cookieOptions = {...}; .解析感測器多元化應用和物聯網各垂直細分行業的格局 - 3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網

3S MARKET

2019年5月29日 星期三

Micro ElectroMechanical System (MEMS): Brief Theory


科寶電子官網 www.cop-security.com

來源: 傳感器前線


隨著科技的進步及產業鏈的完善,感測器的多元化應用,推動—— 物聯網各垂直細分行業格局形成,例如工業、汽車電子、智慧農業、智慧家居、機器人等等。

據麥肯錫報告預測,到2025年,物聯網將每年為全球經濟帶來高達3.9萬億~11.1萬億美元的影響力。未來每一種傳感器或許都將帶動一個數以百億、千億的產業。


其中MEMS的全稱是微型電子機械系統(Micro Electromechanical System),利用傳統的半導體技術和材料,集微感測器、微執行器、微機械機構、信號處理和控制電路、高性能電子整合器件、介面、通信和電源,等於一體的微型器件或系統。

這種小體積、低成本、整合化、智慧化感測系統是未來感測器的發展方向,也是物聯網的核心。

智慧硬體的心臟前景到底有多大?
物聯網的系統架構,一般由感知層、傳輸層和應用層組成。感知層主要由感測器、微處理器和無線通信收發器等組成。感測器處於整個物聯網的最底層,是數據採集的入口,物聯網的「心臟」,將迎來巨大的發展空間。

根據BCCResearch的數據,2015年全球感測器市場規模為1019億美元,預計2016-2021年的複合成長率為11%,到2021年將達到1906億美元,感測器的市場空間極為廣闊。

近年來,對岸中國感測器市場持續快速成長,2015年中國感測器市場規模為RMB 1200億元左右,中投顧問產業研究中心預測,未來5年感測器複合年成長率為9.5%,2020年感測器市場規模將突破 RMB 1800億元。

麥肯錫報告指出,到2025年,物聯網帶來的經濟效益,將在2.7萬億到6.2萬億美元之間。其中感測器作為數據採集的入口,物聯網的「心臟」,將迎來巨大的發展空間。市場研究公司IHS的數據顯示,在2015-2019年之間,智慧硬體以14.4%的年複合成長率,推動MEMS市場成長。

  
Yole預計2015-2021年全球MEMS市場的複合年成長率(CAGR)為8.9%,將從119億美元成長到200億美元。

美/日/德企主導感測器市場
目前全球感測器市場主要由美國、日本、德國的幾家龍頭公司主導。2013年美國、日本、德國佔據近60%的市場佔有率。

2014年,全球感測器市場規模達1260億美元,同比成長20%左右。美國、日本、德國及中國,合計佔據全球感測器市場佔有率的72%,其中中國佔比約11%。

博世、意法半導體、霍尼韋爾、飛思卡爾、日立等傳統的電子行業巨頭,都把感測器作為未來業務的主要成長點。中國感測器市場中70%左右的比例,被這些意法半導體、飛思卡爾等外資企業佔據。中國本土企業市場市佔率較小,具有代表性的企業有漢威電子、大立科技、華工科技等。

在全球消費類慣性感測器(加速度計+陀螺儀)市場,意法半導體處於市場領導者的地位,2014年,佔據41%的市佔率。旭化成微電子、應美盛、博世緊隨其後,這四家慣性感測器廠商佔據了75%的市場佔有率。

磁力計(3軸電子羅盤)與6軸電子羅盤(磁力計+加速度計),因為具備較強的定位功能,而廣泛應用於以智慧手機為代表的消費類產品。其中日本旭化成微電子,長期穩居龍頭位置,2014年在智慧手機領域的電子羅盤的市場佔有率高達81%。
  
MEMS麥克風是MEMS最為成功的感測器之一,在消費電子、汽車、醫療等領域廣泛的應用。目前幾乎每部智慧手機,至少使用一個MEMS麥克風,高端的智慧手機甚至使用三個麥克風,分別用於語音採集、噪音消除、改善語音辨識,而iPhone6S已經採用了4個MEMS麥克風。

物聯網的時代,大量的物聯網設備也將使用MEMS麥克風。

樓氏電子是MEMS麥克風領域的領導者,2013年銷售額為4.946億美元,佔比高達59%。中國的MEMS麥克風廠商瑞聲科技和歌爾股份緊隨其後,兩者佔據20%的市場佔有率。

  
而MEMS壓力感測器行業較為分散,全球大概有50多家供應商,並沒有處於絕對領導地位的廠商。國際上主要的廠商包括Bosch、Denso、Sensata、GESensing、Freescale、MSI、ST、VTI、OMRON、TDK-EPC、MEMSCAP、Firstrate等;中國的廠商主要有敏芯微電子、北京青鳥元芯等。

