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中國成亞太MEMS傳感器潛力最大市場 全球產業重心東移

   日期:2020-01-05     瀏覽:126    評論:0    
核心提示:MEMS即微機電系統(MicroelectroMechanicalSystems),指利用集成電路制造技術和微加工技術把微結構,把微傳感器、微執行器等制造在一塊或者多塊芯片上的微型集成系統。MEMS傳感器具有微型化、集成化、智能化、成本
 MEMS即微機電系統(MicroelectroMechanicalSystems),指利用集成電路制造技術和微加工技術把微結構,把微傳感器、微執行器等制造在一塊或者多塊芯片上的微型集成系統。MEMS傳感器具有微型化、集成化、智能化、成本低、效能高、可大批量生產等特點,極大地滿足了市場對傳感器小體積、高性能的要求,正在逐漸取代傳統機械傳感器。

MEMS技術被譽為21世紀具有革命性的高新技術,其發展與市場需求有著緊密的聯系。

一、物聯網發展浪潮催生中國MEMS巨大消費市場

MEMS技術是隨著集成電路發展起來的一門新技術,起源于1947年美國貝爾實驗室晶體管的發明,直到1987年美國伯克利加州大學發明了微馬達,引起國際學術界的轟動,人們看到了電路與執行部件集成制作的可能性,這是MEMS技術的開端。

此后,隨著MEMS技術的迅速發展與MEMS產品商業化的落地,MEMS的應用市場快速擴張。從歷史發展軌跡來看,MEMS傳感器共經歷了三次發展浪潮,汽車電子、消費電子和物聯網分別為主要的推動力量。

MEMS產業發展的三次浪潮

第一次發展浪潮發生在20世紀80年代末至90年代,汽車電子應用如安全氣囊、制動壓力、輪胎壓力監測系統等需求增長,巨大利潤空間驅動歐洲、日本和美國的企業大量研發生產MEMS傳感器產品。

第二次發展浪潮發生在2007年以后,消費電子產品如手機、移動互聯網設備等要求體積更小且功耗更低的MEMS傳感器產品。

第三次發展浪潮是物聯網的出現,受益于物聯網產業的快速發展,MEMS行業帶來巨大的發展紅利。除了智能手機,MEMS傳感器將會在AR/VR、可穿戴等消費電子,智能駕駛、智能工廠、智慧物流、智能家居、環境監測、智慧醫療等物聯網領域廣泛應用。MEMS是當前移動終端創新的方向,通過對MEMS傳感器產品持續改進,最終滿足更小、更低能耗、更高性能的需求,才能更加的適用于各種物聯網場合。

如今,隨著物聯網的快速發展,將對MEMS產業產生深遠的影響,催生出大量新的產品、新的應用,帶動MEMS產品在日常生活及工業生產中的普及化,進一步擴大MEMS市場。據麥姆斯咨詢(MEMSConsulting)預計,全球傳感器和執行器市場規模將從2016年的380億美元增長至2021年的660億美元,復合年均增長率為12%。在這一蓬勃發展的市場中,MEMS處于支柱地位,以114億美元占據2016年全球傳感器和執行器市場的30%份額并以14%的復合年均增長率增長,到2021年全球MEMS傳感器市場規模將達到220億美元。

而中國消耗了全球近二分之一的MEMS器件,是全球最大的MEMS消費市場。近年來,中國MEMS消費電子類產品,如智能手機、平板電腦等產量保持穩定增長,帶動加速傳感器、陀螺儀、硅麥克風等MEMS行業需求的增長,中國已經成為全球MEMS市場發展最快的地區。預計2016-2021年中國的MEMS市場年均復合增長率將超過15%,遠高于全球9.6%的增速。

未來,中國必然是MEMS消費市場的主力軍之一。

二、MEMS產業重心東遷亞太,中國成亞太MEMS發展潛力最大的區域

MEMS傳感器在經歷浪潮變化的同時,全球電子制造產業鏈也在加速向亞太地區轉移,未來,亞太地區憑借成本等優勢,將吸引MEMS產業重心不斷東遷,亞太地區的MEMS產業規模將持續增長。

產業轉移是發生在不同經濟發展水平的區域之間的一種重要的經濟現象,在市場經濟條件下,發達區域的部分企業順應區域比較優勢的變化,通過跨區域直接投資,把部分產業的生產轉移到發展中區域進行,從而在產業的空間分布上表現出該產業由發達區域向發展中區域轉移的現象。

普遍認為,全球范圍內出現過四次大規模的制造產業遷移:從英國遷移至美國,再遷移至日本、德國,繼而遷移至亞洲“四小龍”,直到如今正在遷移至發展中國家...每一次的產業遷移過程都帶動了當地科技與經濟飛速的發展。在這次產業轉移過程中,中國,及東南亞地區增長最快。

據Prismark統計,從2006年開始,中國就超過日本成為全球產值最大、增長最快的PCB制造基地,并已成為推動全球PCB行業發展的主要增長動力。如今中國已是全球最大的電子產品生產基地。

在此背景下,MEMS產業也在不斷向東遷移進程中??v觀全球MEMS傳感器市場,美、日、德一直占據著主導地位,其中,IDM廠商較少,博世、意法半導體等就是這類。大多數MEMS行業的主要廠商是以Fabless為主,例如樓氏、惠普、佳能等,故MEMS生產制造因為勞動力、地價和市場等優勢,開始向亞太地區遷移。

