《压电MEMS技术及市场-2025版》
2025-10-29 13:39:55 来源:麦姆斯咨询 评论:0 点击:
PiezoMEMS Technologies 2025
由创新、合作和市场多元化推动,压电MEMS生态系统正通过射频MEMS(声学滤波器)、压电喷墨打印头以及多种压电传感器的完善实现突破。
压电MEMS市场增速已超越整体MEMS产业
得益于在消费电子市场的强大影响力,压电MEMS细分领域已从覆盖广泛的MEMS产业中脱颖而出。根据Yole发布的《压电MEMS技术及市场-2025版》报告显示:压电MEMS市场预计将实现强劲增长,增速将超越整体MEMS产业。这一增长反映了压电MEMS应用中日益增加的多元化和创新力,预示着未来将迎来重大机遇。

主要压电器件类型
在压电传感器方面,氮化铝(AlN)及掺钪AlN(AlScN)等压电材料被用于制造高性能MEMS麦克风和语音加速度计。但是,压电技术的附加值是否能够支撑更高的产品销售价格?也许只有时间能给出正确答案。全球领先的压电MEMS麦克风厂商Vesper已经被高通(Qualcomm)收购。
在压电执行器方面,目前的压电MEMS市场大部分由喷墨打印头构成,预计其销量将保持平稳。然而,微型MEMS扬声器市场预计将实现显著增长,因为压电MEMS扬声器带来了更薄的厚度,可使各种终端系统(例如真无线立体声(TWS)耳机、助听器以及其它头戴式设备)的尺寸优化成为可能。
在压电换能器方面,压电MEMS市场出货量主要由超声波指纹传感器驱动增长,该压电换能器主要应用于智能手机的屏幕下3D指纹识别。虽然由于消费电子行业不景气,造成超声波指纹传感器市场在过去两年有所下降,但近期已逐渐恢复增长。
在射频声学滤波器方面,市场动能似乎由性能和成本驱动。高性能体声波(BAW)SMR/FBAR滤波器(例如XBAR、XBAW)的创新提供了有前景的带宽和品质性能。这些技术的渗透率预计未来将持续增长,特别是在超高频(UHB)应用领域。

2024~2030年压电MEMS市场营收预测(按材料细分)
压电MEMS生态系统正准备迎接下一波发展浪潮
薄膜压电MEMS产业几十年来经历了显著发展。2024年,博通(Broadcom)和Qorvo等射频MEMS厂商继续主导着整体压电MEMS市场。PZT市场主要由压电喷墨打印头市场的领导者Epson驱动发展。同时,Qualcomm和汇顶科技(Goodix)正在超声波指纹传感器的PVDF市场展开激烈竞争。

加速压电MEMS产品开发的产业合作
压电MEMS技术为终端用户带来的价值相当可观,具体取决于应用场景。这解释了压电MEMS项目的激增以及新产品的持续推出。MEMS代工厂和研发公司正通过创新的商业模式和战略合作伙伴关系加速开发时间表,进一步拓展压电MEMS边界。例如A.M. Fitzgerald和MEMS Infinity的合作伙伴关系以及意法半导体(STMicroelectronics)与新加坡A*STAR微电子研究所的联合研发,显著缩短了压电MEMS产品推出时间,加速了尖端技术的发展。

具备压电薄膜产能的主要MEMS代工厂示例
随着压电MEMS领域的创新以前所未有的速度迈进,压电MEMS产业正逐步塑造科技未来,每一项突破都在推动这一进程。

压电MEMS晶圆份额(等效8英寸)
材料科学仍然是压电MEMS技术研发的核心
压电效应已被应用了近一个世纪,推动了众多压电材料在广泛应用领域的开发和优化。然而,只有其中一小部分压电材料适合在半导体制造工艺中进行薄膜小型化。
在这些材料中,薄膜压电材料表现出不同的晶体结构和物理特性,这些特性会影响它们的压电行为和功能。因此,不同的应用需要设计特定的材料:
压电传感器与滤波器:AlN是广泛应用于传感器(例如MEMS麦克风、MEMS惯性传感器)和射频滤波器(如BAW SMR和BAW FBAR)的标准材料。AlN的进步包括钪(Sc)掺杂,这显著提高了其压电系数,以及创新的薄膜沉积方法,例如Lam Research的Pulsus设备实现脉冲激光沉积。
压电执行器:PZT凭借其高压电系数,仍然是压电MEMS执行器的标准材料,包括喷墨打印头、光学MEMS微镜和MEMS扬声器等。PZT几十年来一直是块体型压电换能器的基石(例如声纳换能器、超声换能器)。PZT的薄膜沉积技术包括溶胶-凝胶法和溅射,溶胶-凝胶法提供了成本效益但可扩展性较低。
压电换能器:压电材料市场正获得大笔投资,开发商寻求优化用于换能器的压电材料。AlScN开发商致力于提升其驱动能力(例如TDK Chirp开发的ToF超声换能器),而PZT创新开发商则在努力提高其传感性能(例如EXO Imaging开发的医疗超声成像芯片)。这些材料的未来仍具不确定性:AlScN能否达到发射应用所需要的足够性能?PZT是否会因含铅而面临日益增长的监管压力?抑或KNN和LiNbO₃等新材料是否将重新定义压电MEMS市场格局?

压电MEMS材料发展路线图
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