新兴的领域:MEMS传感器本地厂商的挑战还在
来源:中国IC网 发布时间:2021-03-10 分享至微信

MEMS以其微型化、多样化、精确测量覆盖面广等优点,逐渐成为汽车电子产品的流行传感器。MEMS传感器是一个新的领域。随着无人驾驶的发展趋势,MEMS已经成为汽车传感器的新风系统。在最近举办的MWC2021主题活动中,意大利半导体(以下简称ST)详细介绍了MEMS传感器的动态性和合理布局。

近年来,汽车网络平台、无人驾驶、汽车智能系统等成为汽车制造业的热门话题,随着人们对汽车智能系统、安全性的追求越来越突出,对汽车电子产品的市场需求不断提高,而对汽车电子产品起主导作用的元件就是传感器。MEMS以其微型化、多样化、精确测量覆盖面广等优点,逐渐成为汽车电子产品的流行传感器。

MEMS是MicroElectroMechanicalSystem的简称,通称微型机电系统,是根据作用规定在集成ic上集成微型电路和微型机械设备的系统软件。MEMS传感器是由微型电子技术和微型机械设备技术人员的技术加工技术生产的微型传感器,种类繁多,是应用最广泛的MEMS产品,根据微型传感器元件和传输模块转换输入的数据信号,导出另一种可检测的数据信号。与传统工艺生产的传感器相比,它具有体积小、重量轻、成本低、功能损耗低、稳定性高、适合大规模生产制造、易于集成和完成智能系统的特点。

MEMS传感器是一个新的领域。在中国商业化不到十年,世界上只有20多年的工业发展过程。随着无人驾驶的发展趋势,MEMS已经成为汽车传感器的新风系统。

STMEMS产业链的合理布局和优势。

在最近举办的MWC2021主题活动中,意大利半导体(以下简称ST)详细介绍了MEMS传感器的动态性和合理布局。

ST模拟、微电气产品部亚太地区高级市场部经理许永刚详细介绍说,ST提供了最常见的MEMS和AO4406传感器,从用于加强虚拟现实技术(AR)部件和消费电子产品的机械设备,到工业生产4.0及其用于充电电池供电系统的功耗机械设备、精确导航栏和精确定位、ADAS/无人驾驶等车辆电子产品,涵盖了许多应用领域。

经过20年的发展,ST在MEMS销售市场处于领先地位。根据Omnia《MEMS&SensorsCompetitiveAnalysisDatabase-H12020》的报告,STMotionMEMS的市场份额达到39%,居第一位的MEMS液位传感器行业以28%的市场份额居第二位。

MEMS作为获取信息和完成互动的重要组成部分,对于机械结构的小型化具有重要的促进作用。目前,MEMS传感器已广泛应用于汽车电子产品、消费电子产品、工业生产、航天航空等行业。目前,MEMS的主要用途是消费电子产品和车辆。根据2019年全球MEMS市场的需求,以消费电子产品为主要用途,占有率接近60%;以车辆为主要用途,占有率约19%。

这个比例也与ST的业务流程板块相一致。许永刚表示,随着汽车交易市场的发展趋势,有望进入新的改进机遇。汽车交易市场已经成为ST下一步的关键方向。

在汽车交易市场,ST提出了符合AEC-Q100标准的汽车传感器产品组合策略,包括六轴惯性力控制模块(IMU)、三轴陀螺仪、双轴、两轴和三轴加速度传感器等产品。

IMU(惯性导航系统软件)。

用于导航栏服务平台的顺利操作和导航栏性能优异的MEMSIMU是无人驾驶正确定位的最终防御,与GNSS正确定位通信卫星不同,MEMSIMU具有提供不同持续导航栏的工作能力,即使进入隧道施工和地下车库也能持续导航栏,短时间精度高,长期精度在于选择MEMSIMU的水平。

