機(jī)械行業(yè)市場(chǎng)前景及投資研究報(bào)告：智能制造前瞻MEMS傳感器國(guó)產(chǎn)化機(jī)遇

證券研究報(bào)告智能制造前瞻布局，把握MEMS傳感器

機(jī)遇2023年7月19日證券研究報(bào)告核心觀(guān)點(diǎn)?

MEMS

傳感器無(wú)處不在，從智能手機(jī)到汽車(chē)，從智能工廠(chǎng)到醫(yī)療設(shè)備，近四分之三的半導(dǎo)體傳感器銷(xiāo)售額來(lái)自利用MEMS技術(shù)制造的產(chǎn)品，MEMS器件現(xiàn)在已經(jīng)占據(jù)全球傳感器總出貨量的54%。?

重視工業(yè)級(jí)高精度MEMS傳感器行業(yè)國(guó)產(chǎn)化機(jī)遇，目前國(guó)內(nèi)高精度工業(yè)級(jí)MEMS傳感器主要依賴(lài)于國(guó)外進(jìn)口，

MEMS壓力傳感器主要依賴(lài)于博世、泰科電子、英飛凌等國(guó)外廠(chǎng)商，MEMS慣性傳感器主要依賴(lài)于美新半導(dǎo)體、博世、ST等國(guó)外廠(chǎng)商。?

重視MEMS傳感器在機(jī)器人領(lǐng)域的無(wú)限潛力，隨著特斯拉確認(rèn)人形機(jī)器人Optimus將于明年落地，智能機(jī)器人將具備計(jì)算機(jī)視覺(jué)、自然語(yǔ)言處理、動(dòng)作規(guī)劃和控制功能，并且擁有語(yǔ)音交互、行走和執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)等與物理世界互動(dòng)能力，而實(shí)現(xiàn)一切感知的基礎(chǔ)和核心就是傳感器。?

根據(jù)同花順傳感器指數(shù)（885946.TI），成分股截至目前共有84家A股上市公司，但是缺少M(fèi)EMS傳感器真正行業(yè)龍頭，特別是高精度MEMS傳感器。國(guó)產(chǎn)MEMS傳感器的研發(fā)，主要問(wèn)題是半導(dǎo)體工藝的改進(jìn)、市場(chǎng)的拓展等，隨著近幾年地方政府的重視，各地MEMS中試線(xiàn)、量產(chǎn)線(xiàn)的投入建設(shè)，將有助于建立MEMS共性基礎(chǔ)工藝生產(chǎn)體系，提升傳感器企業(yè)MEMS工藝研發(fā)和迭代能力，推動(dòng)中國(guó)MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。?

建議關(guān)注公司：MEMS芯片-敏芯股份；ASIC芯片-納芯微；壓阻MEMS傳感器國(guó)產(chǎn)突破-康斯特；慣性硅諧振MEMS傳感器-芯動(dòng)聯(lián)科，以及明皜傳感、高華科技、士蘭微；CMOS圖像傳感器-長(zhǎng)光辰芯。?

風(fēng)險(xiǎn)提示：政策變動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，核電安全等相關(guān)政策的變動(dòng)對(duì)于行業(yè)的影響巨大；相關(guān)半導(dǎo)體技術(shù)等核心技術(shù)卡的風(fēng)險(xiǎn)；原材料大幅波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)；測(cè)算市場(chǎng)空間的誤差風(fēng)險(xiǎn)；研究依據(jù)的信息更新不及時(shí)，未能充分反映公司最新?tīng)顩r的風(fēng)險(xiǎn)。華安證券研究所2證券研究報(bào)告目錄1

乘風(fēng)智能制造，MEMS傳感器工藝逐漸成熟2

夯實(shí)科技強(qiáng)國(guó)基礎(chǔ)，MEMS傳感器無(wú)處不在3

著眼未來(lái)，重視MEMS傳感器4

建議關(guān)注公司機(jī)遇5

風(fēng)險(xiǎn)提示01乘風(fēng)智能制造，MEMS傳感器工藝逐漸成熟證券研究報(bào)告1.1什么是MEMS?

微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS,

Micro-Electro-Mechanical

System），也叫做微電子機(jī)械系統(tǒng)、微系統(tǒng)、微機(jī)械等，指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置。微機(jī)電系統(tǒng)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級(jí)。微機(jī)電系統(tǒng)是在微電子技術(shù)（半導(dǎo)體制造技術(shù)）基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，融合了光刻、腐蝕、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密機(jī)械加工等技術(shù)制作的高科技電子機(jī)械器件。MEMS是一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)，可大批量生產(chǎn)，其系統(tǒng)尺寸在幾毫米乃至更小，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級(jí)。例如，常見(jiàn)的MEMS產(chǎn)品尺寸一般都在3mm×3mm×1.5mm，甚至更小。一個(gè)MEMS傳感器里面最重要的芯片為MEMS芯片和ASIC芯片，其中MEMS芯片負(fù)責(zé)感知信號(hào)，將測(cè)量量轉(zhuǎn)化為電阻、電容等信號(hào)變化；ASIC芯片負(fù)責(zé)將電容、電阻等信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，其中涉及到信號(hào)的轉(zhuǎn)換和放大等功能。?

MEMS側(cè)重于超精密機(jī)械加工，涉及微電子、材料、力學(xué)、化學(xué)、機(jī)械學(xué)諸多學(xué)科領(lǐng)域。它的學(xué)科面涵蓋微尺度下的力、電、光、磁、聲、表面等物理、化學(xué)、機(jī)械學(xué)的各分支。?

常見(jiàn)的產(chǎn)品包括MEMS加速度計(jì)、MEMS麥克風(fēng)、微馬達(dá)、微泵、微振子、MEMS光學(xué)傳感器、MEMS壓力傳感器、MEMS陀螺儀、MEMS濕度傳感器、MEMS氣體傳感器等等以及它們的集成產(chǎn)品。華安證券研究所5證券研究報(bào)告1.2MEMS傳感器圖表1：

MEMS傳感器分類(lèi)MEMS力學(xué)傳感器?

MEMS傳感器是基于微機(jī)電系統(tǒng)的典型傳感器件。它是指可以批量制造的，集微結(jié)構(gòu)、微傳感器、微執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路于一體的器件或系統(tǒng)。其特征尺寸一般在0.1μm～100μm范圍。MEMS集成了當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的許多尖端成果，它將感知信息處理與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相結(jié)合，改變了人類(lèi)感知和控制外部世界的方式。MEMS光學(xué)傳感器MEMS電學(xué)傳感器MEMS聲學(xué)傳感器MEMS磁學(xué)傳感器?

