MEMS最新榜单：两极分化，未来可期

来源:半导体行业观察发布时间:2023-09-051427浏览

MEMS 设备是日常生活的一部分，存在于从智能手机到汽车到战斗机的各种系统中。由于应用程序的多样性，数量和相关收入可能非常可观。

由于去年的宏观经济形势和一些表现不佳的终端系统，尤其是智能手机，MEMS器件的总体出货量从2021年的313亿单位减少到 2022年的309亿单位，同比下跌1% 。就收入而言，市场实际上从 2021 年的142亿美元增加到 2022 年的145亿美元，同比增长 2.5% ，这主要是由于通货膨胀和平均售价较高。

从上图可以看到，消费类 MEMS 市场仍然是最大的细分市场，新兴的可穿戴应用将抵消近期智能手机需求的下滑，市场规模从 76 亿美元增长到 94 亿美元，复合年增长率为 4%。汽车行业继续受益于汽车自主功能的不断增强，并将继续保持第二大市场的地位，而工业、国防和航空航天、医疗和电信在预测期内的复合年增长率至少为 5%。

“全球每年出货超过 10 亿台设备，每台设备都包含大量 MEMS 组件，因此智能手机通常被看作 MEMS 消费市场的主要驱动力。然而，随着可穿戴技术的成熟以及越来越多的终端产品进入市场，它们开始占据一些市场份额。重要的是，随着消费者对高通胀率和不确定的经济做出反应，新的可穿戴功能的出现有助于抵消智能手机购买量的下降——尤其是在中国。”Yole Intelligence 技术与市场分析师Pierre Delbos说。

MEMS终端市场，各不相同

然而，我们应该记住，这些动态并不反映行业对 MEMS 设备的兴趣，而是由于全球事件的影响以及围绕 MEMS 行业的未来不确定性，所有行业都是如此。不过，就长期增长而言，我们看到 MEMS 设备的吸引力不断增长，这主要是由所有终端市场的大趋势推动的。

具体而言，在消费行业，我们预计智能手机中新传感器的集成将普遍停滞。尽管如此，我们仍然看到人们对智能手表和 TWS 耳塞等可穿戴设备中的 MEMS 器件的兴趣不断增长。

从长远来看，我们仍然期待 AR/VR 耳机的出现（2030 年），这将为惯性传感器、麦克风和用于 LBS 的 MEMS 微镜带来销量。包括无线耳机、智能手表和AR/VR耳机等产品具有导航辅助、高度测量、空间音频甚至睡眠监测等新颖功能。随着 OEM 集成更多 MEMS 组件以进一步提高性能和增强功能，MEMS 渗透率随之提高。

此外，随着全球对室内和室外空气质量的认识不断提高，环境传感器将用于空气净化器、恒温器和住宅暖通空调系统。最后，新的 MEMS 技术可能会出现并取代传统技术，例如 MEMS 微型扬声器、MEMS OIS 或 MEMS 冷却。

来到汽车行业，正在经历一场巨大的变革，主要推动力是汽车电气化和自动驾驶。从汽车电气化开始，我们预计从长远来看：2030 年及以后，纯电动汽车中使用的 MEMS 传感器数量将全面减少。但是，Yole认为，在自动驾驶和 ADAS 功能集成的推动下，MEMS 渗透率不断增长，有助于抵消整体汽车市场增长缓慢/缓慢的影响，这主要得益于在其他汽车领域预计出现的MEMS增长。

ADAS和安全应用将需要 MEMS运动传感器用于GNSS定位、 MEMS微镜用于新型LiDAR系统、微测辐射热计用于AEB等。直接胎压测量也从统TPMS模块转向智能TPMS模块，集成加速度计以及一个压力传感器，用于监测汽车的负载状况和车轮的花纹深度。我们还看到人们对车内舒适度的兴趣日益浓厚，这将为 MEMS 麦克风、环境传感器、超声波固态按钮等带来机会。这将有助于该市场到 2028 年增长至 41 亿美元，复合年增长率高达 7% 。

而随着工业 4.0 和仓库自动化等大趋势，我们将见证工业终端市场的长期转型。从传统的船舶、卡车、叉车等过渡到AGV和智能工厂车辆，运动传感器、麦克风、超声波传感器等的数量无疑会增加。此外，探针卡市场（包括工业终端市场）也有望增长，这主要是受到半导体市场整体增长的推动，同时也是回归本土制造并拥有更具弹性的供应链的意愿。战略玩家。