近年來,亞太地區(含日本)受到智能手機、平板電腦、可穿戴產品等市場需求持續增長、且全球電子整機產業不斷向中國轉移等因素影響,增長速度較快,2017年MEMS市場占比達到46.8%,反超美國、歐洲等區域。

2017年全球MEMS傳感器行業各地區市場占比情況

如今亞太地區已成為大型投資和業務擴張機會的全球焦點。而中國是亞太地區MEMS發展潛力最大、增速最快的區域。

市場方面,物聯網市場對MEMS產品需求巨大,且中國是全球最為活躍的物聯網應用市場。而消費電子更新加快推動MEMS行業發展4G和5G網絡及相應產品的普及不斷拓展智能手機、可穿戴設備及相關消費電子產品的應用深度和廣度。同時,智能音箱、智能電視、智能可穿戴設備等智能硬件新的應用市場也不斷被創造出來,將引領中國MEMS產業進入下一輪高速增長期。

政策方面,國內傳感器產業發展環境持續優化,推動傳感器市場加速發展。為促進我國傳感器產業發展,邁向中高端水平,2016年9月國家發展改革委員會和工信部發布了《智能硬件產業創新發展專項行動(2016-2018年)》;2017年11月工信部發布了《智能傳感器產業三年行動指南(2017-2019年)》。隨著“制造強國戰略”、“互聯網+”行動計劃的大力推進,傳感器技術及傳感器產業的重要性將日益凸顯,可以預見,未來,傳感器技術將是我國科技發展的重中之重。

技術方面,計算機視覺、傳感器融合等新技術,為MEMS市場注入新活力。目前我國大力推進人工智能發展領域的邊緣計算、計算機視覺和傳感器融合技術落地應用于各個行業,支撐創新服務發展。

三、機遇與挑戰并存,中國MEMS產業如何突圍?

然而,盡管全球MEMS傳感器產業向亞洲轉移,但具體到國家來看,美國、日本和德國作為全球MEMS產業、技術和產品的發達國家,其行業發展水平依舊世界領先。與他們比,我國MEMS產業關鍵核心技術受制于人,產業總體上仍處價值鏈中低端,代工制造和加工貿易所占比重較高,產業政策環境亟待完善,內需帶動機制也尚未健全。這些問題和矛盾制約了我國MEMS產業由大變強,產業遷移帶來機遇的同時,也帶來了挑戰。

首先,我國在MEMS產業的設計、制造和封裝三個環節上,均缺乏對MEMS相關關鍵技術的自主研發和產業化能力。

我國尚無一套有自主知識產權的傳感器設計軟件,國產傳感器可靠性也遠不如國外同類產品。MEMS制造能力也更為薄弱,國內具備一定規模的設計企業基本選擇國外代工廠,而多數小型設計企業選擇與科研院所的中試線綁定,這就導致產業化進程相對緩慢。

特別是國內代工環節工藝嚴重制約MEMS產業發展。國內缺少MEMS代工經驗或以及純MEMS制造的公司,之前國內的MEMS代工廠一直是科研院所使用4/6英寸的晶圓制造出來的。中國MEMS代工企業還未積累起足夠的工藝技術儲備和大規模市場驗證反饋的經驗,加工工藝的一致性、可重復性都不能滿足設計需要,產品的良率和可靠性也無法達到規模生產要求。代工環節薄弱導致好的設計無法迅速產品化并推向市場,極大地制約了中國MEMS產業的發展。

其次,國內MEMS傳感器進口率高,國產替代空間巨大,但事實上國內MEMS廠商盈利困難。

國內MEMS市場中高端傳感器進口占比達80%,傳感器芯片進口率達90%,國產替代空間巨大。但是,我國傳感器新品研制落后近10年,產業化水平落后10-15年。而傳感器技術的研究需要比較長時間的投入,一款傳感器的研發,要6-8年才能成熟,一般中國企業都承受不了這么長的周期。再加上產品的價格并不與產品的重要性或者開發難度成正比,中國MEMS企業無法在價格戰中獲利。

還有人才嚴重短缺,高端人才與領軍人才缺失問題尤為突出。

傳感器及其產業的特點之一是技術密集,由于技術密集,也自然要求人才密集。而我國缺乏高端研發人員和經驗豐富的本土MEMS工程師,導致基礎研究落后。隨著技術商業化進程的加快,很多技術在市場存活時間很短,而MEMS傳感器需要較長研發時間,這對MEMS企業是一個很大的挑戰。雖然經過多年的發展,國內MEMS傳感器產業已經積累一批人才,但與國際領先的企業相比,國內MEMS傳感器產業高端、專業人才仍相對稀缺,缺少龍頭企業帶動和領軍人才的引領作用。

中國是世界制造大國,同時也是消費大國。在此機遇下,盡管目前中國在MEMS傳感器產品的自給率很低,但若國內MEMS產業培養招納更多人才,加快自主研發進度,發揚技術創新,加強上中下游合作,盡早形成產業化,最終必可以在MEMS市場中占據一席之地甚至持續擴大市場份額。

 
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