MEMS傳感器應(yīng)用場景群像分析和未來走勢

第第頁MEMS傳感器應(yīng)用場景群像分析和未來走勢-全球MEMS出貨量在過去近10年來半導(dǎo)體總類占比稍多于70%，但單位售價總體跟隨消費類電子產(chǎn)品屬性而下跌；-壓力傳感器和慣性傳感器相加占總MEMS傳感器市場的三分之二；-車規(guī)級傳感器占MEMS傳感器市場的27%左右，占MEMS總市場的17%；-MEMS壓力傳感器約有一半的市場應(yīng)用來自汽車，且面臨著重大技術(shù)革新前景。從廣義上的半導(dǎo)體范疇來講，MEMS的歷史相當(dāng)悠久，它產(chǎn)生于上世紀(jì)50年代，起初被發(fā)明出來，與其說是一種技術(shù)，不如說是一個概念。它與集成電路制造技術(shù)息息相關(guān)，但其制造、設(shè)計、材料等工藝卻又獨樹一幟，與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝迥異。從其“微機電技術(shù)”的稱謂上看，也可窺其跨學(xué)科的鮮明特性：將集成電路制造技術(shù)和微加工技術(shù)把微結(jié)構(gòu)、微傳感器、控制處理電路甚至接口電路、通信電路和電源電路等制造在一塊或者多塊芯片上的微型集成系統(tǒng)，結(jié)合了微電子和機械工程技術(shù)。典型的MEMS系統(tǒng)由傳感器（sensor）、信息處理單元、執(zhí)行器（actuator）等組成，傳感器把力、聲、光等物理信號轉(zhuǎn)換為電信號，再由A-D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為能夠否被電子系統(tǒng)識別和處理的電信號，對外部介質(zhì)的操作則有執(zhí)行器來負(fù)責(zé)，比如射頻通信的物理信號對應(yīng)的傳感器是振蕩器或者調(diào)節(jié)器，連接外部介質(zhì)的執(zhí)行器則是交換器。MEMS統(tǒng)屬于半導(dǎo)體大類，和集成電路的概念內(nèi)涵有重疊但也有互不隸屬之處，根據(jù)材料、器件結(jié)構(gòu)、加工工藝、實現(xiàn)功能和信號接口等區(qū)別，常見的MEMS產(chǎn)品有壓力傳感器、磁傳感器、麥克風(fēng)、加速度計、陀螺儀、濕傳感器等等，一般意義上，半導(dǎo)體分析機構(gòu)在針對MEMS做數(shù)據(jù)統(tǒng)計時，會把傳感器和執(zhí)行器做統(tǒng)一但區(qū)別分類處理，但按照世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計組織（WSTS）慣常的分類方法，最典型意義上的圖像傳感器（Imagesensor）在O-S-D（光學(xué)--傳感器--分立器件）中被劃分在光學(xué)器件中，所以本文的傳感器數(shù)據(jù)主要來自壓力、慣性、麥克風(fēng)等的業(yè)內(nèi)通行的統(tǒng)計模式，即不包含圖像傳感器。需要說明的是，出于主題和篇幅考慮，本文暫不從領(lǐng)先供應(yīng)商（如博世、意法半導(dǎo)體、ADI、恩智浦、村田等）的角度談各家企業(yè)在不同產(chǎn)品序列的比拼，數(shù)據(jù)維度主要按照MEMS傳感器應(yīng)用場景分類，至于其市場份額的變化、MEMS工藝進(jìn)展等也會另發(fā)文分析。本文的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)依然按照集微咨詢（JWinsights）原來的核定標(biāo)準(zhǔn)，即對ICInsights、Gartner、Yole等分析機構(gòu)的數(shù)據(jù)做均數(shù)處理。