求。
從設(shè)計(jì)和材料角度來看，MEMS 廠商正在不斷創(chuàng)新，以提高其設(shè)備的性能。例如，英飛凌科技在蘋果 Airpods Pro 的歌爾 MEMS 麥克風(fēng)中采用了密封雙膜技術(shù)，顯著提高了 SNR 性能。
通過從單背板（2010 年）和雙背板（2014 年）設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向密封雙膜（2019 年）結(jié)構(gòu)，可以防止水和灰塵滯留在膜和背板之間，從而實(shí)現(xiàn)幾乎無噪音的音頻信號捕獲（68-75dB(A)）。此外，Vesper 的 MEMS 壓電麥克風(fēng)內(nèi)部的單膜設(shè)計(jì)代表了一項(xiàng)徹底的技術(shù)轉(zhuǎn)變，提高了防水和防塵性能，在需要高堅(jiān)固性和可靠性的應(yīng)用中具有更好的性能。這可能解釋了為什么這家初創(chuàng)公司會(huì)吸引第三大MEMS 廠商高通。
但 MEMS 領(lǐng)導(dǎo)者也在集成方面進(jìn)行創(chuàng)新。從 2015 年到 2018 年，蘋果 iPhone 中博世的壓力傳感器從 LGA 封裝改為 O 型圈防水封裝，幫助蘋果提高了耐用性。在此期間，博世將 MEMS 芯片的尺寸縮小了一半以上，從 0.8 平方毫米縮小到0.35 平方毫米，遵循了行業(yè)小型化的模式。從 2018 年到 2023 年，iPhone 壓力傳感器的占用空間相同，但封裝方式不同。例如，最新款 iPhone 中博世的 2023 BMPxxx v2 MEMS 壓力傳感器芯片使用粘合劑粘在 ASIC 芯片上，然后將其粘在陶瓷基板上，并通過引線鍵合進(jìn)行電氣連接。之前的版本使用倒裝芯片鍵合將 ASIC 集成在封裝內(nèi)。
博世甚至推出了一項(xiàng)新的制造技術(shù)！其新的激光重新密封工藝顯著降低了壓力變化，從而最大限度地提高了 iPhone 14 Pro 內(nèi)慣性傳感器的性能。雖然該工藝比以前的工藝貴三倍，但它允許將 MEMS 陀螺儀和加速度計(jì)集成到同一個(gè)芯片上，從而進(jìn)一步縮小傳感器體積，更好地控制腔內(nèi)真空度。
參考鏈接
https://www.yolegroup.com/product/report/status-of-the-mems-industry-2024/?utm_source=PR&utm_medium=email&utm_campaign=PR_STATUS_OF_THE_MEMS_INDUSTRY_YOLEGROUP_June2024
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