來源于半導(dǎo)體行業(yè)觀察 ，作者Yole

MEMS的危機(jī)和潛力……

編輯：感知芯視界

MEMS 設(shè)備是日常生活的一部分，存在于從智能手機(jī)到汽車到戰(zhàn)斗機(jī)的各種系統(tǒng)中。由于應(yīng)用程序的多樣性，數(shù)量和相關(guān)收入可能非常可觀 。

由于去年的宏觀經(jīng)濟(jì)形勢(shì)和一些表現(xiàn)不佳的終端系統(tǒng)，尤其是智能手機(jī)，MEMS器件的總體出貨量從2021年的313億單位減少到 2022年的309億單位，同比下跌1% 。就收入而言，市場(chǎng)實(shí)際上從 2021 年的142億美元增加到 2022 年的145億美元，同比增長(zhǎng) 2.5% ，這主要是由于通貨膨脹和平均售價(jià)較高。

消費(fèi)類 MEMS 市場(chǎng)仍然是最大的細(xì)分市場(chǎng)，新興的可穿戴應(yīng)用將抵消近期智能手機(jī)需求的下滑，市場(chǎng)規(guī)模從 76 億美元增長(zhǎng)到 94 億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為 4%。汽車行業(yè)繼續(xù)受益于汽車自主功能的不斷增強(qiáng)，并將繼續(xù)保持第二大市場(chǎng)的地位，而工業(yè)、國(guó)防和航空航天、醫(yī)療和電信在預(yù)測(cè)期內(nèi)的復(fù)合年增長(zhǎng)率至少為 5%。

“全球每年出貨超過 10 億臺(tái)設(shè)備，每臺(tái)設(shè)備都包含大量 MEMS 組件，因此智能手機(jī)通常被看作 MEMS 消費(fèi)市場(chǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。然而，隨著可穿戴技術(shù)的成熟以及越來越多的終端產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，它們開始占據(jù)一些市場(chǎng)份額。重要的是，隨著消費(fèi)者對(duì)高通脹率和不確定的經(jīng)濟(jì)做出反應(yīng)，新的可穿戴功能的出現(xiàn)有助于抵消智能手機(jī)購(gòu)買量的下降——尤其是在中國(guó)。”Yole Intelligence 技術(shù)與市場(chǎng)分析師Pierre Delbos說。

MEMS終端市場(chǎng)，各不相同

然而，我們應(yīng)該記住，這些動(dòng)態(tài)并不反映行業(yè)對(duì) MEMS 設(shè)備的興趣，而是由于全球事件的影響以及圍繞 MEMS 行業(yè)的未來不確定性，所有行業(yè)都是如此。不過，就長(zhǎng)期增長(zhǎng)而言，我們看到 MEMS 設(shè)備的吸引力不斷增長(zhǎng)，這主要是由所有終端市場(chǎng)的大趨勢(shì)推動(dòng)的。

具體而言，在消費(fèi)行業(yè)，我們預(yù)計(jì)智能手機(jī)中新傳感器的集成將普遍停滯。盡管如此，我們?nèi)匀豢吹饺藗儗?duì)智能手表和 TWS 耳塞等可穿戴設(shè)備中的 MEMS 器件的興趣不斷增長(zhǎng)。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，我們?nèi)匀黄诖?AR/VR 耳機(jī)的出現(xiàn)（2030 年），這將為慣性傳感器、麥克風(fēng)和用于 LBS 的 MEMS 微鏡帶來銷量。包括無線耳機(jī)、智能手表和AR/VR耳機(jī)等產(chǎn)品具有導(dǎo)航輔助、高度測(cè)量、空間音頻甚至睡眠監(jiān)測(cè)等新穎功能。隨著 OEM 集成更多 MEMS 組件以進(jìn)一步提高性能和增強(qiáng)功能，MEMS 滲透率隨之提高。