MEMS傳感器近年來的市場走勢首先，過去五年來，基于MEMS技術(shù)的傳感器和執(zhí)行器的出貨量一直穩(wěn)定在半導(dǎo)體器件大類（總量大約在1.2萬億左右）的2.5%至3%之間，即360億件左右。2023年全球傳感器/執(zhí)行器市場的總價值為167億美元左右，其中基于MEMS技術(shù)總銷售額為139億左右，這個數(shù)字和2023年非傳感器、非光電器件的銷售額基本持平，全球不含圖像傳感器的所有其他傳感器在內(nèi)的所有分類，在市場中約有一半左右屬于MEMS范疇，而如全文所述，所有執(zhí)行器都基于MEMS技術(shù)，所以二者權(quán)重相加，計算得出83%這個數(shù)字。其次，這近140億美元的MEMS傳感器和執(zhí)行器市場中，所有傳感器細(xì)分類別銷售額占比最大的是壓力傳感器（31億美元），其次是加速度傳感器/陀螺儀（26億美元）和磁場傳感器（22億美元），執(zhí)行器市場作為“終端”貫穿整個傳感器的外部輸出，所以它占的營業(yè)額最大，為60億美元。制圖如下：從上圖中可以看到，2023年之后全球MEMS市場上升勢頭明顯，和5G和互聯(lián)網(wǎng)的爆棚式發(fā)展帶來的消費類電子的高增長時間點重合。從另一個角度看，MEMS傳感器/執(zhí)行器的出貨量在同一時間段幾乎恒定在半導(dǎo)體大類占比的2.5%-3%左右，整個O-S-D則在過去十多年恒定在出貨量占半導(dǎo)體大類為72%左右。我們再統(tǒng)計一下2023-2023年以來半導(dǎo)體總的大類的全球出貨量分別同比增12%、8%、-7%和3%，年均增長為4%左右，而同時間內(nèi)MEMS傳感器/執(zhí)行器的出貨量年均增8.5%左右，單位銷售價格均值下降了9%，典型的例子是知名手機BoM分析機構(gòu)techinsights拆解iPhone12，得知這款手機的慣性傳感器、壓力傳感器等成本約為2美元，相比之下，iPhone6和iPhone7的各類傳感器總成本分別為7美元和6.5美元，成本的降低賦予MEMS傳感器ASP下滑以足夠的市場空間。集微咨詢（JWinsights）查詢各個分析機構(gòu)統(tǒng)計的2023-2023歷年MEMS市場的應(yīng)用場景，可得知該市場的電子消費類占比為61%，汽車應(yīng)用為17%左右，如果只算MEMS傳感器領(lǐng)域，各分析機構(gòu)取均值如下圖表：從中得知，汽車應(yīng)用占了MEMS壓力傳感器總市場的半壁江山，可以得出結(jié)論，該領(lǐng)域的技術(shù)演化趨勢，將直接關(guān)乎壓力傳感器的未來市場命運。當(dāng)下的全球汽車市場正經(jīng)歷著劇烈的由傳統(tǒng)燃油車（ICE）向純電動汽車EV劇烈轉(zhuǎn)換期，各大汽車OEM都紛紛制定了在2030-2035年完全淘汰ICE產(chǎn)品線的計劃，另外未來全球MEMS壓力傳感器市場增加了很多未知因素。在車身的主動和被動安全模塊，包含車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)（ESP），輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS），進(jìn)氣壓力傳感器（MAP），以及監(jiān)測自動變速器油位、燃油箱蒸發(fā)排放系統(tǒng)、EGR（汽車廢氣管理）等的各類壓力傳感器。車規(guī)級壓力傳感器按照不同的壓力范圍劃分出不同的適應(yīng)性，比如空調(diào)系統(tǒng)HVAC屬于中級壓力范圍，而MAP，BAP和EGR是低級壓力范圍等等。車用壓力傳感器在汽車全面向EV過渡的過程中必定命運多舛，Yole甚至判斷在未來10-15年內(nèi)全球?qū)⒂?億左右的MEMS壓力傳感器出貨量的消減，原燃油動力系統(tǒng)包括氣體排放系統(tǒng)的壓力傳感器面臨被逐漸淘汰的風(fēng)險，不過即