YoleDevelopment数据信息显示,2022年惯性力传感器的价格将达到9亿美元。目前,ST、BOSCH、ADI等制造商已经发布了一个面向无人驾驶的MEMS惯导系统计划。其中,为了更好地节省系统软件的电能,ST设计了iNEMO惯性力控制模块(嵌入深度学习核心)。MLC运行传感器嵌入的分类模块,分配主CPU的负荷运行不同的日常任务,或者让主CPU进入休眠状态节电,嵌入的传感器可以识别健身运动数据信息。

SiP封装方法(系统软件级封装)将网络加速器、手机陀螺仪了网络加速器、手机陀螺仪和磁力计,提供了比分立式MEMS产品更精致、更稳定、更容易组装的解决方案。此外,还可以增加场景认知和健身检测元件的充电电池运行时间,减少维护要求,降低规格和净重。

与竞争对手相比,STIMU的优势主要体现在最佳功能损耗水平、高精度时间和温度检测以及强大的抗振动能力,以确保商品的特性和耐久性。许永刚说。

手机陀螺仪,MEMS。

ST的6轴手机陀螺仪显示了时间和温度变化时非常可靠的可靠性,角速度传感器保证了最佳的网站导航精度规定,可以进入航位计算。

这款车辆级手机陀螺仪选择了一个独立的传感器框架来精确测量3个正交和轴上的健身运动,而目前市场上的其它解决方案则选择了2或3个独立的框架。该方法可防止轴中间的干预,防止降低输出数据信号的质量,提高 健身运动可控作用的精度和稳定性。

加速度传感器。

加速度传感器精确测量线性瞬时速度,也可用于特殊目的,如坡度和振动精确测量。制造执行系统加速度传感器放置了一些用于健身和瞬时速度测试的有效功能,包括自由落体运动、启动、一次/两次点击识别、主题活动/非主题活动测试及其6D/5D方向。

ST的加速度传感器传感器(如AIS2IH、AIS3DW12系列产品)具有优异的省电特性,扩大温度范围,符合AEC-Q100标准,可用于超功耗应用。该特性包括功耗模式、全自动唤醒功能和FIFO缓存文件,可用于存储数据信息,从而减少主CPU负荷和系统软件功能损失。

此外,MEMS在毫米波雷达传感器层面也取得了巨大的成就,MEMS毫米波雷达具有降低成本、微型化等优点,能够解决稳定性难题,是大批量生产毫米波雷达的计划之一。

综上所述,MEMS传感器的应用方向和市场需求包括汽车防抱死、电子设备车身稳定程序流程、电机控制悬架、电动制动器、陡坡启动辅助、轮胎气压监控、模块防抖动、降噪、智能汽车钥匙、汽车倾角计量检定、汽车安全气囊开启检测等。

随着新能源汽车占有率的进一步提高和汽车网络平台的发展趋势,未来汽车电子产品占MEMS行业应用的一半以上市场份额,随着5G、智能网络的落地式,MEMS占有率再次提高,该行业销售市场的室内空间有望进一步开放。

在产业链布局下,当地厂商的挑战依然存在。

汽车半导体材料商品的大量使用也铸就了汽车半导体材料全球销售市场的持续增长。

从产业链运营规模来看,市场调研组织Gartner数据显示,2019年全球汽车半导体材料销售市场销售规模达到410.13亿美元,预计2022年将达到651亿美元,占全球半导体材料市场容量的12%,成为半导体材料细分行业增长更快的一部分。

就产品结构而言,车辆功率半导体及其测量、操纵集成电路的市场容量相对较大,累计运营规模达到229亿美元,占所有车辆半导体材料销售市场的55%以上。汽车传感器要求运行规模位于第三位,达到76.7亿美元。

从产业链布局来看,目前全球汽车半导体材料销售市场由国际领先公司垄断。虽然目前全球顶级汽车半导体材料制造商对集成电路的合理布局基础涉及所有汽车控制模块的分类,但由于汽车半导体材料的长期开发进度和较高的技术要求,ST、英飞凌、英飞凌、瑞萨电子、德州仪器等经销商分别积累和优势,相对致力于不同的商品和市场细分。在全球消费性感应器(IMU+加速度传感器+手机陀螺仪)销售市场上,ST处于市场领导者的影响力。