此外，隨著全球?qū)κ覂?nèi)和室外空氣 質(zhì)量的認(rèn)識(shí)不斷提高，環(huán)境傳感器將用于空氣凈化器、恒溫器和住宅暖通空調(diào)系統(tǒng)。最后，新的 MEMS 技術(shù)可能會(huì)出現(xiàn)并取代傳統(tǒng)技術(shù)，例如 MEMS 微型揚(yáng)聲器、MEMS OIS 或 MEMS 冷卻。

來到汽車行業(yè)，正在經(jīng)歷一場(chǎng)巨大的變革，主要推動(dòng)力是汽車電氣化和自動(dòng)駕駛。從汽車電氣化開始，我們預(yù)計(jì)從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看：2030 年及以后，純電動(dòng)汽車中使用的 MEMS 傳感器數(shù)量將全面減少 。但是，Yole認(rèn)為，在自動(dòng)駕駛和 ADAS 功能集成的推動(dòng)下，MEMS 滲透率不斷增長(zhǎng)，有助于抵消整體汽車市場(chǎng)增長(zhǎng)緩慢/緩慢的影響，這主要得益于在其他汽車領(lǐng)域預(yù)計(jì)出現(xiàn)的MEMS增長(zhǎng)。

ADAS和安全應(yīng)用將需要 MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器用于GNSS定位、 MEMS微鏡用于新型LiDAR系統(tǒng)、微測(cè)輻射熱計(jì)用于AEB等。直接胎壓測(cè)量也從 統(tǒng)TPMS模塊轉(zhuǎn)向智能TPMS模塊， 集成加速度計(jì)以及一個(gè)壓力傳感器，用于監(jiān)測(cè)汽車的負(fù)載狀況和車輪的花紋深度。我們還看到人們對(duì)車內(nèi)舒適度的興趣日益濃厚，這將為 MEMS 麥克風(fēng)、環(huán)境 傳感器、超聲波固態(tài)按鈕等帶來機(jī)會(huì)。這將有助于該市場(chǎng)到 2028 年增長(zhǎng)至 41 億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá) 7% 。

而隨著工業(yè) 4.0 和倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化等大趨勢(shì)，我們將見證工業(yè)終端市場(chǎng)的長(zhǎng)期轉(zhuǎn)型 。從傳統(tǒng)的船舶、卡車、叉車等過渡到AGV和智能工廠車輛，運(yùn)動(dòng)傳感器、麥克風(fēng)、超聲波傳感器等的數(shù)量無疑會(huì)增加。此外，探針卡市場(chǎng)（包括工業(yè)終端市場(chǎng)）也有望增長(zhǎng)，這主要是受到半導(dǎo)體市場(chǎng)整體增長(zhǎng)的推動(dòng)，同時(shí)也是回歸本土制造并擁有更具彈性的供應(yīng)鏈的意愿。戰(zhàn)略玩家 。

醫(yī)療終端市場(chǎng)預(yù)計(jì)則將在未來幾年產(chǎn)生 MEMS 和傳感器的銷售額。最大的推動(dòng)力將來自O(shè)TC 助聽器的出現(xiàn) ，這將為 MEMS 麥克風(fēng)、微型揚(yáng)聲器和運(yùn)動(dòng)傳感器創(chuàng)造一個(gè)新的市場(chǎng)。此外，我們看到 超聲在診斷中的廣泛使用以及使用 CMUT 和 PMUT 進(jìn)行遠(yuǎn)程醫(yī)療保健的手持式護(hù)理點(diǎn)超聲探頭 。

此外，各國(guó)不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)流量將導(dǎo)致一些電信設(shè)備（例如光學(xué) MEMS 和基于 MEMS 的振蕩器）在未來幾年增長(zhǎng) 。據(jù)Yole預(yù)計(jì)，電信市場(chǎng)在預(yù)測(cè)期內(nèi)將出現(xiàn)最大的復(fù)合年增長(zhǎng)率 (28%)，其中用于開關(guān)的光學(xué) MEMS 和 MEMS 振蕩器對(duì)于滿足指數(shù)增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)需求變得越來越重要。

