《MEMS产业现状-2018版》
2018-06-02 20:31:50   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

市场上还有很多新型MEMS器件正在发展:压电MEMS(自动对焦、喷墨打印头等)、FTIR(傅里叶变换红外器件)、便携式电子鼻、医疗成像和工业应用的超声波MEMS、以及微开关等。这些MEMS器件的发展,将助推MEMS市场的增长。

Status of the MEMS Industry 2018

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宏观经济大势推动MEMS和传感器需求一路走高

重塑未来的宏观经济大势正在影响全球,将为我们带来更深入的社会互动、更健康的生活方式以及更安全/低污染的交通运输。这些大趋势将依赖于我们日常生活中不断增长的半导体器件需求。Yole总结列出了影响我们当下及未来的九大趋势:(1)智能汽车(电气化、无人驾驶、智能网联汽车等);(2)手机(新颖、改善的社交体验、增强现实体验等);(3)带宽提升的5G;(4)超大规模数据中心,以处理互联网日益增长的海量数据;(5)AR/VR(增强现实/虚拟现实)带来身临其境的体验;(6)AI/ML(人工智能/机器学习)带来更智能的人机交互;(7)更多智能语音处理的智能家居、自动驾驶汽车等;(8)智慧医疗(更健康的生活);(9)工业4.0/智慧工厂(利用各种传感器提高生产效率的互联工厂)。这些大趋势将为电子产品带来巨大的市场机遇,尤其是MEMS和传感器。我们预估受宏观经济大势影响的MEMS传感器和执行器市场到2023年将增长至820亿美元。

MEMS、传感器和执行器分类及其整合应用

MEMS、传感器和执行器分类及其整合应用

以手机行业大趋势为例,市场驱动因素主要包括:带宽提升的5G来临,不断改善的显示技术(更高的分辨率、更好的视频质量、增强的对比度/亮度等),新设计,增强现实,更小尺寸且具有更多传感功能。这些大趋势将推动MEMS和传感器的快速发展。在智能手机端,将出现大量新型传感器:惯性传感器、3D光学传感器、IR(红外)传感器、环境传感器、指纹识别传感器、光谱传感器以及光学MEMS(例如自动对焦和/或微投影)。此外,为了缩小器件尺寸,晶圆级封装(扇出型)的应用将进一步增长。

2017~2023年智能汽车产业传感器市场预测

2017~2023年智能汽车产业传感器市场预测

麦姆斯咨询认为,当5G真正到来时,RF(射频)滤波器的需求将进一步增长,而MEMS领域增长速度最快的将会是RF MEMS(BAW滤波器)。除了MEMS和传感器,5G运行频率还需要新的材料,例如GaN-on-SiC(碳化硅上氮化镓)、GaN-on-Si(硅上氮化镓)、SiGe(锗硅,应用于低噪音放大器)以及GaAs(砷化镓,应用于功率放大器)。

电子产业大趋势对2023年传感器和执行器市场规模的影响

电子产业大趋势对2023年传感器和执行器市场规模的影响

RF MEMS正引爆全球MEMS市场

Yole预测MEMS市场规模将获得17.5%的增长率,出货量将获得26.7%的增长率,其中,消费类市场将占据最大的市场份额(市场规模占比超过50%)。好消息是几乎所有的MEMS器件都将推动此轮增长。

2017~2023年全球传感器和执行器市场预测

2017~2023年全球传感器和执行器市场预测

喷墨打印头市场将保持增长,其中,消费类市场将占据喷墨打印头市场需求的70%以上。该市场在2017年上半年首次展现市场复苏迹象,并在2017年下半年证实了复苏趋势。并且,一次性和固定式打印头市场都在复苏。大部分消费类市场的厂商都展现了明显的增长:例如,HP(惠普)自2016年以来,消费类打印机营收获得了2%的增长;Canon(佳能)已经确认了喷墨打印机业务的营收增长,其中,亚洲市场的需求表现强劲。