與傳統(tǒng)的機(jī)械傳感器相比，MEMS傳感器具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化等特點(diǎn)。在微米量級(jí)的特征尺寸MEMS傳感器可以完成某些傳統(tǒng)機(jī)械傳感器所不能實(shí)現(xiàn)的功能。因此，MEMS傳感器正逐步取代傳統(tǒng)機(jī)械傳感器的主導(dǎo)地位，在消費(fèi)電子產(chǎn)品、汽車(chē)工業(yè)、航空航天、機(jī)械、化工及醫(yī)藥等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。MEMS溫度傳感器MEMS熱學(xué)傳感器MEMS氣體傳感器MEMS離子傳感器MEMSMEMS生化傳生理傳感器感器資料：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，華安證券研究所整理華安證券研究所6證券研究報(bào)告1.2MEMS傳感器圖表2：

MEMS傳感器工作原理資料：數(shù)字化企業(yè)網(wǎng)，華安證券研究所整理華安證券研究所7證券研究報(bào)告1.2MEMS傳感器?

中國(guó)MEMS傳感器市場(chǎng)的起步和發(fā)展與中國(guó)3C產(chǎn)品(包括計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品)及汽車(chē)電子產(chǎn)品保持快速增長(zhǎng)、全球電子整機(jī)產(chǎn)業(yè)向中國(guó)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。近年來(lái)，隨著消費(fèi)電子、汽車(chē)電子產(chǎn)品等下游行業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)MEMS傳感器市場(chǎng)需求旺盛，歷年持續(xù)保持快速增長(zhǎng)。?

根據(jù)Omdia的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年全球MEMS行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到184.77億美元，2017-2022年復(fù)合增長(zhǎng)率為5.77%。根據(jù)賽迪顧問(wèn)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)，2022年中國(guó)MEMS傳感器市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到982.1億元，同比增長(zhǎng)15.1%，預(yù)計(jì)到2025年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1571.3億元，2022-2025年復(fù)合增長(zhǎng)率為17.0%。圖表3：

MEMS傳感器全球市場(chǎng)規(guī)模圖表4：

MEMS傳感器中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模120020010008006004002000150100500201720182019202020212022201720182019202020212022市場(chǎng)規(guī)模(億美元)市場(chǎng)規(guī)模(億元)資料：

Yole

Intelligence

，華安證券研究所整理資料：

智研咨詢(xún)，華安證券研究所整理華安證券研究所8證券研究報(bào)告1.3MEMS傳感器應(yīng)用領(lǐng)域圖表5：MEMS傳感器應(yīng)用領(lǐng)域分析應(yīng)用領(lǐng)域用途工業(yè)檢測(cè)在石油、化工、電梯、鋼鐵、機(jī)械等工業(yè)中，完成各種信息檢測(cè)，并將信息通過(guò)自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)處理進(jìn)行反饋，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程、質(zhì)量、工藝、安全等方面控制。汽車(chē)醫(yī)療對(duì)行駛速度、距離、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、安全氣囊、防盜裝置、防滑系統(tǒng)、排氣循環(huán)系統(tǒng)等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和控制對(duì)人體表面和內(nèi)部溫度、血壓、血液和呼吸流量、心腦電波、腫瘤等進(jìn)行高精度診斷。環(huán)境保護(hù)航空航天對(duì)大氣污染、水質(zhì)污染、噪聲等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。精確測(cè)量飛行器飛行速度、加速度、距離、周?chē)h(huán)境、內(nèi)部狀態(tài)等。資料：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，華安證券研究所整理華安證券研究所9證券研究報(bào)告1.3MEMS傳感器應(yīng)用領(lǐng)域圖表6：MEMS傳感器應(yīng)用產(chǎn)品分析應(yīng)用市場(chǎng)消費(fèi)電子涉及的MEMS傳感器產(chǎn)品射頻MEMS、微型麥克風(fēng)、噴墨打印頭、光學(xué)MEMS、慣性傳感器組合、陀螺儀、加速度計(jì)、壓力傳感器、磁傳感器等。汽車(chē)電子加速度計(jì)、壓力傳感器、陀螺儀、慣性傳感器組合等。工業(yè)與通信壓力傳感器、噴墨打印頭、非制冷紅外探測(cè)儀、微針、陀螺儀、流量計(jì)、加速度計(jì)等國(guó)防與航空非制冷紅外探測(cè)儀、陀螺儀、加速度計(jì)、壓力傳感器等資料：觀(guān)研報(bào)告網(wǎng)，華安證券研究所整理華安證券研究所10證券研究報(bào)告1.3MEMS傳感器應(yīng)用領(lǐng)域圖表7：

MEMS傳感器行業(yè)應(yīng)用占比?

MEMS傳感器種類(lèi)極多，可應(yīng)用于物理、化學(xué)、生物等領(lǐng)域信號(hào)的探測(cè)，較為常見(jiàn)的種類(lèi)有加速度傳感器、慣

性

傳

感

器、壓

力

傳

感

器、MEMS陀

螺

儀

以

及MEMS麥克風(fēng)等。工業(yè)等,9.10%?

目前

MEMS

傳感器在消費(fèi)電子、醫(yī)療、汽車(chē)電子以及工業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域占比最高，分別占據(jù)41.8%、28.1%、16.7%和

9.1%。汽車(chē)電子,16.70%消費(fèi)電子,41.80%醫(yī)療,28.10%資料：CCID，華安證券研究所整理華安證券研究所11證券研究報(bào)告目錄1

乘風(fēng)智能制造，MEMS傳感器工藝逐漸成熟2

夯實(shí)科技強(qiáng)國(guó)基礎(chǔ)，MEMS傳感器無(wú)處不在3

著眼未來(lái)，重視MEMS傳感器4

建議關(guān)注公司機(jī)遇5

風(fēng)險(xiǎn)提示02夯實(shí)科技強(qiáng)國(guó)基礎(chǔ)，MEMS傳感器無(wú)處不在華安證券研究所證券研究報(bào)告2.1MEMS壓力傳感器?

MEMS壓力傳感器是一種薄膜元件，受到壓力時(shí)變形?？梢岳脩?yīng)變儀（壓阻型感測(cè)）來(lái)測(cè)量這種形變，也可以通過(guò)電容感測(cè)兩個(gè)面之間距離的變化來(lái)加以測(cè)量。這兩種方法都很流行，輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用比較結(jié)實(shí)的壓阻方法。?

