傳感器是高科技產業,但并非所有傳感器公司都是高科技企業,尤其是在中國。 國際上,對傳感器等半導體企業的劃分,一般有IDM、Fabless、Foundry幾種,主要根據有無晶圓產線來區分。而中國傳感器企業,則存在大量的“第四種”模式,也即組裝廠模式,不涉及任何對傳感器敏感元件、MEMS芯片的研發。 這其中,IDM模式顯然對傳感器企業的技術實力和資金實力,考驗最大。在中國,有能力做IDM的傳感器企業屈指可數,那么,中國有哪些傳感器企業是真正的IDM公司?擁有自己的傳感器芯片產線?傳感器“中國模式”:90%都是組裝廠! 一般來說,傳統傳感器由由敏感元件+轉換元件+轉換電路構成,最核心的部件是敏感元件。對應MEMS傳感器,則是MEMS芯片與信號調理ASIC芯片。 由此,敏感元件、MEMS芯片、ASIC芯片是一個傳感器的核心。 對半導體企業來說,能夠自己設計、生產晶圓的企業稱為IDM企業,技術實力和資金實力都較為雄厚,其次有許多企業設計芯片但本身不生產芯片,稱為Fabless企業。此外,大量專業代工生產晶圓的企業稱為Foundry代工企業。 在傳感器領域,有能力制造、設計敏感元件、MEMS芯片的傳感器企業,很少,但這種傳感器IDM企業,一般都是產業里的巨頭。
根據Yole《2023全球MEMS產業現狀》報告顯示,排名靠前的MEMS企業,博世、意法半導體、TDK、霍尼韋爾都是IDM公司。 此外,瑞典Silex(我國賽微電子全資子公司)、Teledyne、TSMC臺積電為MEMS Foundry公司,即純MEMS晶圓代工企業。 剩下的企業則基本為Fabless公司,但這些公司也或多或少保留有自家的研發線,這也是目前全球MEMS的情況:Fabless公司占多數,IDM公司占據較大市場份額,MEMS代工企業瓜分剩余市場。
▲來源:Yole
我國傳感器頭部企業中,中國最大傳感器企業韋爾股份,就是典型的Fabless公司,韋爾股份負責圖像傳感器芯片的設計,而流片、生產工作則由臺積電等先進晶圓廠代工。 此外,我國MEMS傳感器規模第一、第二大的歌爾股份和瑞聲科技,主要出貨量是MEMS麥克風,但兩家企業MEMS出貨量產品中,大量采購了來自英飛凌的MEMS Die(裸片)和ASIC芯片,再自己封裝整合出貨。 雖然相關報告顯示,歌爾、瑞聲均具備一定的MEMS芯片和ASIC芯片設計能力,但自主設計產品未能成為出貨主力。
而沒有用自自設計的MEMS芯片有什么影響?歌爾往年一半的利潤需要用來采購英飛凌的MEMS芯片和ASIC芯片。 我國聲學MEMS傳感器在全球范圍來說,出貨量龐大,稱得上大,但不強,英飛凌、樓氏電子才是又大又強。全球MEMS Die出貨量上,英飛凌、樓氏電子占據大頭,這才是利潤最豐厚的地方。 值得一提的是敏芯股份(MEMSensing)在全球聲學MEMS Die的出貨量排名第三,占比6.8%。敏芯股份完成了 MEMS 傳感器產品芯片設計、晶圓制造、封裝和測試環節的基礎研發工作,并將形成的各生產環節技術導入國內的晶圓制造和封裝廠商,幫助其開發了專業的 MEMS 產品生產加工工藝,實現了本土化生產體系的搭建。
▲來源:英飛凌2023年第一季度財報 歌爾、瑞聲背后,正是中國傳感器產業的縮影——絕大部分中國傳感器企業都是組裝工廠,通過購買國際傳感器巨頭的MEMS芯片、敏感元件,進行封裝、測試再重新出貨,屬于自己的技術含量較少。
