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我国发展MEMS产业可借鉴集成电路产业经验

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来源: 赛迪顾问   发布者:赛迪顾问
热度120票   时间:2017年4月14日 05:48
  MEMS在消费电子产品中的应用进一步得到普及,多传感集成将成为MEMS发展的必然趋势。赛迪顾问研究认为,国内MEMS产业将进入加速发展阶段,MEMS创新技术孵化器有助于MEMS中小企业在新应用领域的技术创新和产品开发,助力企业成长与发展,帮助形成产业的集聚效应;同时,设立MEMS产业投资并购基金一方面可以扶持培育中小型企业,帮助他们解决资金不足的问题,进而推动MEMS产业的发展。另一方面可以鼓励国内领先的MEMS本土企业并购国际龙头MEMS企业,帮助我国本土企业快速提升自身技术研发能力,加速我国MEMS产业的发展进程。


  目前全球MEMS市场规模已经逼近150亿美元,随着MEMS在可穿戴设备、VR/AR等消费类产品中应用渗透率高速增长的影响,美国MEMS市场实现平稳增长;欧洲MEMS市场也在汽车工业的带动下保持活力;亚太MEMS市场在智能手机、平板电脑、可穿戴设备等电子产品产量大幅提高的带动下,规模进一步扩大。相比之下,中国MEMS产业尚处于起步阶段,与连续三年高增长的市场不相匹配。旺盛的市场需求与相对薄弱的产业形成反差,具有一定知名度和出货量的本土MEMS企业仍然屈指可数,逐鹿中国市场的主要竞争者仍以跨国企业为主。

  一、物联网热潮为MEMS市场创造巨大需求

  (一)物联网产业蓬勃发展,传感器成为发展核心

  目前,我国物联网发展与全球同处于起步阶段,初步具备了一定的技术、产业和应用基础,呈现出良好的发展态势。2016年我国整体物联网的市场规模有望突破9000亿元。近几年我国物联网产业发展的综合增长率达到了30%以上,充分体现了其强劲的发展势头。物联网产业中的关键技术之一就是传感器技术,MEMS传感器已经广泛应用于物联网中的各个领域。随着物联网产业的快速发展,各类终端产品的数量将达到100亿以上的规模,对MEMS传感器的市场需求也将迅速增加。2016年,中国MEMS市场规模继续保持高速增长,有望突破350亿元。中国智能手机、平板电脑、可穿戴设备等MEMS应用整机产品产量保持稳定增长,带动加速传感器、陀螺仪、硅麦克风等产品需求的增长。与此同时,上述整机产品中,加速度传感器、陀螺仪、硅麦克风等的渗透率进一步提高对MEMS市场规模的扩大也起到重要作用。另外,中国汽车工业的增长也推动了压力传感器、微机械陀螺仪等MEMS主力产品市场的增长。

  (二)消费领域全面普及,MEMS持续高速增长

  现在,越来越多的MEMS传感器被应用到手机中来提高手机的用户体验。高端手机普遍已经装配有加速度传感器、压力传感器、陀螺仪、硅麦克风、指纹传感器、距离传感器,环境光传感器、磁传感器等数种MEMS产品。在可穿戴产品中MEMS器件的应用也越来越广泛,如测量运动记录步数的加速度传感器、进行心率监控的心率监控传感器、测量血氧值的血氧传感器、感知海拔高度变化的气压传感器等等。可以说,惯性传感器已经成为了智能手机、平板电脑和可穿戴设备的标配,并且其他各种类型的MEMS传感器在消费电子领域的应用正在逐步普及。目前,仍在研发的新产品也都在手机等消费电子领域试水,而在数码相机中使用MEMS器件加强防抖功能,在摄像机、笔记本电脑等中使用硅麦克风已经成为常态,未来将有更多的MEMS器件进驻消费电子产品,而原来只在高端产品出现的地磁场传感器、射频器件等将扩散到中低端产品中去。

  (三)多传感集成技术成熟,成为产业发展必然趋势

  随着人们生活应用的不断丰富,传感器感测多个物理信号的功能需求也变的越来越多,多种传感集成的MEMS器件也应运而生。如今,惯性传感器已经出现了三轴、六轴、九轴甚至十轴的集成模块,将MEMS加速度传感器、陀螺仪、磁传感器等MEMS器件集成在一起,以满足生产厂商更小体积、更低成本的要求,同时给予了用户更加丰富的用户体验。法国知名市场研究机构Yole Développement于2016年3月份提出了未来三大传感器集成方向:密闭封装集成传感器、开放腔体集成传感器和光学窗口集成传感器。这三大集成方向无论从生产端还是用户端都在逐渐满足越来越多新出现的需求,由此可见,多传感集成已经成为未来MEMS产业发展的一种必然趋势。

  二、我国MEMS产业发展面临多方面挑战

  (一)关键技术需要突破,产品结构有待改善

  目前我国MEMS传感器产品在精度和敏感度等性能指标上与国外存在巨大差距,应用范围也多局限于传统领域。中高档传感器产品几乎100%从国外进口,90%的芯片依赖国外。从MEMS产业的设计、制造和封装三个环节来看,国内缺乏对MEMS相关关键技术的自主研发和产业化能力。我国尚无一套有自主知识产权的传感器设计软件,国产传感器可靠性也远不如国外同类产品;MEMS制造能力更为薄弱,国内具备一定规模的设计企业基本选择国外代工厂,而多数小型设计企业选择与科研院所的中试线绑定,这就导致产业化进程相对缓慢;我国的MEMS封装尚未形成系列、标准和统一接口。

  由于我国MEMS产业起步较晚,我国的MEMS传感器产品多处于技术相对成熟、市场格局相对稳定的传统MEMS应用领域,而新兴领域的MEMS产品在测量精度、温度特性、响应时间、稳定性、可靠性等方面与国外差距较大,尚未形成具有市场竞争力、较为完善的产品系列,产品结构略显单薄。

  (二)缺少代工服务平台,初创企业发展艰难

  随着物联网时代的逐步到来,传感器现正被广泛应用于包括各类智能终端、智能汽车、生物医疗等在内的众多新兴领域,需求量与日俱增。但新兴领域的MEMS创新应用存在一定的局限性,现在仍然处于市场前景不明朗的初期阶段,存在产品量产风险大等问题。因此,小批量的中试生产现在已经成为MEMS产业界推出新产品的必由之路。

  此外,由于MEMS产品具有“一种产品,一种工艺”的特点,新产品的开发必须与配套工艺紧密结合,这就要求代工厂的设备和工艺具有定制化特性。MEMS产品的另外一个特点是种类多、总量小,因此小批量的订单使得大型代工企业不愿投入过多精力进行技术的升级改造,以至于不愿接受MEMS初创企业的中试需求。然而,我国的MEMS设计环节现在尚处于起步阶段,相关企业正呈现出“小、散、弱”的局面,企业的发展也在受到技术、资金、客户等诸多因素影响,企业研发的新型产品更是被国内MEMS代工服务平台的缺乏所制约,导致产品的迭代周期延长,错过应用市场需求强烈的最佳时期。

  三、结合发展要素加速MEMS产业发展进程

  (一)MEMS创新技术孵化器将推动MEMS产品加速开拓新兴市场

  孵化器作为一种有效促进新兴产业创新发展的工具,已经在全世界包括中国的部分城市和区域得到了广泛应用和推广,其重要作用也愈发突出。一方面孵化器可以孵育一批具有创新能力的初创企业,特别是为具备科技创新能力的中小企业提供了发展的土壤,帮助他们将其研究和技术往商品化、市场化方向进行转化;同时孵化器还在一定程度上承担了保障技术创新研发、激发企业发展活力,加速新兴产业集聚等新兴产业发展要素的重任。

  我国MEMS市场虽然需求旺盛,但是MEMS产业还处于发展的起步阶段,国内产业规模相对较小,MEMS企业也多属于初创类中小型企业,存在着分布比较分散、资金不足、科研能力和吸引人才的能力较弱、企业与高校及科研院所合作少等问题。而MEMS领域的孵化器可以有效解决这些问题,以MEMS中小企业为服务对象,建立一些制造和测试环节的公共服务平台,为入驻孵化企业提供一系列的服务支持,降低创业者的创业风险和创业成本,提高创业成功率,促进MEMS创新技术成果转化,尤其是支持MEMS中小企业在新应用领域的技术创新和产品开发,助力企业成长与发展,帮助形成产业的集聚效应,加速我国MEMS产业的发展进程。

  (二)产业投资基金成为资本助力MEMS产业实现跨越的重要途径

  产业投资基金的成立有利于促进高科技产业和新兴产业的发展。产业投资基金具有风险共担、收益共享的优势,是支持科技发展事业,提高产业领域的科技含量,实现经济集约化发展的有效途径。2014年6月,1388亿元规模的国家集成电路产业投资基金成立,用于促进我国集成电路产业的发展。大基金成立2年来已经有效决策项目35个,涉及26家集成电路企业,完成有效承诺投资额超过600亿元,成功带动起全国集成电路产业发展的积极性,为我国集成电路产业营造了良好的发展环境。

  我国MEMS产业的发展应当借鉴集成电路产业投资基金的相关经验,强化政府引导,积极联合各界社会资本,设立MEMS产业投资基金。一方面,与大基金略有区别的是,鉴于MEMS产业处于起步阶段的发展特点,MEMS产业投资基金应该瞄准初创型项目,扶持培育中小型企业健康发展,帮助他们解决资金不足的问题,进而推动MEMS产业的发展。另一方面,鼓励国内领先的MEMS本土企业并购国际上在MEMS新兴领域具有优势技术的龙头企业,帮助我国本土企业通过吸收他们的先进技术来提升在MEMS新兴领域的相关技术水平,从而提高我国本土MEMS产品的市场竞争力,实现我国MEMS产业在新兴领域的龙头地位。


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