MEMS 設(shè)備是日常生活的一部分，應(yīng)用于從智能手機到汽車再到戰(zhàn)斗機等各種系統(tǒng)。由于應(yīng)用的多樣性，MEMS 設(shè)備的數(shù)量和相關(guān)收入可能非?？捎^。
2023 年，MEMS 行業(yè)規(guī)模降至 1460 萬美元（同比下降 3%），主要原因是消費電子產(chǎn)品和經(jīng)濟周期的低迷。盡管今年對于 MEMS 行業(yè)來說相對艱難，但我們預(yù)計市場將在 2024 年再次增長。事實上，2024 年的出貨量將接近 340 億臺（同比 9%），總收入達到 156 億美元。就長期增長而言，我們看到 MEMS 設(shè)備的吸引力不斷增長，這主要受到所有終端市場的大趨勢的推動——消費電子設(shè)備的傳感器化、汽車的自動駕駛和舒適性、工業(yè) 4.0、人工智能的出現(xiàn)等。
因此，我們預(yù)計 2023-29 年（收入和銷量）復(fù)合年增長率將達到 5%，到 2029 年銷量將達到近 430 億臺，收入將達到 200 億美元。
風(fēng)雨過后，地平線是否更加光明？
盡管有幾家公司今年表現(xiàn)不錯（主要是因為他們獲得了新的設(shè)計勝利，或者因為他們設(shè)法以某種方式增加了市場份額），但 2023 年對于 MEMS 公司來說是艱難的一年。消費低迷影響了終端系統(tǒng)需求，供應(yīng)鏈中的高庫存水平造成供應(yīng)不平衡，汽車終端市場也出現(xiàn)下滑。此外，客戶層面的庫存迫使傳感器制造商降低生產(chǎn)水平，降低了代工廠的利用率，從而降低了銷售額。
從廠商來看，博世、意法半導(dǎo)體和 TDK 三巨頭繼續(xù)領(lǐng)跑 MEMS 傳感器市場，而博通和 Qorvo 則領(lǐng)跑 RF MEMS 市場。博世保持相對穩(wěn)定的營收，而 TDK 的增長速度超過市場，抵消了意法半導(dǎo)體的下滑。博通在蘋果的 FBAR 業(yè)務(wù)中失去了很大一部分份額，而 Qorvo 憑借其 BAW SMR 奪回了一部分業(yè)務(wù)。
去年，代工業(yè)務(wù)也相對平穩(wěn)，同比下降了 1%。大多數(shù)傳感器制造商減少了訂單，原因是其傳感器在頂級/終端系統(tǒng)層面的需求下降，或因為渠道庫存過高。不過，全球范圍內(nèi)，進入 MEMS 行業(yè)的參與者不斷增加，新設(shè)計和新技術(shù)的出現(xiàn)抵消了這一下降。
西方公司仍處于領(lǐng)先地位……但能持續(xù)多久呢？
就整體生產(chǎn)水平而言，我們估計 2023 年 MEMS 行業(yè)已處理了近 400 萬片晶圓，預(yù)計 2029 年產(chǎn)量將增長到 500 萬片。
從地理分布來看，我們認(rèn)為近 60% 的制造業(yè)在西方國家（北美和歐洲）加工，約 19% 的制造業(yè)在日本加工，其余的制造業(yè)在大中華區(qū)和東南亞（馬來西亞和新加坡）加工。盡管制造業(yè)回流趨勢明顯，但未來幾年，中國大陸的制造業(yè)份額仍將增長……
MEMS 公司和代工廠數(shù)量的不斷增長，導(dǎo)致當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)嚴(yán)重的供應(yīng)過剩，目前正扼殺大多數(shù)參與者的利潤。如果需求不能迅速回升，我們是否應(yīng)該預(yù)計會有更多中國公司破產(chǎn)或停止 MEMS 活動？或者這會導(dǎo)致中國生態(tài)系統(tǒng)進一步整合？這些公司中有多少將獲得生存所需的資金支持？
MEMS過去20年的創(chuàng)新和增長
克服全球經(jīng)濟衰退，MEMS 市場規(guī)模有望在 2028 年增長至 200 億美元，因為 MEMS 可幫助消費品、汽車和其他行業(yè)的 OEM 優(yōu)化其系統(tǒng)的成本、尺寸和性能。
