MEMS传感器行业分析报告

MEMS传感器行业分析报告

一、什么是传感器？

传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。

二、为什么关注传感器？

传感器是一类检测装置，能接收到被测量的信息，并能将感受到一些信息，按一定规律转变为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的处理、存储、显示、记录、传输和控制等要求。

传感器是物联网的“五官”，是用于采集各类信息并转换为特定信号的器件，也是科学技术发展的重要标志，与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱。

2017年，全球传感器市场规模突破2000亿美元，达2075亿美元，增速达14.7%。近年来，我国传感器市场持续快速增长，年均增长速度超过20%，据前瞻产业研究院发布的《中国传感器制造行业发展前景与投资预测分析报告》数据显示，2011年传感器市场规模为480亿元，到2016年达到1126亿元。2017年增长至1300亿元，同

比增长15.45%。其中，流量传感器、压力传感器、温度传感器占据

最大的市场份额，分别占21%、19%、14%;应用领域，工业、汽车电子、通信电子、消费电子占比最大，仅工业和汽车电子产品领域的传感器占比即达42%左右。

物联网的系统架构一般由感知层、传输层和应用层组成，传感器是感知层主要组成之一。传感器的主要任务是从周围环境中收集数据。传感器是物联网系统前端的一部分。它们在信号转换和处理之后直接或间接连接到物联网网络。传感器是整个物联网系统工作的基础，类似人的手/眼/耳/口/鼻。

预计到2025年物联网带来的经济效益将在2.7万亿到6.2万亿美元之间。其中，传感器作为数据采集的入口，将迎来巨大的发展空间。

三、MEMS传感器--传统传感器的未来

（一）MEMS传感器

微机电系统（MEMS, Micro-Electro-Mechanical System），也叫做

微电子机械系统、微系统、微机械等，指尺寸在几厘米以下乃至更小的小型智能装置，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体，是微电子技术和精密机械加工技术相互融合，并将微电子与机械融为一体的系统。MEMS 内部结构一般在微米甚至纳米量级（NEMS），是一个独立的智能系统。MEMS是在微电子技术（半导体制造技术）基础上发展起来的，融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。

应用了MEMS技术的传感器统称为MEMS传感器。

依据测量数据的类型，MEMS传感器可分为三大类：MEMS物理传感器、MEMS化学传感器和MEMS生物传感器。更细致的分类如下：

（二）MEMS传感器的特点

与传统传感器相比，MEMS传感器的特点包括：

1）微型化：MEMS器件体积小，一般单个MEMS传感器的尺寸

以毫米甚至微米为计量单位，重量轻、耗能低。同时微型化以后的机械部件具有惯性小、谐振频率高、响应时间短等优点。MEMS更高的表面体积比（表面积比体积）可以提高表面传感器的敏感程度。

2）硅基加工工艺，可兼容传统IC生产工艺：硅的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度类似铝，热传导率接近钼和钨，同时可以很大程度上兼容硅基加工工艺。

3）批量生产：以单个5mm*5mm尺寸的MEMS传感器为例，用硅微加工工艺在一片8英寸的硅片晶元上可同时切割出大约1000个MEMS芯片，批量生产可大大降低单个MEMS的生产成本。

4）集成化：一般来说，单颗MEMS往往在封装机械传感器的同时，还会集成ASIC芯片，控制MEMS芯片以及转换模拟量为数字量输出。

5）多学科交叉：MEMS涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科，并集约了当今科学技术发展的许多尖端成果。

（三）MEMS传感器加工工艺

MEMS与IC工艺的异同。

MEMS产品种类丰富、功能各异，工艺开发过程中呈现出“一类产品一种制造工艺”的特点。MEMS芯片或器件的种类多达上万、个性特征明显，除了采用相同的硅材料外，不同的MEMS产品之间没有完全标准的工艺，产品参量较多，每类产品品种实现量产都需要从前端研发重新投入，工艺开发周期长，且量产率较传统半导体生产行业相比更低。

MEMS加工的三大技术：体硅微加工（Bulk Micromachining)、表面微加工(Surface Micromachining)、LIGA工艺（光刻、电铸和模造）

（四）MEMS传感器发展现状和前景

1.市场空间、政策和前景

（1）MEMS市场空间

MEMS 当前主要应用在消费电子、汽车等领域，随着产品的不断成熟，航空航天、医学和工业的应用也逐渐普及。

MEMS 的主要应用领域

2010 年开始在MEMS 麦克风、惯性传感器等带动下，MEMS 市场开始进入快速成长期，从下游应用来看，目前汽车和消费电子是最主要的应用领域，而在2010 年至2015 年期间，汽车的复合年增长率为6.8%，高于消费电子的5.1%CAGR。MEMS 是未来几年增长潜力最大的电子元器件，室内导航、背景识别、动作识别等功能都对MEMS 提出新需求。由于消费电子领域的基础创新较快，MEMS 也成为其重要的创新基础元件，下游应用领域中快速成长的仍然是消费电子领域，2015 年至2020 年的CAGR 为10.9%。自2015 年至2020 年汽车、工业、医疗的CAGR 分别4.3%、7.7%、11.8%。