常見(jiàn)的壓力傳感器有三種：壓阻式、電容式和壓電式。?

具有體積小、重量輕、靈敏度高、精度高、動(dòng)態(tài)特性好、耐腐蝕、零位小等優(yōu)點(diǎn)?

隨著MEMS壓力傳感器的出現(xiàn)和普及，智能手機(jī)中用壓力傳感器也越來(lái)越多，主要用來(lái)測(cè)量大氣壓力。測(cè)量大氣壓的目的，是為了通過(guò)不同高度的氣壓，來(lái)計(jì)算海拔高度，同GPS定位信號(hào)配合，實(shí)現(xiàn)更為精確的三維定位，譬如爬樓高度、爬樓梯級(jí)數(shù)等都可以檢測(cè)。?

MEMS壓力傳感器的原理也非常簡(jiǎn)單，核心結(jié)構(gòu)就是一層薄膜元件，受到壓力時(shí)變形，形變會(huì)導(dǎo)致材料的電性能（電阻、電容）改變。因此可以利用壓阻型應(yīng)變儀來(lái)測(cè)量這種形變，進(jìn)而計(jì)算受到的壓力。華安證券研究所14證券研究報(bào)告2.1.1MEMS壓力傳感器原理?

下圖是一種電容式MEMS壓力傳感器的結(jié)構(gòu)圖，當(dāng)受到壓力時(shí)，上下兩個(gè)橫隔(傳感器橫隔上部、傳感器下部)之間的間距變化，導(dǎo)致隔板之間的電容變化，據(jù)此可以測(cè)算出壓力大小。圖表8：電容式MEMS壓力傳感器資料：傳感器專(zhuān)家網(wǎng)，華安證券研究所整理華安證券研究所15證券研究報(bào)告2.1.1MEMS壓力傳感器原理?

下圖是一種電阻式MEMS壓力傳感器的工作動(dòng)圖，由一個(gè)帶有硅薄膜的底座和安裝在其上的電阻結(jié)構(gòu)組成，當(dāng)外力施加時(shí)，電壓與壓力大小成比例變化產(chǎn)生測(cè)量值。圖表9：電阻式MEMS壓力傳感器資料：傳感器專(zhuān)家網(wǎng)，華安證券研究所整理華安證券研究所16證券研究報(bào)告2.1.2MEMS壓力傳感器市場(chǎng)規(guī)模?

根據(jù)Yole

Intelligence的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021年壓力傳感器是MEMS傳感器中銷(xiāo)售額最高的細(xì)分市場(chǎng)，也是銷(xiāo)售量第二大的細(xì)分市場(chǎng)，僅次于硅麥克風(fēng)。MEMS壓力傳感器的市場(chǎng)規(guī)模從2018年的14.72億顆、17.63億美元增加至2021年的16.05億顆、20.04億美元，預(yù)計(jì)將于2027年增長(zhǎng)至

25.35億顆、26.24億美元。圖10：MEMS壓力傳感器全球市場(chǎng)規(guī)模2520.042017.6317.5617.6216.0514.9314.7214.5515105020182019銷(xiāo)售量(億顆)2020銷(xiāo)售額(億美元)2021資料：Yole

Intelligence，華安證券研究所整理華安證券研究所17證券研究報(bào)告2.2MEMS壓力傳感器應(yīng)用?

MEMS壓力傳感器是使用最廣泛的

MEMS傳感器產(chǎn)品之一，通常應(yīng)用于智能手機(jī)、航空航天、汽車(chē)、生物醫(yī)藥以及工藝控制等領(lǐng)域，按照壓力探測(cè)方式可以分為壓阻式、電容式、諧振傳感等，而最為常用的是壓阻式和電容式，因此這兩種壓力傳感器的技術(shù)迭代也最為活。?

為充分降低微壓MEMS傳感器中測(cè)量的敏感性和線(xiàn)性度之間的矛盾，不斷提高微壓傳感器測(cè)量精度，一種新型的FBBM結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，該結(jié)構(gòu)包含了

4

個(gè)短梁和一個(gè)位于中心的方形凸塊，通過(guò)減少傳感膜結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)程度達(dá)到進(jìn)一步降低壓力的非線(xiàn)性，并提高了壓阻靈敏度，達(dá)到了提升微壓MEMS傳感器精度的目標(biāo)。?

為滿(mǎn)足航空航天領(lǐng)域中在惡劣環(huán)境中的無(wú)源無(wú)線(xiàn)壓力傳感需求，一種基于藍(lán)寶石的隔膜和結(jié)構(gòu)體MEMS壓力傳感結(jié)構(gòu)被提出，在施加壓力時(shí)，傳感器隔膜發(fā)生偏轉(zhuǎn)，傳感器的電諧振頻率因而隨壓力隔膜的偏轉(zhuǎn)而改變，實(shí)現(xiàn)了將輕微壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的目的，該結(jié)構(gòu)可在

1000℃

的高溫下正常工作，滿(mǎn)足了惡劣環(huán)境下壓力傳感的需求。華安證券研究所18證券研究報(bào)告2.2MEMS壓力傳感器應(yīng)用?

壓力傳感器的下游行業(yè)主要是石油、化工、電力、冶金、機(jī)械制造、國(guó)防工業(yè)、計(jì)量等。圖表11：MEMS壓力傳感器上下游行業(yè)?

隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及工業(yè)化水平的提高，各行業(yè)對(duì)數(shù)字壓力檢測(cè)的需求增長(zhǎng)較快；科技水平的提高以及產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大等因素也將催生壓力傳感器在醫(yī)療、食品、氣象、鐵路等行業(yè)大量使用。資料：康斯特招股說(shuō)明書(shū)，華安證券研究所整理華安證券研究所19證券研究報(bào)告2.2MEMS慣性傳感器?

慣性傳感器是一種用于測(cè)量物體的加速度、角速度和傾斜角度等參數(shù)的電子傳感器。?

MEMS慣性傳感器指采用MEMS工藝制備的慣性傳感器，與傳統(tǒng)工藝制造的慣性傳感器相比，MEMS器件具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和智能化等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工、汽車(chē)、船舶、消費(fèi)電子、醫(yī)療等領(lǐng)域。?