在接下來的文章中， Yole Intelligence 的Pierre Delbos和Pierre-Marie Visse以及Yole SystemPlus 的Khrystyna Kruk回顧了過去 20 年 MEMS 市場的發(fā)展，重點介紹了不斷發(fā)展的驅(qū)動因素、最重要的 MEMS 創(chuàng)新以及未來將推動 MEMS 需求的領(lǐng)域。
除了市場受到設(shè)備數(shù)量不斷增長和 MEMS 功能增強的推動之外，我們預(yù)計其他設(shè)備的市場采用率也會上升，這將在不久的將來刺激額外的需求。
例如，MEMS 微型揚聲器具有極小的體積，但其在低頻下的表現(xiàn)通常不如傳統(tǒng)技術(shù)。隨著微型揚聲器公司開始提高性能并取得設(shè)計成功（例如在 TWS 耳機和助聽器中），產(chǎn)量可能會壓低價格，從而與傳統(tǒng)揚聲器競爭。
此外，隨著新興系統(tǒng)逐漸被大規(guī)模采用，我們預(yù)計 MEMS 的應(yīng)用將會更加廣泛。
例如，隨著 2030 年 AR 眼鏡的大量上市，Yole Group 預(yù)計 LBS 微投影的 MEMS 微鏡將在 microLED 變得可行之前充當(dāng)權(quán)宜之計（與 LCoS 競爭）。
另一個值得注意的趨勢是從 8 英寸到 12 英寸 MEMS 制造的轉(zhuǎn)變。雖然這需要 MEMS 廠商進行大量投資，但它可以更好地與 12 英寸 CMOS 晶圓集成，并支持最佳設(shè)備性能，例如光刻和 DRIE 步驟。
雖然已經(jīng)發(fā)展了幾十年，但MEMS 行業(yè)仍在不斷推出顛覆性技術(shù)和應(yīng)用。要在這個行業(yè)取得成功，必須滿足市場的要求：不斷增長的總體可訪問市場、具有針對特定應(yīng)用的實際附加值的技術(shù)，以及足夠的資金和支持以維持與成熟行業(yè)的激烈競爭。但隨著所有這些新參與者、技術(shù)和大趨勢的出現(xiàn)，MEMS 行業(yè)的未來一片光明！
MEMS 技術(shù)的成功是無可爭議的，MEMS 設(shè)備在幾乎所有市場中的應(yīng)用都越來越廣泛。
隨著全球?qū)鞲泻蛿?shù)據(jù)驅(qū)動應(yīng)用的需求不斷增長，過去 20 年我們對 MEMS 行業(yè)的分析表明，該行業(yè)不斷創(chuàng)新，甚至開辟了新的產(chǎn)品前景。多年來，各種市場驅(qū)動因素、接二連三的危機和生態(tài)系統(tǒng)變化塑造了如今價值 140 億美元的 MEMS 行業(yè)。
隨著更多先進安全功能開始融入汽車，汽車成為主要推動力。安全氣囊中使用的加速度計、ESP 系統(tǒng)的陀螺儀以及早期用于監(jiān)測輪胎壓力的壓力傳感器是 MEMS 的首批汽車應(yīng)用。
惠普的 MEMS 噴墨打印頭在當(dāng)時創(chuàng)造了巨大的需求，在數(shù)量和銷售額方面超過了汽車：約 10 億美元，而汽車為 8 億美元。然而，21 世紀(jì)初期最具象征意義的 MEMS 設(shè)備之一是德州儀器的投影應(yīng)用 DLP，創(chuàng)造了約 3 億美元的巨額銷售額，德州儀器與惠普一起成為早期的市場領(lǐng)導(dǎo)者。
2007 年 iPhone 的問世以及隨后智能手機的廣泛采用，導(dǎo)致消費領(lǐng)域?qū)?MEMS 的需求激增，而消費領(lǐng)域是當(dāng)今最大的市場。自動屏幕旋轉(zhuǎn)創(chuàng)造了對加速度計的早期需求，而導(dǎo)航輔助、計步和游戲等更先進的智能手機功能的推出進一步刺激了對慣性傳感器的需求。MEMS 麥克風(fēng)也開始用于智能手機 - 摩托羅拉 Razr 是首批采用者之一 - 并最終成為業(yè)內(nèi)出貨量最大的 MEMS 設(shè)備之一。麥克風(fēng)是 MEMS 小尺寸和低功耗如何滿足智能手機要求的完美例子。