在烏克蘭-俄羅斯戰(zhàn)爭(zhēng)以及中美地緣政治緊張局勢(shì)的推動(dòng)下，各國(guó)政府的國(guó)防和航空航天預(yù)算最近再次上升 ，并將在本世紀(jì)末繼續(xù)上升。創(chuàng)新和技術(shù)將是實(shí)現(xiàn)差異化的唯一途徑，因此無人機(jī)、導(dǎo)彈、戰(zhàn)斗機(jī)等對(duì)精確傳感的需求將引領(lǐng)國(guó)防 MEMS 市場(chǎng)。

Yole表示，從出貨量來看，工業(yè)、國(guó)防和航空航天、醫(yī)療和電信市場(chǎng)僅占MEMS出貨量的5%，但由于這些市場(chǎng)的性能要求更加嚴(yán)格，元件成本高于消費(fèi)和汽車（這使得占市場(chǎng)總量的 95%）。

MEMS 行業(yè)的兩極分化

去年宏觀經(jīng)濟(jì)對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)生了重大影響。首先，設(shè)備短缺導(dǎo)致產(chǎn)能擴(kuò)張延遲，影響了可用的MEMS 產(chǎn)品。此外，廠商仍面臨ASIC芯片短缺的一些殘余，而 MEMS的平均售價(jià)因通貨膨脹和運(yùn)營(yíng)成本上升而上漲。這種情況還影響了MEMS 設(shè)備的需求，所有終端市場(chǎng)的庫(kù)存失衡以及消費(fèi)者的大幅下滑，導(dǎo)致智能手機(jī)、TWS 和平板電腦銷售疲軟， 這種情況持續(xù)到 2023 年上半年。

這些影響影響了 MEMS 生態(tài)系統(tǒng)的增長(zhǎng)模式：

MEMS 行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者不斷發(fā)展或至少保持了自己的地位，這要?dú)w功于他們的高端設(shè)備集成在旗艦消費(fèi)終端系統(tǒng)中，而這些系統(tǒng)受經(jīng)濟(jì)低迷和汽車應(yīng)用的影響較小。

例如，博世整體實(shí)現(xiàn)了 12% 的強(qiáng)勁增長(zhǎng)，成功推出了新的顛覆性設(shè)備。Yole表示，博世在消費(fèi)者和汽車領(lǐng)域都有業(yè)務(wù)部門，這兩個(gè)部門往往相互平衡，從而使其能夠保持收入增長(zhǎng)。并在汽車領(lǐng)域獲得了市場(chǎng)份額。

得益于在 5G 領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，高通也實(shí)現(xiàn)了 21% 的同比增長(zhǎng)。

意法半導(dǎo)體也度過了令人滿意的一年——受惠于進(jìn)入汽車終端市場(chǎng)帶來的好處，ST同比增長(zhǎng) 5%。

供應(yīng)時(shí)鐘振蕩器的 SiTime 在過去幾年取得了成功，去年增長(zhǎng)了 30%，令人印象深刻。

此外，其中一些參與者在其設(shè)備/技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位，擁有專門的專業(yè)知識(shí)，因此不會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)中遭受太大影響。

不過Yole也強(qiáng)調(diào)，報(bào)告中分析的大多數(shù)玩家都實(shí)現(xiàn)了增長(zhǎng)，但也有一些玩家報(bào)告了虧損。例如，麥克風(fēng)供應(yīng)商歌爾微（Goermicro）（下滑14%）因?yàn)槭艿街悄苁謾C(jī)行業(yè)經(jīng)歷的艱難一年以及激烈競(jìng)爭(zhēng)（尤其是來自中國(guó)供應(yīng)商）的影響。