高性能MEMS慣性傳感器，包括MEMS陀螺儀、MEMS加速度計(jì)和MEMS慣性測(cè)量單元（IMU），均包含一顆微機(jī)械（MEMS）芯片和一顆專(zhuān)用控制電路（ASIC）芯片，并通過(guò)慣性技術(shù)實(shí)現(xiàn)物體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)軌跡的感知。陀螺儀和加速度計(jì)是慣性系統(tǒng)的基礎(chǔ)核心器件，其性能高低直接決定慣性系統(tǒng)的整體表現(xiàn)。硅基MEMS慣性傳感器因小型化、高集成、低成本的優(yōu)勢(shì)，成為現(xiàn)代慣性傳感器的重要發(fā)展方向。?

其中，陀螺儀用于感知物體運(yùn)動(dòng)的角速率，加速度計(jì)用于感知物體運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)加速度，二者輔以時(shí)間維度進(jìn)行運(yùn)算后可得出物體相對(duì)于初始位置的偏離，進(jìn)而獲得物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，包括當(dāng)前位置、方向和速度。華安證券研究所20證券研究報(bào)告2.2.1MEMS陀螺儀?

MEMS陀螺儀是測(cè)量角速率的一種器件，是慣性系統(tǒng)的重要組成部分，主要用于導(dǎo)航定位、姿態(tài)感知、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、平臺(tái)穩(wěn)定等應(yīng)用領(lǐng)域。?

利用振動(dòng)質(zhì)量塊被基座（儀表殼體）帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)的哥式效應(yīng)來(lái)敏感角速度，具有成本低、體積小、重量輕、可靠性高、可數(shù)字化及可重復(fù)大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。圖表12：線(xiàn)振動(dòng)（音叉式）微陀螺儀圖表13：角振動(dòng)微陀螺儀資料：傳感器專(zhuān)家網(wǎng)公眾號(hào)，華安證券研究所整理華安證券研究所21證券研究報(bào)告2.2.1MEMS陀螺儀圖表14：MEMS螺旋儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖?

MEMS

陀

螺

儀

的

核

心

是

一

顆

微

機(jī)

械（

MEMS

）

芯

片

，

一

顆

專(zhuān)

用

控

制

電

路（ASIC）芯片及應(yīng)力隔離封裝。其工作原理為：采用半導(dǎo)體加工技術(shù)在硅晶圓上制造出的MEMS芯片，在A(yíng)SIC芯片的驅(qū)動(dòng)控制下感應(yīng)外部待測(cè)信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為電容、電阻、電荷等信號(hào)變化，ASIC芯片再將上述信號(hào)變化轉(zhuǎn)化成電學(xué)信號(hào)，最終通過(guò)封裝將芯片保護(hù)起來(lái)并將信號(hào)輸出，從而實(shí)現(xiàn)外部信息獲取與交互的功能。資料：電子發(fā)燒友，華安證券研究所整理華安證券研究所22證券研究報(bào)告2.2.2MEMS加速度計(jì)?

加速度計(jì)是一種能夠測(cè)量物體線(xiàn)加速度的器件。加速度計(jì)的理論基礎(chǔ)是牛頓第二定律，傳感器在加速過(guò)程中，可通過(guò)對(duì)質(zhì)量塊所受慣性力的測(cè)量計(jì)算出加速度值。如果初速度已知，就可以通過(guò)對(duì)時(shí)間積分得到線(xiàn)速度，再次積分即可計(jì)算出直線(xiàn)位移。加速度計(jì)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航定位、姿態(tài)感知、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、平臺(tái)穩(wěn)定等領(lǐng)域。圖表15：MEMS加速度計(jì)應(yīng)用產(chǎn)品圖示用途行業(yè)典型應(yīng)用場(chǎng)景慣性導(dǎo)航平臺(tái)穩(wěn)定姿態(tài)感知狀態(tài)監(jiān)測(cè)飛行體、車(chē)、船、機(jī)器人等平臺(tái)導(dǎo)航飛行體、車(chē)、船、機(jī)器人等平臺(tái)穩(wěn)定?

MEMS加速度計(jì)的核心是一顆MEMS芯片、一顆ASIC芯片及應(yīng)力隔離封裝。其產(chǎn)品構(gòu)造與前述陀螺儀基本相同。MEMS加速度計(jì)利用敏感結(jié)構(gòu)將線(xiàn)加速度的變化轉(zhuǎn)換為電容的變化量，最終通過(guò)專(zhuān)用集成電路讀出電容值的變化，得到物體運(yùn)動(dòng)的加速度值。產(chǎn)品主要包含加速度計(jì)敏感結(jié)構(gòu)和ASIC芯片，ASIC芯片由電容/電壓變換電路和數(shù)字部分組成。飛行體、車(chē)、船、機(jī)器人、衛(wèi)星等姿態(tài)感知工業(yè)設(shè)備、橋梁、高鐵軌道、站等設(shè)備的監(jiān)測(cè)5G基資料：電子發(fā)燒友，華安證券研究所整理華安證券研究所23證券研究報(bào)告2.2.2MEMS加速度計(jì)?

主要用于測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度：過(guò)載、振動(dòng)和沖擊。?

有壓阻式、電容式、壓電式、隧道電流式微加速度計(jì)?

平行板結(jié)構(gòu)電容式為加速度計(jì)雖然具有較高的靈敏度，但是其制作需要腐蝕、組裝、鍵合等多種工藝，過(guò)程復(fù)雜，無(wú)法與硅平面工藝兼容，難以實(shí)現(xiàn)批量化、低成本生產(chǎn)。圖表16：東南大學(xué)研制的壓阻式大加速度計(jì)圖表17：“三明治”結(jié)構(gòu)電容式微加速度計(jì)結(jié)構(gòu)圖表18：懸臂梁式隧道效應(yīng)微加速度計(jì)結(jié)構(gòu)資料：傳感器專(zhuān)家網(wǎng)，華安證券研究所整理華安證券研究所24證券研究報(bào)告2.2.3MEMS慣性測(cè)量單元（IMU）?

IMU是基于MEMS技術(shù)的新型慣性測(cè)量器件，用來(lái)測(cè)量物體的三軸加速度和三軸角速度信息。?

MEMS

IMU的發(fā)展早期主要受軍工需求推動(dòng)，后續(xù)逐步推廣至民用，現(xiàn)已于消費(fèi)電子、汽車(chē)、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。?

IMU按實(shí)現(xiàn)途徑分為組裝式和單片式兩類(lèi)。組裝式是將三個(gè)單軸加速度傳感器和三個(gè)單軸陀螺儀通過(guò)立體組裝到一起分別實(shí)現(xiàn)三個(gè)方向加速度信號(hào)和角速度信號(hào)的測(cè)量。主要的廠(chǎng)家包括BOSCH，ST及TDK等。單片式是將多個(gè)MEMS敏感結(jié)構(gòu)制作在一個(gè)芯片上，MEMS芯片和ASIC電路芯片通過(guò)引線(xiàn)鍵合連接達(dá)到多軸測(cè)量的目的，并且可以做到更高的集成度和更小的體積。華安證券研究所25證券研究報(bào)告2.2.4MEMS慣性傳感器應(yīng)用?

目前MEMS慣性傳感器已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)與通信、高可靠、汽車(chē)電子、醫(yī)療健康、消費(fèi)電子等多個(gè)領(lǐng)域。隨著MEMS慣性技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，高性能MEMS慣性傳感器應(yīng)用逐漸拓展到無(wú)人系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛、高端工業(yè)、高可靠等領(lǐng)域，而中低性能MEMS慣性傳感器主要應(yīng)用于消費(fèi)電子和汽車(chē)等領(lǐng)域。圖表19：MEMS慣性傳感器應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用工業(yè)與通信工業(yè)機(jī)器人，石油助探，測(cè)量測(cè)繪、高速鐵路、精密農(nóng)業(yè)、工程機(jī)械、尋北儀、光電吊艙、動(dòng)中通、天線(xiàn)姿態(tài)監(jiān)測(cè)、光伏跟蹤系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、振動(dòng)監(jiān)測(cè)等高可靠衛(wèi)星姿態(tài)控制、航姿備份系統(tǒng)等汽車(chē)電子醫(yī)療健康消費(fèi)電子安全氣襄、車(chē)身稿定系統(tǒng)、TPWS胎壓傳感器、GPS輔助導(dǎo)航、自動(dòng)駕駛高精定位等健康監(jiān)測(cè)設(shè)備、植入式心臟起搏器、手術(shù)機(jī)器人、康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備等智能手機(jī)、平板電腦、游戲機(jī)、智能手表，

智能手環(huán)，

TWS耳機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、智能玩具等資料：共研網(wǎng)，華安證券研究所整理華安證券研究所26證券研究報(bào)告2.2.5MEMS慣性傳感器市場(chǎng)規(guī)模?

根據(jù)

Yole

Intelligence

的統(tǒng)計(jì)，全球MEMS慣性傳感器的市場(chǎng)規(guī)模從2018年的28.31億美元、31.21億顆增長(zhǎng)至2021年的35.09

億美元、39.39億顆，預(yù)計(jì)該市場(chǎng)將于

2027年增長(zhǎng)至49.43億美元、60.60億顆，2018年至

2027年銷(xiāo)售額及銷(xiāo)售量的復(fù)合增長(zhǎng)率分別為

6.39%

和

7.65%。?

其中，全球

MEMS加速度計(jì)的市場(chǎng)規(guī)模從

2018

年的

9.14

億美元、10.23

億顆增長(zhǎng)至

2021

年的12.19億美元、15.37億顆，預(yù)計(jì)該市場(chǎng)將于2027年增長(zhǎng)至16.41億美元、24.28億顆，2018年至2027年銷(xiāo)售額及銷(xiāo)售量的復(fù)合增長(zhǎng)率分別為6.72%

和10.08%。圖表21：MEMS慣性傳感器全球市場(chǎng)規(guī)模（億顆）圖表20：MEMS慣性傳感器全球市場(chǎng)規(guī)模（億元）40454035302520151050.8618.35.83350.570.550.534.81302520151054.353.8114.73.4915.0713.7914.6113.123.5412.6712.043.743.754.354.859.144.289.695.1315.3712.1910.4511.3412.5810.230020182019202020212018201920202021加速度計(jì)陀螺儀IMU磁力計(jì)加速度計(jì)陀螺儀IMU磁力計(jì)資料：Yole

Intelligence，華安證券研究所整理華安證券研究所27證券研究報(bào)告2.3MEMS其他傳感器?

按物理參數(shù)分，可分為力（加速度/壓力/聲）、熱（熱電偶/熱阻）、光（光電類(lèi)）、電磁（磁強(qiáng)計(jì)）、化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)（血糖/電容化學(xué)/化學(xué)機(jī)械）圖表22：智能手機(jī)中的傳感器資料：行行查，華安證券研究所整理華安證券研究所28證券研究報(bào)告2.3MEMS其他傳感器?

按傳感機(jī)理分，可分為壓阻、壓電、隧道、電容、諧振、熱對(duì)流。圖表23：敏壓原理特點(diǎn)比較傳感器類(lèi)型

測(cè)量范圍

精度頻響高線(xiàn)性度

信號(hào)處理電路結(jié)構(gòu)工藝

技術(shù)成熟性壓阻式電容式諧振式壓電式隧道式熱對(duì)流式大小小大小大中高高低高中較好較好較好較好較差一般簡(jiǎn)單電橋電路簡(jiǎn)單復(fù)雜復(fù)雜簡(jiǎn)單復(fù)雜簡(jiǎn)單好差差好差差中高靈敏度的開(kāi)關(guān)電容或電橋電路寬頻帶閉環(huán)諧振回路電荷放大器中高高高靈敏度電流檢測(cè)電路熱敏電阻電橋低資料：傳感器專(zhuān)家網(wǎng)公眾號(hào)，華安證券研究所整理華安證券研究所29證券研究報(bào)告2.3.1

MEMS麥克風(fēng)?

微型麥克風(fēng)測(cè)量的是聲壓，要求靈敏度高，頻帶寬?

清華微電子所研制的微型麥克風(fēng)，表面工藝與體硅工藝結(jié)合制作，在單片硅片上實(shí)現(xiàn)了主要結(jié)構(gòu)，采用紋膜結(jié)構(gòu)提高靈敏度圖表24：微型麥克風(fēng)資料：傳感器專(zhuān)家網(wǎng)公眾號(hào)，華安證券研究所整理華安證券研究所30證券研究報(bào)告2.3.2

MEMS光學(xué)傳感器?