中國感測器產業面臨四方面的挑戰(所以要用得仔細考慮!!!)
1.創新能力弱:感測器在高精度、高敏感度分析、成分分析和特殊應用的高端方面與國外差距巨大,中高檔感測器產品幾乎100%是這些國際廠商的天下,目前中國90%晶片依賴國際廠商。中國缺乏對新原理、新器件和新材料感測器的研發和產業化能力。

2.關鍵技術尚未突破:設計技術、封裝技術、裝備技術等方面,都存在較大差距。中國尚無一套有自主知識產權的感測器設計軟體,中國國產感測器可靠性,比國際同類產品低1-2個數量級,感測器封裝尚未形成系列、標準和統一接口。感測器技術裝備研發與生產,都與國際水準相去甚遠。

3.產業結構不合理:品種、規格、系列不全,技術指標不高,中國感測器產品往往形不成系列。產品在測量精度、溫度特性、響應時間、穩定性、可靠性等指標與國際水準,也有相當大的差距。

4.企業能力弱:中國感測器企業95%以上屬小型企業,規模小、研發能力弱、規模效益差。從目前市場佔有率和市場競爭力指數來看,國際企業仍佔據絕對的優勢。

目前中國感測器產業已出現區域的感測器企業集群,企業主要集中在長三角地區,並逐漸形成以北京、上海、南京、深圳、瀋陽和西安等中心城市為主的區域空間佈局。

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、氣敏等較為完備的感測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、超音波、稱重為主的感測器產業體系。

東北地區:以瀋陽、長春、哈爾濱為主。主要生產MEMS力敏感測器、氣敏感測器、濕敏感測器。

京津區域主要以大學院校為主。從事新型感測器的研發,在某些領域填補中國目前的空白。北京已建立微米/奈米國家重點實驗室。

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、感應式數位液位感測器和氣體感測器等產業方面發展態勢良好。

未來傳感器的重要應用方向
從感測器種類來看,流量感測器、壓力感測器、溫度感測器佔據最大的市場比重,分別佔21%、19%、14%。

從應用領域來看,工業、汽車電子、通信電子、消費電子四部分是感測器最大的市場。中國在工業和汽車電子產品領域,使用的感測器佔比約42%左右,而發展最快的是汽車電子,和通信電子應用市場。

智慧汽車和無人駕駛,是驅動MEMS感測器發展的重要動力。在智慧汽車時代,將會使用大量的MEMS運動感測器,實現主動安全技術:語音將成為人與智慧汽車的重要交互方式,MEMS麥克風將迎來發展新機會。

自動駕駛技術的興起,進一步推動了MEMS感測器進入汽車。汽車行業佔據整個MEMS市場比重超過30%,2015年全球汽車MEMS行業營收為37.3億美元。

根據Yole的預測,未來六年,全球汽車MEMS市場,預計將以4.2%的複合年成長率穩步成長。


此外,MEMS感測器也是智慧工廠的「心臟」,從這個層面上講,它是工業機器人變得「神通廣大」的利器。

它讓產品生產流程持續運行,並讓工作人員遠離生產線和設備,保證人身安全和健康。根據Yole的預測,未來六年,MEMS在工業市場預計將以7.3%的複合年成長率快速成長。


MEMS產業鏈全解析
MEMS整個產業鏈複雜,涉及的廠商眾多;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。

MEMS器件市場主要被歐美廠商佔據,營收前三十名的只有兩個中國廠商,生產MEMS麥克風的瑞聲科技、歌爾股份排在20和26位,營收分別為1.4億和0.84億美元。但瑞聲科技和歌爾股份是MEMS麥克風的主要供應商,在全球MEMS麥克風市場具有重要地位,已進入蘋果供應鏈。

因此,在某些細分市場,中國廠商具有發展空間。中國的美新半導體、深迪半導體、敏芯微電子、蘇州明皜也在積極的發展MEMS感測器,有望享受萬物互聯時代的MEMS感測器盛宴。

2014年,全球MEMS代工市場規模為6.86億美元,在2015-2020年間以3.7%複合成長率成長,預計到2020年可以達到8.6億美元。全球MEMS代工市場的成長,主要由Fabless商業模式的廠商驅動的,比如樓氏電子、英美盛、歌爾股份等。

MEMS智慧感測器將在可穿戴設備、遊戲機、機器人等領域,有廣闊的發展空間,在醫療、家電、農業、建築物狀態監控等領域,都會有廣泛的應用。到2021年全球MEMS市場將達到200億美元,MEMS已進入到高速發展時期,智慧硬體和智慧汽車將推動MEMS感測器快速發展,在環境監測、醫療保健等領域也將廣泛應用。330161003

0 意見: