我国MEMS传感器行业概况研究
（一）行业概述
MEMS的全称是微型电子机械系统，是微电路和微机械按功能要求在芯片上的一种集成，基于光刻、腐蚀等传统半导体技术，融入超精密机械加工，并结合力学、化学、光学等学科知识和技术基础，使得一个毫米或微米级的MEMS具备精确而完整的机械、化学、光学等特性结构。
MEMS行业是在集成电路行业不断发展，传统集成电路无法持续地满足终端应用领域日渐变化的需求的背景下成长起来的。随着微电子学、微机械学以及其他基础自然科学学科的相互融合，诞生了以集成电路工艺为基础，结合微加工等技术打造的新型芯片。汽车电子、消费电子等终端应用市场的扩张，使得MEMS应用越来越广泛，产业规模日渐扩大，日趋成为集成电路行业的一个新分支。
1、行业产业链
MEMS行业产业链的上游为提供晶圆、金属、化学品及气体等基础原材料的供应商，下游为消费电子、汽车、工业、生物医疗等终端领域的生产厂商。
MEMS行业产业链如下图所示：
第 1 页 共 24 页
（1）晶圆、气体等原材料供应商
晶圆、气体等原材料供应商主要为MEMS制造厂商提供晶圆、气体、化学品等基础原材料，支持MEMS芯片的生产。
（2）MEMS研发设计、制造、封装测试企业
MEMS生产制造分为三个环节：芯片研发设计、芯片制造，芯片封装测试。由于MEMS产品在材料、加工、制造工序等单个产品差异较大，器件标准化程度较低，影响了MEMS产业垂直分工的发展，目前行业以垂直整合制造模式的IDM企业为主导。
IDM 模式是指企业业务覆盖集成电路的设计、制造、封装和测试的所有环节，这种模式对企业的研发力量、生产管理能力、资金实力和业务规模都有极高的要求。 随着MEMS产业的技术不断发展，制造工艺日趋成熟，为设计、制造、封测分离奠定技术基础。由终端厂商、无晶圆设计公司首先对产品功用、性能及结构等进行研发设计，然后自行或委托MEMS代工厂进行工艺开发及产品制造，由封装厂进行封装、测试，最后销售给消费电子、汽车等终端厂商。相应地，无晶圆设计公司模式在MEMS产业里逐渐普及开来。
第 2 页 共 24 页
（3）消费电子、汽车等终端厂商
产业链下游主要为智能手机、可穿戴设备、汽车、无人机、机器人等终端生产厂商。
2、行业特点
（1）MEMS微机械的结构独特性
尽管MEMS和IC在封装和外观上具有相似性，但MEMS在芯片设计结构方面与IC不同。IC一般是平面器件，通过数百道工艺步骤，在若干个特定平面层上使用图案化模板制造而来，表现出特定的点穴或电磁学功能来实现模拟、数字、计算或储存等特定任务。
理想状态下，IC基本元件（晶体管）是一种纯粹的电学器件，几乎所有的IC应用和功能方面具有共通性。相对地，MEMS是一种微机械结构。基于硅工艺技术，MEMS相比于传统的“大型器件”，微米级别的MEMS器件能够更广泛、灵活地应用在汽车电子、消费电子等领域。
（2）MEMS前端研发风险高
MEMS研发、量产需要大量的资金与时间，风险非常高。MEMS 与传统IC 的重大差别在于多种类和个性化，MEMS 品种多达万个，由于每个系列品种的前期投入、工艺等基本都是一个独立事件，不同的MEMS 之间没有完全标准的工艺，参量较多，因而每个系列品种都可能要从前端研发重新投入开始做起，MEMS厂商需
第 3 页 共 24 页
要针对每个单独的产品建立不同的生产工艺，导致生产不具有规模经济，对于初创企业和行业新进入者而言具有巨大的风险。
（3）MEMS行业对人才要求高
MEMS的工艺开发过程中各因素间会相互影响，项目的成功开发不仅依赖于丰富的产品经验，还依赖于对这些影响因素的充分理解。因此，MEMS开发项目通常要求工程师受过高等教育，并同时拥有至少10年工作经验。要实现更加灵活的MEMS开发，以及整个行业中更加积极地开展MEMS开发业务，都依赖于MEMS行业人才的高要求。
第 4 页 共 24 页
（二）行业发展
与传统的机械传感器相比，MEMS 传感器具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化等特点。在微米量级的特征尺寸MEMS 传感器可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。因此，MEMS 传感器正逐步取代传统机械传感器的主导地位，在消费电子产品、汽车工业、航空航天、机械、化工及医药等领域得到广泛的应用。
与传统机械传感器相比，MEMS 具有以下优点：
微型化：MEMS 器件尺寸在毫米到微米范围内，体积小、重量轻、耗能低、惯性小、谐振频率高、响应时间短。
性能好：基于硅微加工技术制造，机械电器性能优良（硅的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度类似铝，热传导率接近钼和钨）。
可批量生产：采用类似集成电路IC 的生产方法，在无尘室大批量、低成本生产，因此性价比较传统“机械”制造技术大幅提高。
集成度高：可以把不同功能、不同敏感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体，或形成微传感器阵列、微执行器阵列，甚至把多种功能的器件集成在一起，形成复杂的微系统。
1、行业发展现状
由于游戏机、笔记本电脑和数码相机等消费电子的快速增长，以及汽车领域、工业生产过程与控制的拉动，市场对传感器设备的微型化、低功耗等性能提出了新的要求，MEMS传感器正好适应这一潮流，迎来了黄金发展期。其中，消费电子、
第 5 页 共 24 页
我国MEMS传感器行业概况研究
