【導(dǎo)讀】物聯(lián)網(wǎng)是我國未來十年的核心發(fā)展戰(zhàn)略，MEMS傳感器則是物聯(lián)網(wǎng)中不可或缺的一環(huán)，下一個(gè)十年，會(huì)涌現(xiàn)出遠(yuǎn)比現(xiàn)在主流MEMS傳感器更有市場前景的MEMS產(chǎn)品，期待中國MEMS產(chǎn)業(yè)能躋身世界前列。
當(dāng)下智能化過程不斷加速，任何相連接的智能終端節(jié)點(diǎn)都離不開MEMS傳感器，傳感器逐漸成為智能感知時(shí)代下最基礎(chǔ)的硬件。隨著傳感器應(yīng)用的領(lǐng)域不斷拓展，傳感器市場將持續(xù)保持高速增長，特別是可穿戴設(shè)備、汽車電子、醫(yī)療、物聯(lián)網(wǎng)等將成為MEMS傳感器的主要增長點(diǎn)。
MEMS即微機(jī)電系統(tǒng)，是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域。經(jīng)過四十多年的發(fā)展，已成為世界矚目的重大科技領(lǐng)域之一。它涉及電子、機(jī)械、材料、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等多種學(xué)科與技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
截止到2010年，全世界有大約600余家單位從事MEMS的研制和生產(chǎn)工作，已研制出包括微型壓力傳感器、加速度傳感器、微噴墨打印頭、數(shù)字微鏡顯示器在內(nèi)的幾百種產(chǎn)品，其中MEMS傳感器占相當(dāng)大的比例。
MEMS傳感器是采用微電子和微機(jī)械加工技術(shù)制造出來的新型傳感器。與傳統(tǒng)的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化的特點(diǎn)。同時(shí)，在微米量級的特征尺寸使得它可以完成某些傳統(tǒng)機(jī)械傳感器所不能實(shí)現(xiàn)的功能。
可提高信噪比。在同一個(gè)芯片上進(jìn)行信號傳輸前可放大信號以提高信號水平，減小干擾和傳輸?shù)脑肼暎貏e是同一芯片上進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，更能改善信噪比。
可改善傳感器悸性能。因這種傳感器集成了敏感元件、放大電路和補(bǔ)償電路在同一芯片上在實(shí)現(xiàn)傳感探測的同時(shí)具有信號處理的功能：因?yàn)榧闪搜a(bǔ)償電路，可降低由溫度或由應(yīng)變等因素引起的誤差；在同一芯片上的電壓式電流源可提供自動(dòng)的或周期性的自校準(zhǔn)和自診斷。
輸出信號的調(diào)節(jié)功能。集成在芯片上的電路可以在信號傳輸前預(yù)先完成A/D轉(zhuǎn)換、阻抗匹配、輸出信號格式化以及信號平均等信號調(diào)節(jié)和處理工作。
除此之外，MEMS傳感器還可以把多個(gè)相同的敏感元件集成在同一芯片上形成傳感器陣列；或把不同的敏感元件集成在同一芯片上實(shí)現(xiàn)多功能傳感。由于MEMS傳感器體積微小，重量極輕，因此其附貼片鉭電容加質(zhì)量等因素對被測系統(tǒng)的影響可以忽略不計(jì)，可提高測量精度。
MEMS傳感器市場空間
MEMS傳感器憑借其獨(dú)特的功能優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，但目前消費(fèi)電子依舊是MEMS傳感器最大規(guī)模應(yīng)用的領(lǐng)域。IHS預(yù)計(jì)2018年規(guī)模將達(dá)到130億美元，年復(fù)合增長率約14%。細(xì)分市場中醫(yī)療、汽車、麥克風(fēng)、智能家居將成為未來增長率最快的領(lǐng)域。同時(shí)由于傳感器產(chǎn)品價(jià)格的下滑趨勢，MEMS傳感器的滲透率將會(huì)進(jìn)一步提升，預(yù)計(jì)全球MEMS傳感器整體市場增長率約為8%。對比2014年和2015年前三十名廠商中排名最低的銷售額數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其增速超過14%，意味著MEMS傳感器依舊是一個(gè)具備高速成長性的行業(yè)。
就我國而言，目前我國傳感器產(chǎn)業(yè)基本形成完整產(chǎn)業(yè)體系，但與國外傳感器行業(yè)差距依然較大，高新技術(shù)、數(shù)字化、微型化的產(chǎn)品明顯不足，核心的技術(shù)和工藝方面還存在差距。
首先，缺乏高端研發(fā)人員和經(jīng)驗(yàn)豐富的本土MEMS工程師，導(dǎo)致基礎(chǔ)研究落后。其次，MEMS傳感器商業(yè)化應(yīng)用周期長，MEMS傳感器研發(fā)時(shí)間更長，這對MEMS企業(yè)的耐心、遠(yuǎn)見是一個(gè)很大挑戰(zhàn)。
另一方面，中國MEMS產(chǎn)業(yè)鏈在競爭方面，力量還較薄弱，沒有產(chǎn)生在國際市場上具有領(lǐng)導(dǎo)地位的企業(yè)。MEMS傳感器和IC芯片一樣，具有很強(qiáng)的規(guī)模效應(yīng)，國內(nèi)企業(yè)出貨量上不去，導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，例如前端流片等環(huán)節(jié)加工能力薄弱，一致性、生產(chǎn)重復(fù)性都不能滿足設(shè)計(jì)加工工藝要求。因此，整個(gè)MEMS產(chǎn)業(yè)鏈均處于投入階段，盈利比較困難，產(chǎn)生了惡性循環(huán)。
此外，價(jià)格下滑導(dǎo)致MEMS廠商盈利困難。MEMS傳感器產(chǎn)品的價(jià)格，并非與產(chǎn)品的重要性或開發(fā)難度成正比。例如，據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，從應(yīng)用廣泛和競爭激烈的陀螺儀和加速度傳感器市場來看，價(jià)格每季度下跌3%至5%，系統(tǒng)廠商對于MEMS產(chǎn)品需求量很大，但是它們也已經(jīng)把價(jià)格殺到MEMS廠商難以為繼的地步。
盡管我國MEMS傳感器廠商面臨挑戰(zhàn)諸多，但從上游設(shè)計(jì)、中游制造、下游封裝等領(lǐng)域國產(chǎn)替代的空間巨大。隨著未來相關(guān)政策的發(fā)布，我國將不斷加強(qiáng)自主研發(fā)并進(jìn)行收購和兼并，提高制造能力。