众多的压力传感器应用推动了市场的扩张。有趣的是,尽管压力传感器是最“古老”的MEMS技术之一,但仍能保持市场增长。在汽车领域,压力传感器应用最多,MEMS压力传感器具有许多优势,例如无惧有害废气和恶劣的行车环境,更高的精度,以及智能轮胎的发展,关于轮胎状态,提供更丰富的信息(尤其对于未来的自动驾驶汽车)。对于消费类市场,移动设备和智能手机仍然占据着90%的市场营收,并且,相对于尺寸缩小,降低成本更为重要,因为其尺寸已经很小了。尽管在可预计的未来,还不会出现有力的杀手级应用,但是,新应用正在兴起:智能家居、电子烟、无人机以及可穿戴设备等。

主要MEMS器件市场规模 vs. 复合年增长率

主要MEMS器件市场规模 vs. 复合年增长率(样刊模糊化)

MEMS麦克风长期以来一直备受关注,是近五年来所有MEMS产品中复合年增长率最高的器件之一。2008年,MEMS麦克风的市场规模约为1.05亿美元,2012年增长至4.02亿美元,2016年更是达到了10亿美元里程碑。现在,MEMS麦克风的年出货量已经达到了45亿颗。

消费类市场仍是惯性MEMS器件最大的细分市场,但是价格压力巨大,且竞争非常激烈。在智能手机和平板电脑市场,与小尺寸、低功耗且多功能的组合传感器竞争,对于分立加速度计来说仍很困难。分立加速度计主要在低端智能手机中应用,也可以和组合传感器联合应用,用于管理某些功能(例如,UI旋转/流畅运行)。自动驾驶汽车是陀螺仪航位推算功能的新应用。尽管该领域需要高性能惯性器件,但MEMS技术仍能分得一杯羹。而自动驾驶应用的LiDAR(激光雷达)传感器,也将是MEMS微镜令人兴奋的新兴应用。

非制冷红外成像传感器也在一步一个脚印保持稳定增长。这主要得益于过去几年来,晶圆级封装和硅镜头等新技术推动的价格持续下降,以及客户接受度的不断提高。

对于微流控器件,许多现有的发展正在推动硅技术的发展应用。例如,2018年初,Illumina发布了一款新的DNA测序仪——iSeq 100。不同于Illumina的常规技术,这款测序仪采用了半导体(CMOS)芯片。

受向5G过渡的复杂性和更多的频带要求,4G/5G对RF滤波器的需求持续增长,使得RF MEMS(BAW滤波器)成为增长速度最快的MEMS细分市场。该领域市场规模预计将从2017年的23亿美元快速增长至2023年的150亿美元。不算RF器件,2018~2023年期间MEMS市场的复合年增长率预计为9%,而算上RF市场,这一数字将达到17.5%。

市场上还有很多新型MEMS器件正在发展:压电MEMS(自动对焦、喷墨打印头等)、FTIR(傅里叶变换红外器件)、便携式电子鼻、医疗成像和工业应用的超声波MEMS、以及微开关等。这些MEMS器件的发展,将助推MEMS市场的增长。

2017年排名前30位的MEMS厂商

2017年排名前30位的MEMS厂商

2017年,市场最大的惊喜(当然也不完全意外)是Broadcom(博通)成为MEMS领域的第一名。由于滤波器/手机数量持续增长以及前端模组价值的不断提高,所带来的RF器件需求增长,RF厂商很可能将继续主宰2018年MEMS排行榜。

大部分厂商在2016~2017年期间都取得了正增长。尽管Broadcom的爆发增长震惊了MEMS领域的老牌厂商,如Bosch(博世)、STMicroelectronics(意法半导体)、TI(德州仪器)、HP(惠普),但它们的市场表现仍然不错,例如,Bosch市场营收增长了约1亿美元。

SiTime的增长最惊人(超过了100%)。其它取得显著增长的MEMS厂商有:FormFactor,得益于其稳健的半导体业务;ULIS,非制冷红外传感器业务逐年增长,不断拓展至多个应用领域(消费类测温、消防、夜视、智能手机、无人机以及军事应用)。