2016 年，消費電子行業(yè)迎來了第二波浪潮，智能手表和 TWS 耳機等可穿戴設(shè)備的普及也推動了 MEMS 行業(yè)的發(fā)展。除了支持波束成形的麥克風(fēng)外，慣性傳感器還用于 TWS 耳機的骨傳導(dǎo)傳感，從而實現(xiàn)完美的語音拾取和 3D 音頻功能。第二波消費浪潮以及隨后對慣性 MEMS 傳感器需求的激增，使意法半導(dǎo)體和博世從 TI 和 HP 等早期領(lǐng)導(dǎo)者手中奪取了市場領(lǐng)先地位，如今其營收超過 10 億美元（意法半導(dǎo)體）和近 20 億美元（博世）。
Pierre Delbos 補充道：“隨著我們等待消費市場在近期智能手機需求下降后重新煥發(fā)活力，汽車市場現(xiàn)在正引領(lǐng) MEMS 行業(yè)的增長。汽車電氣化和自動駕駛的引入推動了汽車行業(yè)的發(fā)展，從而導(dǎo)致車輛完全傳感器化。”
事實上，盡管內(nèi)燃機汽車的壓力傳感器使用量比電動汽車多，但我們預(yù)計其他汽車領(lǐng)域?qū)⒔?jīng)歷大規(guī)模轉(zhuǎn)型，并重新洗牌對 MEMS 的需求。自動駕駛汽車功能正在推動 MEMS 慣性傳感器、微鏡、磁力計等的采用。MEMS 振蕩器也越來越多地用于支持汽車行業(yè)和電信行業(yè)不斷增長的數(shù)據(jù)交換，尤其是隨著 5G 的到來。
MEMS 技術(shù)在其目標(biāo)市場中已非常成熟。盡管壓力傳感器、慣性傳感器和麥克風(fēng)等 MEMS 元件已經(jīng)成熟，但仍在不斷出現(xiàn)顯著的創(chuàng)新，使 OEM 能夠優(yōu)化成本、尺寸和性能，從而進一步推動需求。
從設(shè)計和材料角度來看，MEMS 廠商正在不斷創(chuàng)新，以提高其設(shè)備的性能。例如，英飛凌科技在蘋果 Airpods Pro 的歌爾 MEMS 麥克風(fēng)中采用了密封雙膜技術(shù)，顯著提高了 SNR 性能。
通過從單背板（2010 年）和雙背板（2014 年）設(shè)計轉(zhuǎn)向密封雙膜（2019 年）結(jié)構(gòu)，可以防止水和灰塵滯留在膜和背板之間，從而實現(xiàn)幾乎無噪音的音頻信號捕獲（68-75dB(A)）。此外，Vesper 的 MEMS 壓電麥克風(fēng)內(nèi)部的單膜設(shè)計代表了一項徹底的技術(shù)轉(zhuǎn)變，提高了防水和防塵性能，在需要高堅固性和可靠性的應(yīng)用中具有更好的性能。這可能解釋了為什么這家初創(chuàng)公司會吸引第三大MEMS 廠商高通。
但 MEMS 領(lǐng)導(dǎo)者也在集成方面進行創(chuàng)新。從 2015 年到 2018 年，蘋果 iPhone 中博世的壓力傳感器從 LGA 封裝改為 O 型圈防水封裝，幫助蘋果提高了耐用性。在此期間，博世將 MEMS 芯片的尺寸縮小了一半以上，從 0.8 平方毫米縮小到0.35 平方毫米，遵循了行業(yè)小型化的模式。從 2018 年到 2023 年，iPhone 壓力傳感器的占用空間相同，但封裝方式不同。例如，最新款 iPhone 中博世的 2023 BMPxxx v2 MEMS 壓力傳感器芯片使用粘合劑粘在 ASIC 芯片上，然后將其粘在陶瓷基板上，并通過引線鍵合進行電氣連接。之前的版本使用倒裝芯片鍵合將 ASIC 集成在封裝內(nèi)。
博世甚至推出了一項新的制造技術(shù)！其新的激光重新密封工藝顯著降低了壓力變化，從而最大限度地提高了 iPhone 14 Pro 內(nèi)慣性傳感器的性能。雖然該工藝比以前的工藝貴三倍，但它允許將 MEMS 陀螺儀和加速度計集成到同一個芯片上，從而進一步縮小傳感器體積，更好地控制腔內(nèi)真空度。
參考鏈接
https://www.yolegroup.com/product/report/status-of-the-mems-industry-2024/?utm_source=PR&utm_medium=email&utm_campaign=PR_STATUS_OF_THE_MEMS_INDUSTRY_YOLEGROUP_June2024
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