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MEMS传感器需求增大,国产困局如何破解

时间:2019-09-03 17:22来源:互联网 作者:郑州炜盛科技 点击:

MEMS作为智能传感器的代表,是目前传感器市场发展的重点。随着5G通信、车联网、物联网应用的迅速增长,MEMS传感器需求量将大大增加,预计到2021年,全球MEMS传感器市场规模将超过220亿美元。

 

MEMS传感器欧美日厂商唱主角

微型机电系统(MEMS)是多学科交叉的前沿性领域,涉及电子、机械、光学、物理学、化学、生物医学、材料、能源等工程学科,它是微电子和微机械的巧妙结合。中国传感器与物联网产业联盟常务副理事长郭源生在接受《中国电子报》记者采访时表示,经过十多年的创新与发展,特别是用于MEMS技术的工艺、装备水平的提高,对MEMS技术全面提升发挥了重要作用,使其日趋成熟并得到广泛应用,成为世界各国科技领域重点关注的创新成就和重大标志性技术之一。尤其是在以硅基材料为主体的敏感元器件与传感器中,该项技术工艺已日趋成熟并被广泛应用,且占据主导地位。“与传统传感器相比,MEMS传感器具有体积小、重量轻、产品设计结构灵活;精度高、稳定性和一致性好,利于规模化生产;集成度高、成本低、功耗低,符合物联网指标要求等特征。特别是随着5G技术的推广应用,对感知系统技术产品的规模化使用和归一化、智能化要求更加迫切,与MEMS传感器特征高度契合。因此,该产业市场前景非常广阔,成为企业、社会资金投资的主流技术和热点领域之一。”郭源生说。

过去十多年来,技术改进推动MEMS传感器性能不断提升,促使MEMS从传统领域向新兴领域发展,市场规模也取得快速增长。麦姆斯咨询的调研数据表明,2018年全球MEMS市场规模达到116亿美元。该公司CEO王懿告诉《中国电子报》记者,1980年到2000年的20年期间,MEMS主要应用在汽车电子领域,而在消费电子领域涉及较少。此后,随着消费类市场中的智能手机、平板电脑和可穿戴设备市场的兴起,消费电子应用已经成为MEMS市场发展的主要驱动力,该市场呈现爆发式增长,2018年占据MEMS传感器60%以上的市场份额。除了消费电子和汽车电子两大应用领域,MEMS传感器还在生物医疗、工业控制、航空航天、军事国防等领域发挥着重要作用。

综观全球MEMS传感器市场,美国、欧洲和日本一直处于主导地位,在MEMS供应链中扮演关键角色。赛迪顾问给出的数字显示,2018年全球MEMS领域企业营收排名中,博通、博世、意法半导体和德州仪器排名前四位,四家公司2018年MEMS业务营收分别为102.7亿元、95.5亿元、52.8亿元和41.6亿元。

 

我国与国际先进水平差距明显

与全球相比,近些年中国MEMS市场增速一直高于全球市场增长水平,但是与集成电路类似,庞大的市场主要依靠进口,高端MEMS产品的国产化率不足10%。

赛迪顾问今年5月发布的《2019年中国MEMS传感器潜力市场暨细分领域本土优秀企业》白皮书显示,中国已经成为全球MEMS市场发展最快的地区,但在营业规模、技术水平、产品结构方面,与国外相比有明显差距。

王懿告诉《中国电子报》记者,中国MEMS传感器厂商多为新兴的无晶圆厂(Fabless)初创公司,技术上以跟随国外领先厂商为主,自身技术及产品性能还较弱。

国内MEMS传感器无论从技术还是产业规模来看,相比较之下还有很大差距。赛迪顾问物联网产业研究中心分析师赵振越告诉记者,发达国家主要强在MEMS芯片和微机电制造领域,特别是在使用寿命和精度上优势明显。

当今中国MEMS产业面临的最大问题是:缺乏开放、专业的MEMS规模化代工厂,无法解决众多MEMS设计公司的制造工艺问题。虽然传统的IC代工厂也开展了MEMS代工业务,但主要以压力传感器、MEMS麦克风、加速度计等成熟的低端产品为主,且产值较少,制造工艺水平与国际领先代工厂的差距明显。

不过,近几年国内科研院所、企业也在加大追赶步伐和力度,并取得较快进展。国内企业在MEMS品种上基本都有涉及。

 

5G/人工智能给MEMS提供巨大市场

未来,5G、人工智能、车联网、AR/VR等新应用场景将需要大量的传感器,并且对传感器的功耗、可靠性、智能化程度以及成本都提出了更高要求,而MEMS传感器无疑是“最佳选择”。未来,MEMS传感器前景广阔,将广泛普及应用于生产、生活各领域,技术上也会朝向多功能、集成化、智能化方向发展。

王懿指出,MEMS传感器将在5G时代大展宏图。他说,5G的革命将使连接变得前所未有的容易,这为数据的快速流动创造了机遇——海量传感器数据将在这条5G高速公路上快速穿行。为了使这些数据更有意义和价值,必须进行数据处理及融合,以便于智能设备的分析与应用。一个即将兴起的趋势便是边缘计算,它将MEMS传感器和人工智能融合,实现从简单的数据收集走向环境态势感知、应用意图预测。

赵振越用具体的数字说明5G时代MEMS的重要性,他说,MEMS的环行器和滤波器在5G的基站建设方面将会有海量的应用,只一个基站对射频MEMS的需求就超过300亿个;5G终端应用方面,以5G手机为例,滤波器从40个增加至70个,频带从15个增加至30个,接收机发射机滤波器从30个增加至75个,射频开关从10个增加至30个,所以5G是对射频MEMS的一个重大的需求机遇。

赵振越还给出了MEMS在人工智能领域的应用前景,他说,人工智能硬件领域只有两种:芯片和传感器。芯片相当于大脑,传感器则相当于感官,都是人工智能与万物建立联系的必备条件。人工智能时代数据是关键,MEMS传感器一方面感知外界,一方面不断采集大量数据,数据的精确度和高效的处理,是实现其潜在价值、推动降低成本,并为客户带来核心价值的关键。未来,人工智能需要大量的结合多传感器融合技术,高精度、低功耗、高安全性或内嵌人工智能算法的MEMS传感器,并且在很大程度上综合其他领域的发展,最直接的价值或将来自于自动驾驶领域。

 

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