原理：電子吸收光子，從而向高能級(jí)躍遷，當(dāng)入射光光子的能量大于被照射材料的逸出功時(shí)，就有光電子發(fā)射，稱(chēng)為外光電效應(yīng)。當(dāng)物體受到光照射后，其內(nèi)部原子釋放出電子，但這些電子并不逸出物體表面仍留在內(nèi)部，使物體的電阻率發(fā)生變化或產(chǎn)生光電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱(chēng)為內(nèi)光電導(dǎo)效應(yīng)。前者稱(chēng)為光電導(dǎo)效應(yīng)，后者稱(chēng)為伏打效應(yīng)。?

利用半導(dǎo)體光電導(dǎo)效應(yīng)可制成光敏電阻。圖表25：光學(xué)傳感器截面圖資料：傳感器專(zhuān)家網(wǎng)公眾號(hào)，華安證券研究所整理華安證券研究所31證券研究報(bào)告2.3.3

MEMS熱學(xué)傳感器?

熱電偶是最常用的傳感器，依靠?jī)蓚€(gè)不同金屬線(xiàn)的末端產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)在兩個(gè)導(dǎo)線(xiàn)的節(jié)點(diǎn)被加熱的情況下產(chǎn)生。但有一個(gè)嚴(yán)重缺點(diǎn)就是，輸出信號(hào)隨著線(xiàn)和節(jié)點(diǎn)的尺寸的減小而降低。圖表27：熱電偶排列原理圖圖表26：1896年研制的微熱電堆資料：傳感器專(zhuān)家網(wǎng)公眾號(hào)，華安證券研究所整理華安證券研究所32證券研究報(bào)告2.3.4

MEMS電磁傳感器?

微型磁強(qiáng)計(jì)是利用MEMS技術(shù)制作的，把磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出的器件。按工作原理可分為電磁效應(yīng)式和機(jī)械式。?

應(yīng)用：安全領(lǐng)域可用于安全監(jiān)測(cè)、交通車(chē)輛檢測(cè)；醫(yī)療領(lǐng)域可用于核磁共振儀器、導(dǎo)管定位測(cè)量；工業(yè)可用于機(jī)器人位置測(cè)量、轉(zhuǎn)速編碼器；國(guó)防可用于探雷、導(dǎo)航、戰(zhàn)場(chǎng)偵查；還可以用于地質(zhì)勘探。圖表28：德國(guó)1995年研制的微型磁通門(mén)磁強(qiáng)計(jì)資料：傳感器專(zhuān)家網(wǎng)公眾號(hào)，華安證券研究所整理華安證券研究所33證券研究報(bào)告2.3.5

MEMS生物醫(yī)學(xué)傳感器圖表29：生物傳感器原理圖?

微傳感器是構(gòu)成任何生物MEMS產(chǎn)品最基本的組元，在生物醫(yī)學(xué)中，常用的兩類(lèi)傳感器是生物醫(yī)學(xué)傳感器和生物傳感器。?

生物醫(yī)學(xué)傳感器可以分成用于測(cè)量生物學(xué)物質(zhì)的生物醫(yī)學(xué)儀器和用以醫(yī)學(xué)診斷為目的的儀器，他們通常只需要小量的樣本，大大加快分析速度。?

生物傳感器的工作原理基于待檢測(cè)分析物與生物學(xué)方法產(chǎn)生的生物分子的相互作用，這些分子包括某種形式的酶、抗體和其他形式的蛋白。這些生物分子附著在傳感元單元上，當(dāng)它們和被分析物相互作用時(shí)可以改變傳感器的輸出信號(hào)。資料：傳感器專(zhuān)家網(wǎng)公眾號(hào)，華安證券研究所整理華安證券研究所34證券研究報(bào)告目錄1

乘風(fēng)智能制造，MEMS傳感器工藝逐漸成熟2

夯實(shí)科技強(qiáng)國(guó)基礎(chǔ)，MEMS傳感器無(wú)處不在3

著眼未來(lái)，重視MEMS傳感器4

建議關(guān)注公司機(jī)遇5

風(fēng)險(xiǎn)提示03著眼未來(lái)，重視MEMS傳感器機(jī)遇證券研究報(bào)告3.1不同MEMS傳感器的比較?

由于MEMS傳感器測(cè)量的外部信號(hào)不同，不同類(lèi)型的MEMS傳感器技術(shù)差異較大。?

MEMS慣性傳感器主要檢測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)，需要將傳感器安裝在載體上用于檢測(cè)載體的運(yùn)動(dòng)，因此多為密閉式封裝。而壓力/光學(xué)/聲學(xué)傳感器需要通過(guò)直接接觸被測(cè)量，所以多為開(kāi)放式封裝，同時(shí)需要結(jié)合使用環(huán)境設(shè)計(jì)有利于檢測(cè)信號(hào)的傳感器敏感單元表面結(jié)構(gòu)。?

MEMS慣性傳感器相對(duì)于壓力傳感器、聲學(xué)傳感器等其他類(lèi)型的傳感器應(yīng)用領(lǐng)域較廣，在高可靠領(lǐng)域及其他工業(yè)、消費(fèi)領(lǐng)域均具備豐富的應(yīng)用場(chǎng)景，不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于性能、成本、功耗、體積的要求差異較大。相對(duì)于在工業(yè)及消費(fèi)領(lǐng)域應(yīng)用較廣的聲學(xué)傳感器、環(huán)境傳感器等，高性能MEMS慣性傳感器多應(yīng)用于高可靠領(lǐng)域，復(fù)雜環(huán)境下對(duì)于產(chǎn)品性能要求高，因此對(duì)產(chǎn)品可靠性提出了更嚴(yán)格的需求，存在較高的技術(shù)門(mén)檻。?

MEMS壓力傳感器主要是壓阻式和電容式，使用廣泛，成本低；部分高端壓力傳感器采用諧振式原理，精度高，售價(jià)高，多用于儀表校驗(yàn)等對(duì)精度要求高的領(lǐng)域。?

MEMS聲學(xué)傳感器和光學(xué)傳感器主要應(yīng)用于消費(fèi)類(lèi)電子，例如智能手機(jī)中的MEMS麥克風(fēng)和接近傳感器，產(chǎn)品具有體積小、成本低、功耗低的特點(diǎn)，對(duì)產(chǎn)品絕對(duì)性能要求相對(duì)不高，行業(yè)內(nèi)廠(chǎng)商競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)激烈。華安證券研究所37證券研究報(bào)告3.1不同MEMS傳感器的比較圖表30：MEMS傳感器的典型應(yīng)用典型應(yīng)用設(shè)計(jì)傳感器類(lèi)型具體介紹智能穿戴設(shè)備的兩大功能項(xiàng)是量化自我和便攜式環(huán)境安全監(jiān)測(cè)。MEMS元件在可穿戴設(shè)備中的應(yīng)MEMS

加速度計(jì)、陀螺儀、

用要求是使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)小型化、低功耗、高性能和多功能集成。健身和健康監(jiān)測(cè)是MEMS傳感器在MEMS

麥克風(fēng)和脈沖傳感器

智能可穿戴設(shè)備中的代表性應(yīng)用。監(jiān)視器顯示用戶(hù)已采取的步數(shù)和速度，以及身體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中燃燒的卡路里。可穿戴設(shè)備應(yīng)用在無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)控制技術(shù)方面，MEMS傳感器還有發(fā)揮空間，結(jié)合加速度計(jì)和陀螺儀，可以計(jì)無(wú)人機(jī)應(yīng)用車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用MEMS加速度計(jì)和陀螺儀算出角度變化，確定位置和飛行姿態(tài)。MEMS傳感器可以在各種惡劣條件下工作，同時(shí)獲得高精度輸出。語(yǔ)音將成為人與智能汽車(chē)的重要交互方式，MEMS麥克風(fēng)將迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。

MEMS傳感器在汽車(chē)領(lǐng)域也有很多應(yīng)用，包括安全氣囊（正面碰撞安全氣囊的高加速度傳感器和側(cè)面安全氣囊的壓力傳感器）、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)（用于檢測(cè)進(jìn)氣量的進(jìn)氣歧管）絕對(duì)壓力傳感器和流量傳感器）等。MEMS加速度傳感器、角速度傳感器、MEMS麥克風(fēng)MEMS壓力傳感器、加速度

在高端汽車(chē)中，大約使用25到40個(gè)MEMS傳感器，汽車(chē)越好，使用的MEMS就越多。BMW740i自動(dòng)駕駛應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用計(jì)、陀螺儀和流量傳感器中有70多個(gè)

MEMS。MEMS傳感器可以滿(mǎn)足惡劣的汽車(chē)環(huán)境、高可靠性、準(zhǔn)確度和低成本的要求。MEMS溫濕度傳感器、MEMS加速度計(jì)和陀螺儀MEMS溫濕度傳感器可用于檢測(cè)環(huán)境條件，MEMS加速度計(jì)可用于監(jiān)測(cè)工業(yè)設(shè)備的振動(dòng)和轉(zhuǎn)速。高精度MEMS加速度計(jì)和陀螺儀可以為工業(yè)機(jī)器人的導(dǎo)航和旋轉(zhuǎn)提供精確的位置信息。1、提供航天器的工作信息，起到故障診斷的作用；2、判斷各子系統(tǒng)之間工作的協(xié)調(diào)性，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案；3.

提供全系統(tǒng)自檢

4.

提供各子系統(tǒng)及整機(jī)的內(nèi)部測(cè)試參數(shù)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。5、監(jiān)測(cè)飛行器內(nèi)外環(huán)境，為飛行員和航天員提供必要的生活條件，保證飛行參數(shù)正常。航空航天傳感器主要分為狀態(tài)傳感器和環(huán)境傳感器航天設(shè)備應(yīng)用資料：廣州工控傳感科技公司，華安證券研究所整理華安證券研究所38證券研究報(bào)告3.2MEMS傳感器發(fā)展困境?

相較于美國(guó)、日本等科技大國(guó)，國(guó)內(nèi)對(duì)于MEMS技術(shù)的研究稍顯落后，在20世紀(jì)80年代末才開(kāi)始成為國(guó)家重點(diǎn)研究項(xiàng)目之一。經(jīng)過(guò)近三十年的發(fā)展，國(guó)產(chǎn)MEMS在技術(shù)方面有了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，在市場(chǎng)應(yīng)用方面逐步實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)效積累。例如在MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)，全球四大公司占據(jù)市場(chǎng)話(huà)語(yǔ)權(quán)，其中兩家來(lái)自中國(guó)，歌爾股份和瑞聲科技，他們還正在挑戰(zhàn)樓氏電子的領(lǐng)袖地位，勢(shì)頭兇猛。圖表31：中國(guó)傳感器行業(yè)發(fā)展歷程?

伴隨著消費(fèi)電子、汽車(chē)電子、工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域的快速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)MEMS產(chǎn)品的需求變得十分迫切，MEMS市場(chǎng)如同空池一般急需更多水源流入。資料：行行查，華安證券研究所整理華安證券研究所39證券研究報(bào)告3.2MEMS傳感器發(fā)展困境?

我國(guó)作為全球最大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)基地，正消耗著全球四分之一的MEMS器件。但目前，我國(guó)大部分MEMS傳感器仍依賴(lài)進(jìn)口。國(guó)內(nèi)MEMS傳感器也仍以中低端為主，技術(shù)相對(duì)落后。?

中國(guó)MEMS廠(chǎng)商面臨的挑戰(zhàn)非常多。首先，MEMS傳感器商業(yè)化應(yīng)用周期長(zhǎng)，MEMS傳感器研發(fā)時(shí)間更長(zhǎng)，這對(duì)MEMS企業(yè)的耐心、遠(yuǎn)見(jiàn)是一個(gè)很大挑戰(zhàn)。?

另一方面，中國(guó)MEMS產(chǎn)業(yè)鏈在競(jìng)爭(zhēng)方面，力量還較薄弱，沒(méi)有產(chǎn)生在國(guó)際市場(chǎng)上具有領(lǐng)導(dǎo)地位的企業(yè)。MEMS傳感器和IC芯片一樣，具有很強(qiáng)的規(guī)模效應(yīng)，例如前端流片等環(huán)節(jié)加工能力薄弱，一致性、生產(chǎn)重復(fù)性都不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)加工工藝要求。因此，整個(gè)MEMS產(chǎn)業(yè)鏈均處于投入階段，盈利比較困難，產(chǎn)生了惡性循環(huán)。?

此外，價(jià)格下滑導(dǎo)致MEMS廠(chǎng)商盈利困難。MEMS傳感器產(chǎn)品的價(jià)格，并非與產(chǎn)品的重要性或開(kāi)發(fā)難度成正比。例如，據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，從應(yīng)用廣泛和競(jìng)爭(zhēng)激烈的陀螺儀和加速度傳感器市場(chǎng)來(lái)看，系統(tǒng)廠(chǎng)商對(duì)于MEMS產(chǎn)品需求量很大，但是它們也已經(jīng)把價(jià)格殺到MEMS廠(chǎng)商難以為繼的地步。華安證券研究所40證券研究報(bào)告3.2MEMS傳感器發(fā)展困境圖表32：MEMS工藝流程資料：

行行查，華安證券研究所整理華安證券研究所41證券研究報(bào)告3.2MEMS傳感器發(fā)展困境?