據《中國傳感器產業藍皮書》數據顯示,我國傳感器生產類企業僅1800多家,占比7.8%,其余22000多家都是應用和商貿類企業。 而這1800多家制造類傳感器企業,有多少家能掌握敏芯元件、MEMS芯片的設計技術?更遑論掌握更上游的制造工藝了。
▲數據來源《中國傳感器產業藍皮書》(制表動感傳感) 因此,近幾年來各地大力建設MEMS中試線,寄希望在堅實的國產MEMS晶圓產線的支撐下,眾多采購封裝的組裝廠模式的國產傳感器企業,能實現芯片設計等自主技術的提升,這才能擺脫中國傳感產業被卡脖子的困境! 在絕大多數中國傳感器企業都是組裝廠的大環境下,少數傳感器企業通過投入巨資,建設芯片產線,對企業自身資金實力、技術實力都是極大的考驗,這些IDM傳感器企業,無疑是中國傳感器產業最尖端的力量!部分中國傳感器IDM企業和情況
罕王微電子
罕王微電子是一家以MEMS傳感器設計及制造生產為核心的高科技中美合資企業,總部位于遼寧省沈撫新區,系罕王集團控股子公司。
罕王微電子2016年收購美信旗下MEMS傳感器業務,2018年建成國內首條8英寸純MEMS規模化量產線,工藝能力涵蓋MEMS芯片生產全流程,設計晶圓產能36萬片/年。生產傳感器包括:陀螺儀、IMU慣性測量單元、射頻RF-MEMS及加速度、溫度、濕度、壓力、應力傳感器等。
海康微影
海康微影是國內紅外熱成像巨頭海康威視旗下企業,主要從事MEMS傳感器、紅外探測器芯片研發、生產。
2021年11月9日在投資平臺上,海康威視透露海康微影已經自建一條8寸MEMS生產線及封裝線,具備年產晶圓一萬片,探測器百萬顆的生產能力。
探測器產線潔凈面積達到800平方米、凈化級別高達10級的8英寸,擁有業界—流的集成電路設計、MEMS設計、MEMS/封裝制程開發、應用成品開發及銷售服務團隊。
美新半導體
美新半導體(MEMSIC)是全球領先的慣性MEMS傳感器及解決方案提供商,于1999年成立, 目前總部位于中國天津,2007年在美國納斯達克上市,是全球MEMS第一股,中國MEMS十強企業之一。
美新半導體在無錫建有8英寸MEMS磁、慣性傳感器晶圓生產、封測產線。2022年12月25日,據《紹興日報》報道,總投資約3.5億元,建筑面積約5.27萬平方米的紹興集成電路設計產業園(西園)項目計劃2023年6月竣工。位于園區內的美新半導體項目即將投產,投產后將形成年產6億顆MEMS磁傳感器芯片和1.2億顆加速度傳感器的生產能力。
原位芯片
原位芯片成立于2015年,主要研究人員由來自清華大學、中科院和海外院校的微電子、生物和機電等專業技術人才組成。原位芯片擁有一條6英寸MEMS晶圓產線,掌握40多項領先MEMS技術,擁有芯片設計、工藝開發、流片生產和測試的全流程自主研發、生產能力。
原位芯片專注于MEMS液體流量傳感器、貼片式胰島素泵芯片和氮化硅薄膜窗格等產品,其自主研發的氮化硅薄膜窗口產品成功打破海外壟斷,液體流量傳感器、貼片式胰島素泵芯片也是國內同類產品首創。
多維科技
成立于2010年,總部在江蘇張家港,建設有完整的第四代磁傳感技術——隧道磁電阻(TMR)的磁性感應芯片產線。
多維科技的磁傳感器晶圓代工廠擁有6英寸和8英寸MEMS晶圓產線,提供完整的磁傳感器(AMR / GMR / TMR)開發及晶圓制造服務(包括設計、制造和測試),年產10億個TMR磁傳感器。
2022年5月份,多維科技宣布已完成新一輪數億元戰略融資,由嘉溢創投領投,本輪融資資金將主要用于國內首條高性能磁傳感器晶圓8寸線,持續強化產業鏈關鍵環節的垂直整合,進一步夯實本土唯一xMR高性能磁傳感器IDM的平臺化優勢。