2017年MEMS代工厂营收排名

2017年MEMS代工厂营收排名

全球知名MEMS初创企业

全球知名MEMS初创企业

2016年,全球排名前30位的MEMS厂商创造了92.4亿美元营收。到了2017年,这一数字已经增长至98.8亿美元。

2017~2023年MEMS市场预测:RF器件 vs. 其它MEMS器件

2017~2023年MEMS市场预测:RF器件 vs. 其它MEMS器件

从探测到环境意识,MEMS将从一种传感技术蜕变成全面的感知能力

MEMS和传感器最初主要开发用于“基本”的物理传感,例如振动和压力。然后,开发了加速度计和陀螺仪,这在设计方面需要巨大的研发投入。

随着更多的研发投入,MEMS从物理传感器,发展到光管理(例如MEMS微镜),再到红外传感(例如微测辐射热计)。这为传感器首次超越人类感官创造了可能。从物理/光的技术角度来说,MEMS的发展还受到了声学传感器(例如MEMS麦克风)的驱动。

如今,MEMS和传感器的发展旨在大幅超越人类的感知极限,具备了超声波、超光谱和射频传感能力。甚至,我们可以想象下一代用于情感/心理共鸣感知的传感器。

得益于传感器的三个发展阶段,这些终将实现:

1、在MEMS早期阶段,它们主要是探测器,几乎无法提供良好的精度;

2、随后,MEMS发展到具有测量能力,提高了精度,并增加了额外的可测量参数(红外、声波、超声波等);

3、我们相信下一步将是“全局感知意识”。这意味着传感器和MEMS将能提供全局环境地图构建能力(例如LiDAR的3D环境感知,此外,利用声波、超光谱波等技术也能实现)。多传感器融合和人工智能将成为实现这一里程碑的关键基石。

从探测走向全局感知意识

从探测走向全局感知意识

本报告涉及的部分公司:AAC, AKM, ALPS Electric, Amphenol, ams, Analog Devices, Apple, Asia Pacific Microsystems, Boehringer, Ingelheim microPARTS, Bosch, Broadcom, Canon, Colibrys, Cirrus Logic, DENSO, DRS, EPCOS, Epson, First Sensor Technology, FLIR Systems, FormFactor, Fujifilm Dimatix, GLOBALFOUNDRIES, Goertek, Hewlett Packard, Hitachi Automotive, Honeywell, IMT, Infineon Technologies, Kistler, Knowles Electronics, Kulite, mCube, Meggitt Sensing Systems, Melexis, Memjet, MEMSCAP, MEMSIC, Micralyne, MicroVision, Murata, NXP Semiconductors, Omron, ON Semiconductor, Panasonic, Qorvo, Qualcomm, Raytheon, ROHM, Samsung, SCD, SDI, Semefab, Sensata, Sensirion, Sensonor, SiTime, Silex Microsystems, Silicon Sensing Systems, SMIC, Sony, STMicroelectronics, TDK, Teledyne DALSA, Texas, Instruments, Tower Jazz, TSMC, ULIS, UMC, UTC Aerospace System, X-Fab, Yamaha…

报告目录:

Table of contents

Introduction, definitions and methodology

Executive summary

Sensors mega trends
> Smart automotive
> Mobile
> AR/VR
> Voice processing and audio
> Medical
> Industry 4.0

Global MEMS, sensors, and actuators market

MEMS markets 2017-2023

MEMS players

MEMS packaging

MEMS financial analysis

MEMS devices - analysis
> Inkjet heads
> Pressure
> Microphones
> Inertial
> Optical MEMS
> Infrared
> Microfluidics
> RF MEMS and oscillators
> Environmental MEMS
> Future MEMS
> Piezo MEMS

MEMS applications analysis
> Consumer
> Automotive
> Defense and aeronautics
> Medical
> Industrial/telecom

Conclusions

Appendix

2017 vs. 2018 MEMS forecasts

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