回顾中国销售市场,据赛迪智库统计分析,2019年中国MEMS市场容量约为600亿元,占全球销售市场的54%左右,中国销售市场的增长率不断高于世界,预计2022年将超过1000亿元人民币。此外,从应用商店的角度来看,作为世界上最大的汽车制造和市场需求,车辆半导体材料销售市场也获得了快速发展的机会。2019年,世界半导体汽车行业运营规模超过400亿美元,而中国半导体汽车行业年收入运营规模仅为10亿美元左右,世界份额不到3%,低于中国半导体行业的独立率水平。

巨大的市场容量与当地产业链不足的现状相比,显示了我国车辆半导体材料行业的差异和国内生产制造的替代室内空间。众所周知,应对差异和挑战,追求道路困难。

许永刚根据车辆半导体材料或MEMS产业链的技术要求,向边肖强调,由于车辆规格级半导体材料的严格稳定性、安全性、可靠性和商品效率,进一步提高了进入该领域的规格和门槛。

缺乏规范和认证管理体系:为了达到车辆规格级半导体材料对稳定性、一致性和安全系数的高要求,公司应遵循一系列车辆规格和标准。目前国内还没有可用的车辆规格。虽然国外有AEC-Q、AQG324等规格,但不能完全适用我国新能源汽车技术发展趋势对半导体材料特性和稳定性的规定。在车辆规格测试平台层面,虽然中国有一些测试机构和资源,但大部分没有详细的车辆规格测试能力,很少进行车辆规格测试。

缺乏认证机会:中国大部分半导体企业都在做消费电子设备和工业电子,对汽车制造业的技术标准和质量管理规定不清楚,对汽车制造业的一般规定和标准比较陌生。在质量管理方面,尤其是一致性保证工作能力方面,中国半导体企业的产品很难获得进入汽车认证的机会,尝试错误的机会,缺乏承担不正确工作的能力。

基础阶段差异较大,产业链配套设施阶段工作能力较弱:在许多通用性和基础商品行业,海外巨头企业长期占有垄断优势,这种差异也扩展到车规级半导体行业。例如半导体设备技术差异明显,关键高档半导体材料严重依赖进口等。目前,中国代工生产制造和封装公司合理布局专用汽车规线的推进较为缓慢,除此之外,在车规级集成ic质量监督管理体系、稳定性认证接口测试、技术专业车规级集成ic优秀人才培养候车规级半导体材料全产业链配套设施阶段基本建设水平相对落后。

不难看出,中国的整个产业链和技术迫切需要完善,MEMS产业链的国产替代品还处于发展的早期阶段。无论是从供应安全系数,还是根据汽车半导体材料不断增长的市场需求,完成汽车规格集成电路的国产制造,都具有非常关键的现实意义和经济效益。

近年来,中国公司根据回收,整合国外优质车辆半导体材料的财产,为国内替代开辟成长空间,成为中国车辆半导体行业快速发展趋势的关键推动力。此外,一些中国传统汽车制造商逐渐重视整个产业链的上、中、下游延伸,积极合理布局车辆半导体行业。此外,在ADAS、智能网络联盟等车辆半导体材料行业,中国汽车半导体材料创业公司层出不穷。外部回收、完善公司合理布局车辆半导体材料业务流程及其新行业自主创业已成为支撑中国车辆半导体材料发展趋势的关键途径。

写在最后。

在无人驾驶向更高水平无人驾驶的全过程中,MEMS技术进入了新的发展趋势突破口,创造了深刻的技术变革,给车辆行业带来了新的危害。

包括ST在内的领域领先公司已经在MEMS层面积极合理布局和探索,从单一部件、单一技术的发展到整体解决方案的提高,提高商品安全水平,提高供应链管理中下游合作能力,多方面提高商品特性和安全系数。


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