医疗终端市场预计则将在未来几年产生 MEMS 和传感器的销售额。最大的推动力将来自OTC 助听器的出现，这将为 MEMS 麦克风、微型扬声器和运动传感器创造一个新的市场。此外，我们看到超声在诊断中的广泛使用以及使用 CMUT 和 PMUT 进行远程医疗保健的手持式护理点超声探头。

此外，各国不断增长的数据流量将导致一些电信设备（例如光学 MEMS 和基于 MEMS 的振荡器）在未来几年增长。据Yole预计，电信市场在预测期内将出现最大的复合年增长率 (28%)，其中用于开关的光学 MEMS 和 MEMS 振荡器对于满足指数增长的数据需求变得越来越重要。

在乌克兰-俄罗斯战争以及中美地缘政治紧张局势的推动下，各国政府的国防和航空航天预算最近再次上升，并将在本世纪末继续上升。创新和技术将是实现差异化的唯一途径，因此无人机、导弹、战斗机等对精确传感的需求将引领国防 MEMS 市场。

Yole表示，从出货量来看，工业、国防和航空航天、医疗和电信市场仅占MEMS出货量的5%，但由于这些市场的性能要求更加严格，元件成本高于消费和汽车（这使得占市场总量的 95%）。

MEMS 行业的两极分化

去年宏观经济对半导体行业产生了重大影响。首先，设备短缺导致产能扩张延迟，影响了可用的MEMS 产品。此外，厂商仍面临ASIC芯片短缺的一些残余，而 MEMS的平均售价因通货膨胀和运营成本上升而上涨。这种情况还影响了MEMS 设备的需求，所有终端市场的库存失衡以及消费者的大幅下滑，导致智能手机、TWS 和平板电脑销售疲软，这种情况持续到 2023 年上半年。

这些影响影响了 MEMS 生态系统的增长模式：

MEMS 行业的领导者不断发展或至少保持了自己的地位，这要归功于他们的高端设备集成在旗舰消费终端系统中，而这些系统受经济低迷和汽车应用的影响较小。

例如，博世整体实现了 12% 的强劲增长，成功推出了新的颠覆性设备。Yole表示，博世在消费者和汽车领域都有业务部门，这两个部门往往相互平衡，从而使其能够保持收入增长。并在汽车领域获得了市场份额。

得益于在 5G 领域的领先地位，高通也实现了 21% 的同比增长。

意法半导体也度过了令人满意的一年——受惠于进入汽车终端市场带来的好处，ST同比增长 5%。

供应时钟振荡器的 SiTime 在过去几年取得了成功，去年增长了 30%，令人印象深刻。

此外，其中一些参与者在其设备/技术方面处于领先地位，拥有专门的专业知识，因此不会在竞争中遭受太大影响。

不过Yole也强调，报告中分析的大多数玩家都实现了增长，但也有一些玩家报告了亏损。例如，麦克风供应商歌尔微（Goermicro）（下滑14%）因为受到智能手机行业经历的艰难一年以及激烈竞争（尤其是来自中国供应商）的影响。

与高端客户的MEMS厂商相比，为中低端消费品牌供货的公司更容易受到全球经济动荡和消费者支出下滑的影响。这导致了 MEMS 生态系统的两极分化。因此Yole总结说，专注于创新较少、产量较高的成熟设备的厂商已经遭受了损失，并且由于价格越来越低的销量减少以及运营成本不断增加，预计将继续遭受经济低迷的影响。如果需求没有迅速回升，我们应该会看到领先者与其他竞争对手之间的差距扩大。

在Yole的Khrystyna Kruk看来，为了保持竞争力并确保Design Win，MEMSensing、Alps Alpine 和 GMEMS 等 MEMS 厂商面临着越来越大的降低价格的压力，这多年来侵蚀了他们的利润。这样一来，用于研发的资金就会减少，创新的机会就会减少，从而陷入恶性循环。此外，中低端设备通常会面临更多竞争，因为组件更容易生产。”

不过Yole的Pierre Delbos也表示，对于购买设备花费数百或数千美元的高端客户来说，成本并不是性能的关键因素。这使得高端供应商——例如为苹果供货的博世——能够在保持竞争力的同时保持一定的价格灵活性。这种价格优势确保了稳定的利润率和稳定的研发预算，进而创造了稳定的创新节奏。这使得像博世这样的公司能够更有效地进行创新，从而吸引高端客户并保持高价格，从而使他们在良性循环中受益。