士蘭微
杭州士蘭微1997年成立,是國內規模最大的集成電路芯片設計與制造一體(IDM)的企業之一。
自2010年開始,士蘭微電子投入大量資金,通過對加速度傳感器、地磁傳感器、壓力傳感器等一系列傳感器產品的開發,在6吋、8吋芯片生產線上實現了批量制造能力,并建立自己的MEMS封測生產線,初步走通了系列傳感器的IDM發展之路,已申請相關發明專利百余項。
目前士蘭微MEMS傳感器產品系列豐富,有:MEMS加速度計、三軸AMR磁傳感器、六軸慣性傳感器、高性能MEMS麥克風、數字三合一傳感器、心率傳感器、高性能氣壓壓力傳感器等。
士蘭微是中國MEMS十強企業之一,據其2022上半年度報告披露,2022 年上半年,公司 MEMS 傳感器產品的營業收入達到 1.5 億元,較上年同期增加 7.8%。
高德紅外
高德紅外創立于1999年,總部位于武漢,中國紅外傳感器龍頭企業,擁有8 英寸 0.25um 批產型 MEMS 生產線,是目前國內唯一一條自主可控且具備批產能力的非制冷紅外焦平面探測器生產線,已實現從 120×90 到 1280×1024 從低到高各類面陣規格產品型號批產能力。
高德紅外目前已擁有3條8英寸紅外探測器產線,2021年底新產線投產,并提高3~4倍產能。
啟泰傳感
2006年成立,總部在湖南瀏陽。啟泰傳感以王國秋教授為首的科研團隊攻克了異質膜關鍵工藝與技術,建設國內第一條金屬基薄膜力敏芯片——MEMS壓敏傳感芯片生產線,是世界上少數幾家具有金屬濺射薄膜壓敏芯片規模化生產能力的公司之一。
2019年8月該生產線實現批量生產,年產壓敏傳感芯片50萬顆,至2021年一期工程順利完工投產,用地面積35畝,建設總用地面積2萬多平米,傳感器芯片年生產能力可達600萬顆,傳感器封裝200萬支,年產值可達10億元。
二期項目正在進行,預計完工后,傳感器芯片產能將達2000萬顆,傳感器封裝1000萬支,年產值可達50億元。
愛司凱
愛司凱成立于2006年,致力于工業打印核心技術研發和多技術(微機電系統MEMS、大功率激光、精密制作及智能控制)融合的高新技術企業。目前已掌握三大核心技術:即激光技術、壓電式噴墨打印技術和精密運動控制系統 ,愛司凱在廣州中新知識城建有8英寸晶圓MEMS噴墨打印頭產線。
美泰科技
中國電子科技集團第十三研究所全資子公司,2015年中電十三所的“6英寸SOI MEMS標準加工技術及在高性能MEMS 器件中的應用”通過科技部組織的專家驗收。
6英寸SOI MEMS標準工藝和封裝技術用于MEMS陀螺儀、加速度計、振動傳感器、碰撞傳感器、MEMS光開關、VOA及壓力傳感器等高性能MEMS器件的批量加工,美泰科技6英寸產線月產能達到1萬片。
西人馬
西人馬(FATRI)是一家芯片IDM公司,旗下西人馬聯合測控(泉州)科技有限公司(FATRI UTC)成立于2017年,是西人馬MEMS高端傳感器和芯片制造基地,占地70畝,建筑面積20000㎡,具有6000㎡的超凈車間和先進微納米研究實驗室,配備8英寸向下兼容6英寸的MEMS智能傳感器芯片產線和中國先進的MEMS器件加工平臺。
西人馬19年11月獲得朗潤基金數千萬A輪融資,20年一季度獲得A+輪的1億元人民幣融資,2021年3月獲B輪融資,發展迅速,西人馬已經成為國內MEMS領域IDM芯片公司的鰲頭,紅外和壓力傳感器每日產量可以達到幾十萬顆。西人馬是中國MEMS十強企業之一。
奧松電子