制造MEMS器件不僅需要成熟且豐富的工藝技術(shù)，還要有足夠多的產(chǎn)線(xiàn)保證產(chǎn)能。目前，國(guó)內(nèi)提供專(zhuān)業(yè)MEMS代工服務(wù)的有、無(wú)錫華潤(rùn)上華、上海先進(jìn)等。除了以上企業(yè)能夠滿(mǎn)足代工產(chǎn)能和良率要求之外，其他大多數(shù)國(guó)內(nèi)MEMS代工企業(yè)還未積累起足夠的工藝技術(shù)儲(chǔ)備和大規(guī)模市場(chǎng)驗(yàn)證反饋的經(jīng)驗(yàn)，并且在加工工藝的一致性、可重復(fù)性也都不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需要，產(chǎn)品的良率和可靠性更是無(wú)法達(dá)到規(guī)模生產(chǎn)要求。在這樣的情況之下，設(shè)計(jì)公司也只能選擇與國(guó)外成熟代工廠(chǎng)合作，才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。而在后端的封裝測(cè)試環(huán)節(jié)，情況則較為樂(lè)觀(guān)，南通富士通、晶方半導(dǎo)體、華天科技、長(zhǎng)電科技、通富微電等企業(yè)能夠滿(mǎn)足產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量的要求。華安證券研究所42證券研究報(bào)告3.2MEMS傳感器發(fā)展困境圖表33：

MEMS芯片與集成電路芯片的比較MEMS芯片集成電路制造工藝封裝立體機(jī)械結(jié)構(gòu)，采用三維制造工藝、雙面加工根據(jù)器件功能不同高度個(gè)性化平面的電學(xué)器件，使用二維制造工藝。封裝工藝高度標(biāo)準(zhǔn)化針對(duì)電子機(jī)械系統(tǒng)的校準(zhǔn)和精度提高，設(shè)計(jì)多物理場(chǎng)測(cè)試測(cè)試檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化程度較高。根據(jù)不同用途傳感器采用不同的MEMS結(jié)構(gòu)，在制造、封裝、測(cè)試等各個(gè)環(huán)節(jié)均有個(gè)性化工藝，考驗(yàn)從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的支持程度總結(jié)標(biāo)準(zhǔn)CMOS制造流程資料：半導(dǎo)體行業(yè)觀(guān)察，華安證券研究所整理華安證券研究所43證券研究報(bào)告3.2MEMS傳感器發(fā)展困境圖表34：MEMS傳感器工藝研發(fā)問(wèn)題概述工藝問(wèn)題簡(jiǎn)介許多工藝方法(如物理氣相沉積法、化學(xué)氣相沉積法或電鍍法)都會(huì)依賴(lài)沉積材料來(lái)構(gòu)建機(jī)械結(jié)構(gòu)或電子元件，而光學(xué)顯微鏡看不到的材料層的厚度對(duì)于性能影響相當(dāng)重要。不精確的MEMS傳感器結(jié)構(gòu)層厚邊墻形貌(sidewall

profile)不佳粘附力問(wèn)題微結(jié)構(gòu)的邊墻對(duì)器件性能有很大程度上的影響。通過(guò)光學(xué)顯微鏡看結(jié)構(gòu)，所看到的邊墻不是很好。特別是，刻蝕不足和溝槽通常是看不見(jiàn)的。然而，這些幾何形變會(huì)明顯改變彈簧和柔性板的機(jī)械性能。MEMS傳感器結(jié)構(gòu)內(nèi)層與層之間的粘附力可能很微小，光學(xué)顯微鏡也許會(huì)看到分層跡象，但微小的粘結(jié)層是觀(guān)察不到的。內(nèi)部應(yīng)力是使用薄膜常見(jiàn)的問(wèn)題。在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致器件良率和性能降低，以及淀積膜的分層和開(kāi)裂。內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)力梯度裂紋大多數(shù)裂紋都可以在光學(xué)顯微鏡下看到，但是，在某些情況下，由于分辨率的局限性，細(xì)的“發(fā)際線(xiàn)”裂縫是不可見(jiàn)的。通常是為了形成MEMS器件中可動(dòng)的機(jī)械部分，通過(guò)對(duì)連接機(jī)械部分到基底的材料進(jìn)行不完全刻蝕來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)釋放失敗時(shí)，重要的是找到大部分釋放結(jié)構(gòu)釋放成功而錨點(diǎn)沒(méi)有釋放好的區(qū)域。失敗的釋放工藝粘滯作用像懸臂梁、薄膜、梭形閥這些機(jī)械結(jié)構(gòu)可能由于結(jié)構(gòu)的釋放會(huì)和底層基板粘連，導(dǎo)致器件永久性失效。如果MEMS傳感器結(jié)構(gòu)和襯底之間的距離非常小，那么通過(guò)顯微鏡觀(guān)察曲率是不可見(jiàn)的。薄膜材料比本體材料更能展示出不同的特性。尤其使用聚合物時(shí)，如楊氏模量、線(xiàn)性度、磁滯現(xiàn)象等機(jī)械性能?chē)?yán)重依賴(lài)于工藝參數(shù)。不精確或者是不理想的材料特性可能會(huì)降低器件性能，甚至導(dǎo)致器件失效。不精確的材料特性資料：

傳感器專(zhuān)家網(wǎng)，華安證券研究所整理華安證券研究所44證券研究報(bào)告3.3MEMS傳感器相關(guān)政策圖表35：近年MEMS傳感器相關(guān)政策年份發(fā)布部門(mén)政策名稱(chēng)重點(diǎn)內(nèi)容推動(dòng)智能傳感器數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)預(yù)處理等專(zhuān)用集成電路，研發(fā)高深寬比干法體硅加工晶圓級(jí)鍵合技術(shù)，集成電路與傳感器的系統(tǒng)級(jí)封裝(SIP)技術(shù)?！吨悄軅鞲衅鳟a(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)指南2018工信部（2017-2019）》將具有無(wú)線(xiàn)通信功能的低功耗各類(lèi)智能傳感器，智