與高端客戶的MEMS廠商相比，為中低端消費(fèi)品牌供貨的公司更容易受到全球經(jīng)濟(jì)動(dòng)蕩和消費(fèi)者支出下滑的影響。這導(dǎo)致了 MEMS 生態(tài)系統(tǒng)的兩極分化。因此Yole總結(jié)說，專注于創(chuàng)新較少、產(chǎn)量較高的成熟設(shè)備的廠商已經(jīng)遭受了損失，并且由于價(jià)格越來越低的銷量減少以及運(yùn)營(yíng)成本不斷增加 ，預(yù)計(jì)將繼續(xù)遭受經(jīng)濟(jì)低迷的影響 。如果需求沒有迅速回升，我們應(yīng)該會(huì)看到領(lǐng)先者與其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手之間的差距擴(kuò)大。

在Yole的Khrystyna Kruk看來，為了保持競(jìng)爭(zhēng)力并確保Design Win，MEMSensing、Alps Alpine 和 GMEMS 等 MEMS 廠商面臨著越來越大的降低價(jià)格的壓力，這多年來侵蝕了他們的利潤(rùn)。這樣一來，用于研發(fā)的資金就會(huì)減少，創(chuàng)新的機(jī)會(huì)就會(huì)減少，從而陷入惡性循環(huán)。此外，中低端設(shè)備通常會(huì)面臨更多競(jìng)爭(zhēng)，因?yàn)榻M件更容易生產(chǎn)。”

不過Yole的Pierre Delbos也表示，對(duì)于購(gòu)買設(shè)備花費(fèi)數(shù)百或數(shù)千美元的高端客戶來說，成本并不是性能的關(guān)鍵因素。這使得高端供應(yīng)商——例如為蘋果供貨的博世——能夠在保持競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)保持一定的價(jià)格靈活性。這種價(jià)格優(yōu)勢(shì)確保了穩(wěn)定的利潤(rùn)率和穩(wěn)定的研發(fā)預(yù)算，進(jìn)而創(chuàng)造了穩(wěn)定的創(chuàng)新節(jié)奏。這使得像博世這樣的公司能夠更有效地進(jìn)行創(chuàng)新，從而吸引高端客戶并保持高價(jià)格，從而使他們?cè)诹夹匝h(huán)中受益。

“相比之下，Oppo、摩托羅拉和小米等品牌的消費(fèi)者比蘋果或三星用戶更不愿意為增加的性能或功能支付溢價(jià)。盡管他們的產(chǎn)品組合中有一些高端型號(hào)，但中低端設(shè)備構(gòu)成了這些品牌產(chǎn)品的大部分。”Pierre Delbos說。他進(jìn)一步指出，當(dāng)智能手機(jī)市場(chǎng)需求健康時(shí)，這種惡性循環(huán)就不再是一個(gè)問題，但在過去幾個(gè)月中，摩托羅拉、Oppo 和小米等品牌受到消費(fèi)者支出的影響比蘋果或三星更大—— MEMS 領(lǐng)導(dǎo)者和其他公司的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)擴(kuò)大，如果需求不迅速回升，這種競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)持續(xù)下去。

此外，中美貿(mào)易戰(zhàn)加速了中國(guó)半導(dǎo)體（和MEMS）生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展。因此，通過資金和激勵(lì)措施，中國(guó)MEMS生態(tài)系統(tǒng)正在日益壯大。這一舉措的長(zhǎng)期影響仍不清楚。是否能讓中國(guó)企業(yè)提升MEMS的品質(zhì)，以更低的價(jià)格與歐美企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)？或者，它會(huì)因過度競(jìng)爭(zhēng)而扼殺所有本地參與者的利潤(rùn)，從而造成大規(guī)模的本地供應(yīng)過剩并破壞生態(tài)系統(tǒng)嗎？或者我們是否應(yīng)該期待中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)一步整合？讓我們拭目以待吧！

無論如何，有一種商業(yè)模式進(jìn)展順利：MEMS 代工廠。

從總收入來看，MEMS代工業(yè)務(wù)同比增長(zhǎng) 6 % ，達(dá)到近 7.7億美元。除了通貨膨脹和晶圓價(jià)格上漲增加了收入外，一些IDM 由于運(yùn)營(yíng)成本高昂而正在重新考慮其商業(yè)模式，并轉(zhuǎn)向無晶圓廠模式。此外，過去幾年，主要代工廠的客戶數(shù)量激增，尋求新 MEMS 技術(shù)的合作。