奧松電子成立于2003年,專注于MEMS半導體工藝技術,是國內率先應用MEMS半導體工藝技術生產傳感器芯片的高新技術企業,也是廣東省MEMS領域集研發、設計、制造、封裝測試、終端應用為一體的MEMS智能傳感器全產業鏈(簡稱IDM)企業。
2020年9月,廣州奧松電子有限公司6英寸MEMS半導體傳感器芯片生產線正式投入運營,成功量產出溫濕度、流量、氣體、差壓、風速等傳感器芯片。
奧松電子MEMS半導體生產線一期工程為500納米MEMS半導體工藝制程,生產設備約占整個投資規模的70%。根據規劃,2021年二期工程建成350納米制程工藝MEMS半導體生產線;2022年三期工程將建成180納米制程工藝MEMS半導體生產線;總項目全部建成投產后,每月流片規模將達到4萬片,
2021年8月,奧松電子官網宣布對外開放MEMS芯片代工業務,包括設備共享、技術支持、企業孵化等服務。
昊潤科技
山東昊潤自動化技術有限公司從事硅壓阻、硅電容OEM傳感器,通用型、智能型及行業專用型自動化測控儀表的設計研發和規模化制造。
2011年歐洲經濟危機期間,昊潤科技收購芬蘭VTI公司3D-MEMS 硅電容傳感器全套生產線,并引進其核心技術。因此,昊潤科技擁有自己的3D-MEMS技術和硅電容傳感器生產線,年生產規模1500萬只。
東方微磁
湖北宜昌東方微磁有限公司是中國船舶重工集團公司第七一〇研究所全資子公司,是一家致力于磁學計量和中國磁電產業發展的高新技術企業,建有國防科技工業弱磁一級計量站、磁電子技術國家地方聯合工程實驗室、湖北省磁電子工業技術研究院,擁有國內第一條MEMS磁傳感器芯片生產線。
東方微磁的MEMS生產線2015年底全部調通,是國內首條可滿足工業化生產的磁芯片生產線,保守產能為1000片/月,每年至少可生產月2億顆芯片,共有濺射鍍膜、光刻、真空、測試等設備進60臺。
華潤微電子
華潤微電子是2002年華潤集團收購華晶集團改組而成,總部位于無錫,擁有3條6英寸線,其中MEMS產線是國內規模最大的與CMOS生產線兼容的MEMS傳感器量產生產線,具有國內領先水平的 MEMS 表面和體硅加工技術,用于制造壓力、硅麥克風、光電、溫濕度等MEMS傳感器。華潤微是中國MEMS十強企業之一。
華潤微電子8吋MEMS的3000片/月產能擴充已經完成,并投入使用。光電及MEMS麥克風工藝平臺從6英寸升級到8英寸,實現批量生產,產品性能及良率水平優秀;整體提升了其MEMS工藝技術水平和競爭能力。
德爾森
德爾森集團是一家中德合作的高新技術企業,集團總部與產品設計中心位于德國法蘭克福和中國南京。
德爾森與南京市共同建立江蘇MEMS智能傳感器研究院,投資1.04億元建有基于德國CIS研究院技術的MEMS壓力傳感器芯片產線。
力盛芯
力盛芯(洛陽)電子科技公司是由臺灣LED產業之父石修投資建立的企業,主要生產微機電工藝傳感器、硅基微型聚光斗芯片和微機電工藝集成電路代工制造三大類產品。2017年總投資9億元,約5萬平方米的8英寸MEMS芯片廠正式投產。
睿創微納
睿創微納總部位于山東煙臺,是從事專用集成電路、紅外熱像芯片及MEMS傳感器設計與制造的企業。
睿創微納的8英寸MEMS晶圓生產線由公司與代工廠共建,已量產,月產能1500片晶圓。
2020年7月,與煙臺開發區簽署協議,建設一條8英寸MEMS工藝線和一條化合物半導體工藝線。其中,化合物半導體芯片工藝線面向半導體激光器、光電探測器、微波器件以及功率器件;MEMS工藝線面向高端光學MEMS器件、RF MEMS器件和慣性MEMS傳感器等。
