作為一個(gè)新接觸的行業(yè)，對當前時(shí)間點(diǎn)和截面的觀(guān)察往往是在短時(shí)間內形成的，行業(yè)內的【變化】感覺(jué)需要不斷的關(guān)注和時(shí)間積累。然后感謝學(xué)物理的朋友們的技術(shù)支持！超級歡迎跟磚討論！
傳感器是物聯(lián)網(wǎng)傳感層的核心，也是各類(lèi)智能設備必不可少的設備。傳感器有著(zhù)悠久的歷史，但隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳感器的材料、形狀、結構和工藝都在不斷變化和演變，其中微機電系統傳感器是一個(gè)重要的趨勢。
微機電系統是利用傳統半導體技術(shù)和材料，集微傳感器、微執行器、微機械機構、信號處理和控制電路于一體的微器件或系統。微機電系統是在半導體制造技術(shù)的基礎上發(fā)展起來(lái)的，它是將微電路和微機械按功能集成在芯片上，使一個(gè)毫米或微米級的微機電系統具有準確完整的電、機械和化學(xué)特性。
微機電系統傳感器是最成熟的高集成度微機電系統器件。下圖中的黑點(diǎn)是毫米級的MEMS傳感器。
傳感器根據工作原理可以分為物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器。本文討論的慣性傳感器是物理傳感器中的機械傳感器之一，主要測量力是力。
1.慣性傳感器。
慣性傳感器用于檢測和測量加速度、傾斜、沖擊、振動(dòng)、旋轉和多自由度(DoF)運動(dòng)，是導航、定向和運動(dòng)載體控制的重要組成部分。慣性傳感器主要包括加速度計和陀螺儀。
加速度計:通過(guò)三維確定物體的加速度方向，測量位移狀態(tài)。常見(jiàn)的應用是手機中的計步和舉手提亮屏幕。
陀螺儀:旋轉極快的轉軸與軸相連，外面有兩個(gè)萬(wàn)向節和一個(gè)陀螺儀框架，允許它在三個(gè)軸的各個(gè)方向自由旋轉；測量沿一個(gè)軸或幾個(gè)軸的角速度，常見(jiàn)的應用有晃動(dòng)、身體感覺(jué)、無(wú)人機等。
二、申請路徑。
1.消費類(lèi)和汽車(chē)電子為主，基于慣性傳感；國際企業(yè)占主導，但本地廠(chǎng)商差距較大。
全球微機電系統傳感器行業(yè)發(fā)展迅速。2018年市場(chǎng)規模超過(guò)1000億元，預計到2023年將超過(guò)2000億元，2016-2023年CAGR整體將接近13%。
作為全球最大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)基地，中國消費了全球近一半的MEMS器件。近年來(lái)，中國微機電系統消費電子產(chǎn)品的穩步增長(cháng)帶動(dòng)了加速度傳感器、陀螺儀和硅麥克風(fēng)等微機電系統行業(yè)需求的快速增長(cháng)，中國已成為全球微機電系統市場(chǎng)增長(cháng)最快的地區。
消費類(lèi)和汽車(chē)電子應用市場(chǎng)占整個(gè)MEMS傳感器市場(chǎng)的近70%，并且這個(gè)比例會(huì )隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展而擴大。與全球相比，中國的微機電系統傳感器行業(yè)仍處于起步階段，強大的市場(chǎng)需求與相對薄弱的行業(yè)形成鮮明對比。本土的具有一定知名度和出貨量的MEMS企業(yè)還是屈指可數，在中國市場(chǎng)競爭的主要競爭對手還是跨國企業(yè)。
我國約有200家微機電系統傳感器設計制造企業(yè)，其中大部分屬于初創(chuàng )型中小企業(yè)。而且公司在業(yè)務(wù)規模、技術(shù)水平、產(chǎn)品結構等方面與國外有明顯差距。目前，國內60%到70%的設計產(chǎn)品集中在加速度計、壓力傳感器等領(lǐng)域。