MEMS 價(jià)值鏈

MEMS 是“超越摩爾”的技術(shù)，意味著增加的功能和更高的集成度。MEMS產(chǎn)品的開發(fā)不同于其他IC的開發(fā)，例如邏輯、存儲(chǔ)器、模擬等。通常，制造工藝必須適應(yīng)最終產(chǎn)品的規(guī)格。這會(huì)導(dǎo)致更高的開發(fā)成本和更長(zhǎng)的開發(fā)時(shí)間，但也提供了推出具有無法輕易復(fù)制的獨(dú)特銷售主張的產(chǎn)品的機(jī)會(huì) 。

如今，MEMS 市場(chǎng)挑戰(zhàn)不斷演變。為了維持該行業(yè)的增長(zhǎng)，MEMS 需要在效率、外形尺寸、成本、穩(wěn)健性和智能方面進(jìn)行優(yōu)化。這些需求創(chuàng)造了整個(gè)價(jià)值鏈的流行技術(shù)趨勢(shì)：從設(shè)計(jì)和 集成到軟件 。

此外，我們看到 12 英寸 MEMS 制造日益成為現(xiàn)實(shí)。除了它帶來的額外產(chǎn)能之外，我們還看到 12 英寸制造在小型化以及整體設(shè)備可用性和質(zhì)量方面的其他關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。

目前，全球只有臺(tái)積電正在致力于Butterfly Networks 的 12 英寸晶圓，但最近有幾項(xiàng)公告：博世正在德國(guó)建立一條 12 英寸 生產(chǎn)線，廣州增芯正在中國(guó)建立一條生產(chǎn)線。其他公司可能會(huì)在十年內(nèi)跟進(jìn)，例如意法半導(dǎo)體。但要知道整個(gè) MEMS 行業(yè)在2022到2028年間正以 5% 的年復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。

誰將真正能夠維持資本支出？真的有可能擁有一條完全專用于 MEMS 的12 英寸生產(chǎn)線嗎？或者是否有必要在生產(chǎn)線上運(yùn)行具有足夠增長(zhǎng)潛力的 MEMS 以外的設(shè)備 （例如電力電子設(shè)備）來維持總體資本支出？讓我們拭目以待……

MEMS 傳感器制造商正試圖通過為 MEMS 傳感器添加軟件、 處理和計(jì)算能力，賦予其額外的功能，從而擺脫商品化周期并提升價(jià)值鏈 。MEMS 傳感器與邊緣或云中的 AI/ML/DL 相結(jié)合的應(yīng)用正在開辟一條道路。例如包括來自 TDK InvenSense 、博世、意法半導(dǎo)體、 Melexis等的預(yù)處理和傳感器融合 ，或來自博世、意法半導(dǎo)體、 Aspinity與英飛凌、 Syntiant 與英飛凌 等邊緣/邊緣/邊緣智能。

毫無疑問，MEMS 行業(yè)仍在不斷帶來顛覆性的技術(shù)和應(yīng)用。得益于全球半導(dǎo)體規(guī)模經(jīng)濟(jì)，我們看到 MEMS技術(shù)取代傳統(tǒng)傳感器和執(zhí)行器的滲透率不斷提高。事實(shí)上，我們看到氣體傳感器、光學(xué)圖像穩(wěn)定器、處理器 冷卻器、能量收集器等設(shè)備正在采用 MEMS 工藝開發(fā)，以提高成本效率、小型化和功耗 。

為了在這個(gè)行業(yè)取得成功，必須符合市場(chǎng)的要求：不斷增長(zhǎng)的總可進(jìn)入市場(chǎng)， 一項(xiàng)對(duì)特定應(yīng)用具有真正附加值的技術(shù)，并有足夠的資金和支持來維持與 成熟行業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)。

但有了這些新的參與者、技術(shù)和大趨勢(shì)，MEMS 行業(yè)的未來看起來一片光明！

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審核編輯 黃宇