諾思微系統
諾思微系統位于天津,是一家無線設備射頻前端MEMS濾波芯片服務商,其產品主要采用薄膜體聲波諧振器(FBAR)技術以及硅襯底的微機電系統(MEMS)制造技術,同時為無線射頻濾波器、雙工器、和多工器等提供解決方案。
諾思微已投產一條6英寸MEMS晶圓生產線和一條4英寸工藝研發線。廠房和研發中心總占地面積2.7萬平方米。
2021年3月,國家重點研發計劃“制造基礎技術與關鍵部件”重點專項項目“硅基MEMS壓電薄膜及器件關鍵技術與平臺”的項目在諾思微系統啟動,針對5G/6G無線通訊、物聯網等對射頻濾波器、智能傳感器提出新的技術要求,對實現晶圓級硅基MEMS壓電器件的大規模生產、擺脫我國目前關鍵MEMS壓電器件受制于人的局面,有重要意義。
武漢衍熙微器件
武漢衍熙微器件擁有全國第一條8寸體聲波(BAW)量產線,具有先進的光刻、薄膜、蝕刻以及封裝設備,并建立創新自主開發的產品生產流程。該產線主要產品有MEMS濾波器、雙工器等。
2018年,武漢衍熙微器件進行項目擴建,一期為租賃現有廠房5600平方米,建設3600平方米的無塵室車間;二期計劃建設約10000平方米的無塵室車間,用于擴大生產。
蘇州固锝
蘇州固锝成立于1990年,是國內二極管龍頭企業,旗下子公司明銳光電、明皜傳感、艾特曼電子等涉足MEMS傳感器IDM業務。
2010年固锝收購明銳光電,明銳光電主要從事MEMS-CMOS三維集成制造平臺技術及八英寸晶圓級封裝技術及產線和產品研發。
2011年成立明皜傳感,從事微機電傳感器芯片和器件的工藝開發、設計。2021年8月,明皜傳感獲小米投資,注冊資本由 6443.64 萬元人民幣增加至 7085.19 萬元人民幣,增幅為 9.96%。
2021年6月,蘇州固锝與華景傳感合資成立華锝半導體,愿景是將華景傳感的MEMS麥克風芯片設計技術與蘇州固锝的封測技術及生產經驗相結合,逐步實現MEMS麥克風在高端領域的進口替代。
同月,華锝MEMS聲學傳感器及射頻濾波器封測項目落戶蘇州。項目一期產線將建立符合華為體系標準的MEMS聲學傳感器的封測基地,主要客戶有小米、科大訊飛等;二期將引入國內首創MEMS麥克風及射頻濾波器的WLP晶圓級封裝產線,該晶圓級封裝為芯片流片工藝最后一道關鍵工藝,華锝將擁有自主晶圓級封裝相關自主技術知識產權。
銳石創芯(設備搬入階段)
銳石創芯是一家專注于高性能的4G/5G射頻前端產品的研發及銷售的公司,主要應用于智能手機、物聯網終端、平板電腦。
銳石創芯MEMS器件生產基地新建項目位于重慶,總占地面積120畝,總投資22億。其中一期投資約8億元,項目核心廠房由晶圓廠和動力站組成,建筑面積共2.65萬平方米,主要生產射頻前端MEMS芯片。
2022年10月最新消息,銳石創芯MEMS器件生產基地新建項目已經接近尾聲。生產芯片的潔凈室基礎設施已搭建完畢,將用來放置***等設備。
結語 以上這些走IDM路線的傳感器企業,無疑是中國最“硬核”的一批傳感器企業,無論資金還是技術能力,IDM路線對傳感器企業都是巨大的考驗。 隨著政策引導,以及中國傳感器產業升級的客觀規律,許多購買MEMS芯片、敏感元件封裝、測試后再出售的OEM傳感器企業,雖然不能建立自己的IDM產線,但借助未來大量建設的MEMS中試線,將逐步往Fabless模式發展,才能逐步擺脫中國傳感器被卡脖子的局面! 審核編輯 黃宇
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