“相比之下，Oppo、摩托罗拉和小米等品牌的消费者比苹果或三星用户更不愿意为增加的性能或功能支付溢价。尽管他们的产品组合中有一些高端型号，但中低端设备构成了这些品牌产品的大部分。”Pierre Delbos说。他进一步指出，当智能手机市场需求健康时，这种恶性循环就不再是一个问题，但在过去几个月中，摩托罗拉、Oppo 和小米等品牌受到消费者支出的影响比苹果或三星更大—— MEMS 领导者和其他公司的竞争已经扩大，如果需求不迅速回升，这种竞争将会持续下去。

此外，中美贸易战加速了中国半导体（和MEMS）生态系统的发展。因此，通过资金和激励措施，中国MEMS生态系统正在日益壮大。这一举措的长期影响仍不清楚。是否能让中国企业提升MEMS的品质，以更低的价格与欧美企业竞争？或者，它会因过度竞争而扼杀所有本地参与者的利润，从而造成大规模的本地供应过剩并破坏生态系统吗？或者我们是否应该期待中国生态系统的进一步整合？让我们拭目以待吧！

无论如何，有一种商业模式进展顺利：MEMS 代工厂。

从总收入来看，MEMS代工业务同比增长 6 % ，达到近 7.7亿美元。除了通货膨胀和晶圆价格上涨增加了收入外，一些IDM 由于运营成本高昂而正在重新考虑其商业模式，并转向无晶圆厂模式。此外，过去几年，主要代工厂的客户数量激增，寻求新 MEMS 技术的合作。

MEMS 价值链

MEMS 是“超越摩尔”的技术，意味着增加的功能和更高的集成度。MEMS产品的开发不同于其他IC的开发，例如逻辑、存储器、模拟等。通常，制造工艺必须适应最终产品的规格。这会导致更高的开发成本和更长的开发时间，但也提供了推出具有无法轻易复制的独特销售主张的产品的机会。

如今，MEMS 市场挑战不断演变。为了维持该行业的增长，MEMS 需要在效率、外形尺寸、成本、稳健性和智能方面进行优化。这些需求创造了整个价值链的流行技术趋势：从设计和集成到软件。

此外，我们看到 12 英寸 MEMS 制造日益成为现实。除了它带来的额外产能之外，我们还看到 12 英寸制造在小型化以及整体设备可用性和质量方面的其他关键优势。

目前，全球只有台积电正在致力于Butterfly Networks 的 12 英寸晶圆，但最近有几项公告：博世正在德国建立一条 12 英寸生产线，广州增芯正在中国建立一条生产线。其他公司可能会在十年内跟进，例如意法半导体。但要知道整个 MEMS 行业在2022到2028年间正以 5% 的年复合年增长率增长。

谁将真正能够维持资本支出？真的有可能拥有一条完全专用于 MEMS 的12 英寸生产线吗？或者是否有必要在生产线上运行具有足够增长潜力的 MEMS 以外的设备（例如电力电子设备）来维持总体资本支出？让我们拭目以待……

MEMS 传感器制造商正试图通过为 MEMS 传感器添加软件、处理和计算能力，赋予其额外的功能，从而摆脱商品化周期并提升价值链。MEMS 传感器与边缘或云中的 AI/ML/DL 相结合的应用正在开辟一条道路。例如包括来自 TDK InvenSense 、博世、意法半导体、 Melexis等的预处理和传感器融合，或来自博世、意法半导体、 Aspinity与英飞凌、 Syntiant 与英飞凌等边缘/边缘/边缘智能。

毫无疑问，MEMS 行业仍在不断带来颠覆性的技术和应用。得益于全球半导体规模经济，我们看到 MEMS技术取代传统传感器和执行器的渗透率不断提高。事实上，我们看到气体传感器、光学图像稳定器、处理器冷却器、能量收集器等设备正在采用 MEMS 工艺开发，以提高成本效率、小型化和功耗。

为了在这个行业取得成功，必须符合市场的要求：不断增长的总可进入市场，一项对特定应用具有真正附加值的技术，并有足够的资金和支持来维持与成熟行业的激烈竞争。

但有了这些新的参与者、技术和大趋势，MEMS 行业的未来看起来一片光明！