Micro-electro-mechanical systems (MEMS) sensors
來源:B2B生态
MEMS的全稱是微型電子機械系統(Micro Electromechanical System),利用半導體製造工藝和材料,將傳感器、執行器、機械機構、信號處理和控制電路等,整合於一體的微型器件或系統,其內部結構一般在微米甚至奈米量級。
MEMS主要包含兩個部分:傳感器和執行器。
MEMS傳感器市場
2014年,全球MEMS傳感器市場規模為130億美元,據預計2015-2020年MEMS傳感器市場,將以13%年複合成長率成長,2020年將達到300億美元。
圖片來源:中國產業信息網 2017
其中慣性傳感器市場規模30億美元,佔總體MEMS整體行業規模23%,下游應用主要為消費電子和汽車,消費電子市場中MEMS傳感器的終端客戶,一般是智慧手機和平板。汽車一般有穩定的供應商合作關係,對產品品質和供應商的資質要求高。
圖片來源:中國產業信息網 2017
MEMS傳感器供應鏈
MEMS產業鏈類似於傳統半導體產業,主要包括了四大部分:前端Fabless設計環節、ODM代工晶圓廠生產環節、封裝測試到下游最終應用的四大環節。
圖片來源:中國產業信息網
MEMS傳感器中國企業的主要分布
中國的設計、製造、封裝測試廠商,都在積極佈局MEMS,已形成完整MEMS的產業鏈。
圖片來源:中國產業信息網
長三角區域:
以上海、無錫、南京為中心。
逐漸形成包括熱敏、磁敏、圖像、稱重、光電、溫度、氣敏等較為完備的傳感器生產體系及產業配套。
珠三角區域:
以深圳中心城市為主。
由附近中小城市的外資企業組成以熱敏、磁敏、超聲波、稱重為主的傳感器產業體系。
東北地區:
以瀋陽、長春、哈爾濱為主。
主要生產MEMS力敏傳感器、氣敏傳感器、濕敏傳感器。
京津區域:
主要以高校為主。
從事新型傳感器的研發,在某些領域填補國內空白。北京已建立微米/納米國家重點實驗室。
中部地區:
以鄭州、武漢、太原為主。
產學研緊密結合的模式,在PTC/NTC熱敏電阻、感應式數位液位傳感器和氣體傳感器等產業方面發展態勢良好。
MEMS傳感器全球供應商
全球前十名MEMS供應商:主要包括博世、意法半導體、惠普、德州儀器、佳能、InvenSense、Avago和Qorvo、樓氏電子、松下等等。
其中BOSCH因為其在汽車電子和消費電子的雙重佈局,牢牢佔據著行業的第一的位置,其營收約佔前五大公司合計營收的三分之一。
大部分MEMS行業的主要廠商是以Fabless為主,例如樓氏、HP、佳能等。同時,平行的也有IDM廠商,垂直參與到整條產業鏈的各個環節,比如 Bosch、ST等都建有自己的晶元代工生產線。
圖片來源:搜狐科技 2016全球前30大MEMS廠商排名
MEMS傳感器分類
MEMS傳感器種類很多,也有多種分類方法。按其工作原理,大致可分為MEMS物理、化學和生物傳感器,其中每一種MEMS傳感器,又可分為很多種小類,不同的MEMS傳感器可以測量不同的量,實現不同的功能。
圖片來源:ittbank 2016
主要的MEMS傳感器包括運動傳感器、壓力、麥克風、環境、光傳感器等。其中運動傳感器可分為陀螺儀、加速度計、磁力計。
1. MEMS運動傳感器
MEMS運動傳感器主要有加速度計、陀螺儀、磁力計三大類,加速度計和陀螺儀可以整合為六軸慣性傳感器;磁力計和加速度計整合為電子羅盤(e-compass),加速度計、陀螺儀和磁力計可集成為9軸傳感器。
慣性傳感器(加速度計+陀螺儀)廠家有:意法半導體(ST)、旭化成微電子(AKM )、應美盛(InvenSense)、羅伯特.博世等。
電子羅盤(磁力計+加速度計)廠家有:旭化成微電子(AKM )、雅馬哈(Yamaha)、阿爾卑斯(Alps Electric) 、美新半導體(MEMSIC)(2016年7月被華燦光電收購)等。
2. MEMS麥克風
MEMS麥克風在消費電子、汽車、醫療等領域廣泛的應用。
3. MSME壓力傳感器
壓力傳感器主要製造商:
GE Measurement&ControlSolutions、羅伯特·博世、歐姆龍、NXP-飛思卡爾、亞德諾半導體、菲爾斯特、香港HKST、TDK-EPC、Silicon Microstructures、Sensimed、敏芯微(MEMSensing)、華美澳通、北京青鳥元芯、中科院上海微系統所、無錫納微電子有限公司、上海芯敏微系統技術有限公司、Consensic、盾安環境
4. MEMS環境傳感器
環境傳感器可細分為氣體、溫度和濕度傳感器等。
國際溫度傳感器主要製造商:
博世、Hygrometrix、TI、瑞士盛思銳、歐姆龍。
國際濕度傳感器主要製造商:
博世、意法半導體、MEMS Vision、瑞士盛思銳、TE Sensors。
國際氣體傳感器主要製造商:
博世、奧地利微電子、Cambridge CMOS Sensors、瑞士盛思銳、瑞士Micronas、美國Synkera。
中國氣體傳感器主要製造商:
蘇州能斯達、武漢微納傳感科技、煒盛科技、森斯特(北京)電子科技有限公司(Nenvitech)、深圳市戴維萊傳感技術開發有限公司、武漢四方光電科技有限公司、速麗德(Solidsense)、城市技術(CityTechnology)。
5. MEMS生物傳感器
MEMS生物傳感器目前處於發展初期。未來MEMS生物傳感器在醫學、食品工業、環境監測等領域,具有廣闊發展空間。
MEMS傳感器全球代工廠
MEMS代工主要有兩種類型:IDM廠商提供的MEMS代工,獨立的代工廠提供的MEMS代工,其中獨立的代工廠包括整合電路代工廠和純MEMS代工廠。目前IDM代工處於市場領導地位。
台積電目前是全球最大的獨立的MEMS代工廠,中芯國際、華宏宏利、上海先進半導體也有生產MEMS的能力。
MEMS傳感器封測廠
目前具備MEMS封裝測試能力的國際廠商主要有日月光、安靠、矽品、力成科技、華天科技、長電科技、晶方科技等廠商。
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