能進(jìn)入消費電子和汽車(chē)監管渠道的國內企業(yè)很少；可以大量出貨，一只手都數不過(guò)來(lái)。但是，能在這兩條軌道上進(jìn)入主流廠(chǎng)商的都是值得關(guān)注的！
2.陀螺儀產(chǎn)品進(jìn)化:基于慣性傳感器的多軸系統進(jìn)化。
Axis3主要用于低端消費類(lèi)電子設備，axis6是目前高端手機的最高配置，axis9-10處于場(chǎng)景測試階段。
3.加速度計:單一加速度計正逐漸被組合式傳感器取代。
經(jīng)過(guò)四代更新?lián)Q代，加速度傳感器更輕更小，已經(jīng)從汽車(chē)和工業(yè)應用擴展到消費者。封裝形式也從陶瓷封裝擴展到晶圓級封裝、柵格陣列封裝等形式。
性能主要體現在耐沖擊性、穩定性、抗干擾性四個(gè)方面。耐沖擊性指標指的是承受超強沖擊的能力，穩定性指標指的是對外來(lái)應力的耐受性，抗干擾指標指的是對外來(lái)高頻信號的自然濾波。
技術(shù)原理上，美國的PCB傳感器公司采用壓電式(主要用于橋梁監測等極端領(lǐng)域)，博世、STF、飛思卡爾主要采用電容式，熱對流式主要采用AKM、美信。目前主流是電容式，熱式形成了寡頭格局，壓電式占比相對較小。
電容測量范圍廣，功耗低，可以應用于很多領(lǐng)域，也是目前市場(chǎng)的主流。熱敏型具有突出的抗沖擊性和穩定性，但測量范圍窄。目前主要用于汽車(chē)側氣囊，而功耗高，很難使用手機。然而，電容產(chǎn)品并沒(méi)有被國內制造商做得突出。
六軸慣性模塊在汽車(chē)、手機中高端市場(chǎng)逐漸取代了原來(lái)的純加速度計，單加速度計市場(chǎng)處于緩慢下滑階段；加速度計市場(chǎng)可能需要拓展新的應用(就像歷史更悠久的霍爾磁感應一樣，保持了技術(shù)在不斷拓展的應用領(lǐng)域的長(cháng)期生命力)。
目前所有智能手機的高端手機約50%直接搭載6軸IMU，直接包含加速度計和陀螺儀的功能；剩下的50%是單加速度計，用在低端手機上。
第三，趨勢觀(guān)察。
1.產(chǎn)能是王道，IDM是稀缺資產(chǎn)。
微機電系統器件領(lǐng)域有三種主要模式:
IDM模式，即從設計、制造到模塊的能力，主要包括博世、意法半導體、TDK等。，其中博世產(chǎn)品份額全球第一；
無(wú)廠(chǎng)模式，即專(zhuān)注于器件設計、制造采用外包OEM模式，如婁氏電子(MEMS麥克風(fēng))、InvenSense(慣性傳感器)；→無(wú)晶圓廠(chǎng)設計公司的興起給專(zhuān)業(yè)晶圓廠(chǎng)、封裝和測試工廠(chǎng)帶來(lái)了機遇，也加速了微機電系統各個(gè)方面的分工趨勢。
代工模式，即以代工為主，全球主要企業(yè)包括TSMC、思萊克斯、X-Fab等。
由于微機電系統器件不同于傳統的集成電路行業(yè)，微機電系統的生產(chǎn)具有很強的特殊工藝特點(diǎn)(一個(gè)產(chǎn)品，一個(gè)設計，一個(gè)封裝)。從一條生產(chǎn)線(xiàn)換到另一條生產(chǎn)線(xiàn)需要長(cháng)時(shí)間的重新調整、設置等。，這需要微機電系統設計制造商和代工廠(chǎng)之間非常緊密的結合；傳統IC行業(yè)因為EDA和下游代工廠(chǎng)的深度綁定，非常規范，可以用圖紙生產(chǎn)。與傳統的集成電路所有標準環(huán)節都聚集在一起不同，MEMS是人的感官和神經(jīng)，兩者有很大的不同，沒(méi)有標準單元可用。微機電系統生產(chǎn)需要調整很多參數和訣竅，所以對于有經(jīng)驗的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是非常罕見(jiàn)的。
