從競爭者數量來看,由于MEMS傳感器類型較多,生產廠商眾多。2019年中國MEMS市場主要以外國廠商為主,博通和博世并駕齊驅,其他主要競爭者包括意法半導體、德州儀器、Qorvo等。
美國廠商占比超過半數,歐美、日本廠商在MEMS主要的芯片和微機電制造領域相對發達。國內的競爭者也有不俗表現,歌爾股份在2019年首次躋身全球MEMS廠商前十,瑞聲科技排名22;代工廠領域,賽微電子控股公司Silex排名第一。總體來看,國際競爭者優勢明顯,但國內企業新秀在加速追趕。
競爭格局:美、日、德企主導傳感器市場,國內企業競爭力弱
全球傳感器市場的主要廠商有GE傳感器、愛默生、西門子、博世、意法半導體、霍尼韋爾、ABB、日本橫河、歐姆龍、施耐德電氣、E+H等,中國傳感器市場中70%左右的份額被這些外資企業占據。
在全球消費類慣性傳感器(加速度計+陀螺儀)市場,意法半導體處于市場領導者的地位,占據四成左右的市場份額。
全球傳感器分布
綜上對市場規模、技術成熟度、企業經營狀況、競爭者數量等方面的分析,我們判斷,國內MEMS傳感器行業的國產替代尚處于成長初期,MEMS國產企業正在加快追趕行業巨頭。隨著物聯網、智能汽車、5G技術的發展,國內MEMS傳感器產業將保持繼續增長,國產替代步伐有望加速。
MEMS產業曾是美國、歐盟、日本三分天下之勢,且各有千秋。美國以軍促民,發揮軍政產學研協同效應,在MEMS技術綜合實力方面具有領先優勢;日本則在汽車電子用MEMS、機器人用MEMS等方向能力突出,在全球前10名MEMS巨頭中,日本的數量常年與美國一致,但企業規模略遜于美國;歐盟在汽車電子用MEMS、消費電子用MEMS占有重要的市場份額,擁有超過100家的MEMS芯片研發和生產機構。
中國MEMS市場長期以國外廠商為主,其在MEMS技術中各環節均較為成熟,在使用壽命和產品精度上優勢明顯。2019年,中國MEMS市場廠商前十名為博通、博世、意法半導體、德州儀器、QORVO、惠普、樓氏、恩智浦、歌爾和TDK,其中美國公司占比達到54%。中國企業歌爾擠入前十,且2019年MEMS收入同比增長達36%,遠超同行業其他頭部公司;瑞聲科技排名第22位,收入同比增長11%,同樣高于行業整體水平。
傳感器企業市場分布
五、國產廠家面臨的機遇和挑戰
1 、國產廠家面臨的機遇
目前,國內MEMS傳感器廠商整體規模不大。除歌爾與瑞聲年營收在1億美元以上,美新半導體、美泰科技、芯奧微等本土MEMS傳感器廠商年營收均在6000萬美元以下,整體規模較小。另外,國內廠商經營產品種類較為單一,產品線多數為一條,多為元器件供應商,解決方案供應能力較差。而國際巨頭Invensense、英飛凌等國外廠商擁有2到3條產品線,博世、電裝、意法半導體等MEMS產品線超過4條且具備一體化解決方案供給能力。相比之下,小供應商很難在較短時間內實現大批量生產制造,因此排名靠前的大供應商市場份額相對穩定,市場集中度較高。
2、 國產非上市公司MEMS企業
3、 未來發展趨勢
(1)MEMS和傳感器呈現多項功能高度集成化和組合化的趨勢。由于設計空間、成本和功耗預算日益緊縮,在同一襯底上集成多種敏感元器件、制成能夠檢測多個參量的多功能組合MEMS傳感器成為重要解決方案。
(2)傳感器智能化及邊緣計算。軟件正成為MEMS傳感器的重要組成部分,隨著多種傳感器進一步集成,越來越多的數據需要處理,軟件使得多種數據融合成為可能。MEMS產品發展必將從系統應用的定義開始,開發具有軟件融合功能的智能傳感器,促進人工智能在傳感器領域更廣闊的應用。
(3)傳感器低功耗及自供能需求日趨增加。隨著物聯網等應用對傳感需求的快速增長,傳感器使用數量急劇增加,能耗也將隨之翻倍。降低傳感器功耗,采用環境能量收集實現自供能,增強續航能力的需求將會伴隨傳感器發展的始終,且日趨強烈。
(4)MEMS向NEMS演進。隨著終端設備小型化、種類多樣化,推動微電子加工技術特別是納米加工技術的快速發展,智能傳感器向更小尺寸演進是大勢所趨。與MEMS類似,NEMS(納機電系統)是專注納米尺度領域的微納系統技術,只不過尺寸更小。
(5)新敏感材料的興起。薄膜型壓電材料具有更好的工藝一致性、更高的可靠性、更高的良率、更小的面積,可用于MEMS執行器、揚聲器、觸覺和觸摸界面等。未來MEMS器件的驅動模式預計將從傳統的靜電梳齒驅動轉向壓電驅動。