封裝測試比制造更重要。由于單個(gè)微機電系統的用途、環(huán)境和目的不同，對封裝有各種完全不同的要求。比如防水和不防水的硅麥是有區別的，氣壓傳感器需要對外開(kāi)放，不能密封。在整個(gè)微機電系統生產(chǎn)中，封裝和測試成本占35%-60%以上。龍頭企業(yè)一般都是把晶圓制造和封裝檢測控制在自己手里(比如博世的晶圓生產(chǎn)線(xiàn)和封裝檢測生產(chǎn)線(xiàn)都在德國，制造部分由韓國和德國的外包工廠(chǎng)完成)。
所以我們一直在思考，MEMS行業(yè)能否像IC行業(yè)一樣形成純無(wú)晶圓廠(chǎng)+代工廠(chǎng)的模式。目前國內有一家企業(yè)正在嘗試這樣做:賽微電子(奈威科技)，但據了解目前進(jìn)展不是很順利。這種模式值得長(cháng)期觀(guān)察。
那么在無(wú)晶圓廠(chǎng)+代工廠(chǎng)的道路還沒(méi)有完全完成之前，IDM模式已經(jīng)成為最理想的MEMS生產(chǎn)模式。由于供應鏈的復雜性和流程差異，為了保證傳感器企業(yè)發(fā)展到一定規模，他們會(huì )開(kāi)始考慮建設制造生產(chǎn)線(xiàn)，即向IDM模式發(fā)展，以保證生產(chǎn)和供應鏈的各個(gè)階段都是獨立可控、穩定可靠的。國際巨頭企業(yè)大多處于IDM模式，而國內只有一家IDM企業(yè):上市公司蘭斯微，主要經(jīng)營(yíng)低端功率器件和傳感器(MEMS器件是蘭斯微目前的邊緣業(yè)務(wù)，占比不到10%)。
2.國內替代趨勢較快，但窗口期也很短。
與全球相比，中國的微機電系統傳感器行業(yè)仍處于起步階段，市場(chǎng)需求強勁。
- 深圳市力準傳感技術(shù)有限公司是專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)高品質(zhì)、高精度測力傳感器廠(chǎng)家。主要產(chǎn)品有微型拉壓力傳感器、拉桿式拉壓傳感器、S型拉壓力傳感器、環(huán)形傳感器、柱式傳感器、軸銷(xiāo)類(lèi)傳感器、稱(chēng)重類(lèi)傳感器、多軸力傳感器、扭矩傳感器、微型位移傳感器、壓力變送器（液壓傳感器）、變送器/放大器、控制儀表、以及手持儀等力控產(chǎn)品達百余種，并已獲得多項國家專(zhuān) 利；
- 產(chǎn)品廣泛應用于10多種新型和智能化高端領(lǐng)域，包括工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)、3C、新能源、機器人、機械制造、醫療、紡織、汽車(chē)、冶金以及交通等領(lǐng)域；
- 產(chǎn)品技術(shù)持續創(chuàng )新、新品研發(fā)能力強。
- 深圳市力準傳感技術(shù)有限公司是專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)高品質(zhì)、高精度測力傳感器廠(chǎng)家。主要產(chǎn)品有微型壓式傳感器、拉壓式柱式傳感器、螺桿拉壓式傳感器、S型拉壓力傳感器、軸銷(xiāo)傳感器、稱(chēng)重測力傳感器、多維力傳感器、扭矩傳感器、位移傳感器、壓力變送器（液壓傳感器）、變送器/放大器、控制儀表、以及手持儀等力控產(chǎn)品達百余種，并已獲得多項國家知識產(chǎn)權；
- 產(chǎn)品廣泛應用于10多種新型和智能化高端領(lǐng)域，包括工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)、3C、新能源、機器人、機械制造、醫療、紡織、汽車(chē)、冶金以及交通等領(lǐng)域；
- 產(chǎn)品技術(shù)持續創(chuàng )新、新品研發(fā)能力強。
