MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)鏈分析

MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)鏈分析MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)于MEMS傳感器，即感測(cè)元件采用MEMS敏感芯片的傳感器，從產(chǎn)業(yè)鏈角度來(lái)看，各環(huán)節(jié)與通用IC芯片較為相似，一般可分為四個(gè)環(huán)節(jié)：設(shè)計(jì)研發(fā)、晶圓制造、封裝測(cè)試以及系統(tǒng)應(yīng)用。其中，設(shè)計(jì)研發(fā)包括MEMS敏感芯片設(shè)計(jì)和傳感器器件設(shè)計(jì)；晶圓制造為MEMS敏感芯片的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，即晶圓廠商將MEMS敏感芯片進(jìn)行流片制成裸芯片；封裝測(cè)試環(huán)節(jié)則包括芯片級(jí)封裝（即晶圓級(jí)封裝）、器件級(jí)封裝和系統(tǒng)級(jí)封裝（傳感器器件應(yīng)用于終端系統(tǒng)）；系統(tǒng)應(yīng)用為在各個(gè)特定行業(yè)領(lǐng)域的終端應(yīng)用。為滿足差異化的需求，傳感器生產(chǎn)企業(yè)需從傳感器設(shè)計(jì)出發(fā)，確定滿足測(cè)量范圍、精度和穩(wěn)定性的感測(cè)原理，設(shè)計(jì)傳感器的外部形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局，采購(gòu)滿足消費(fèi)級(jí)、工業(yè)級(jí)甚至宇航級(jí)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的電子元器件、結(jié)構(gòu)件和封裝材料等，采用相應(yīng)的傳感器生產(chǎn)制造工藝進(jìn)行器件封裝，同時(shí)進(jìn)行性能檢驗(yàn)測(cè)試和信號(hào)調(diào)理補(bǔ)償，確保產(chǎn)品的輸出滿足下游需求。針對(duì)傳感器感測(cè)元件（應(yīng)用MEMS技術(shù)）的芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造以及芯片封裝三個(gè)環(huán)節(jié)與通用IC芯片的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)一致。傳感器企業(yè)通常會(huì)采購(gòu)已完成芯片封裝的MEMS敏感芯片，或直接采購(gòu)由晶圓廠流片完成的裸芯片而后自行封裝。在通用IC芯片產(chǎn)業(yè)鏈中，存在專(zhuān)門(mén)提供封裝測(cè)試服務(wù)的企業(yè)。而在傳感器產(chǎn)業(yè)鏈中，傳感器制造企業(yè)既負(fù)責(zé)前端的傳感器設(shè)計(jì)，也負(fù)責(zé)后端的傳感器器件封裝，本質(zhì)是自產(chǎn)自銷(xiāo)模式，不存在專(zhuān)門(mén)從事傳感器器件封裝業(yè)務(wù)（即來(lái)料加工模式）的企業(yè)。此外，檢驗(yàn)測(cè)試通常會(huì)伴隨傳感器生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，由于終端需求不同，通常由傳感器企業(yè)自行完成或委托第三方完成，但無(wú)論是否采用MEMS工藝技術(shù)，對(duì)感測(cè)元件、電子元器件、封裝完成的器件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、性能指標(biāo)、可靠性、穩(wěn)定性、精確度等多方面檢驗(yàn)測(cè)試均為必要環(huán)節(jié)。傳感器行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀傳感器技術(shù)與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)并稱(chēng)現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志之一。自21世紀(jì)以來(lái)，傳感器逐漸由傳統(tǒng)型向智能型方向發(fā)展，傳感器市場(chǎng)也日益繁榮。近年來(lái)隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G等前沿科技的不斷發(fā)展，我國(guó)傳感器市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。數(shù)據(jù)顯示，截至2021年我國(guó)傳感器市場(chǎng)規(guī)模約為2975．1億元，同比增長(zhǎng)18．74%；預(yù)計(jì)2022年我國(guó)傳感器市場(chǎng)規(guī)模將突破3400億元。其中2021年我國(guó)智能傳感器市場(chǎng)規(guī)模從2017年的792．8億元上升至1084．2億元。預(yù)計(jì)2022年我國(guó)智能傳感器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)1179．1億元。2021年MEMS行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模由2017年的434億元增長(zhǎng)至838億元。預(yù)計(jì)2022年我國(guó)MEMS行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)1008億元。行業(yè)上下游情況傳感器上游為芯片、電路、電源、不同類(lèi)型的元件等各種原材料；中游是電容式氣壓傳感器、紅外氣體傳感器、圖像傳感器等各種類(lèi)型的傳感器制造；下游則是于消費(fèi)電子、汽車(chē)電子、工業(yè)電子、通信電子等下游應(yīng)用。（一）上游產(chǎn)業(yè)近年來(lái)隨著消費(fèi)電子、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)電子、工業(yè)控制、醫(yī)療電子等市場(chǎng)需求的不斷提升，以及國(guó)家支持政策的不斷提出，我國(guó)集成電路行業(yè)發(fā)展快速。數(shù)據(jù)顯示，2021年我國(guó)集成電路市場(chǎng)規(guī)模由2016年的4336億元增長(zhǎng)至10458億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為19．3%。預(yù)計(jì)2022年我國(guó)集成電路行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)12036億元。電源可將各種形式的能量轉(zhuǎn)換成電能，是各類(lèi)電子設(shè)備的心臟，是電力電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行及電壓調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)。不同的電源具有不同的工作原理和功能，可廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)建設(shè)、科學(xué)研究、國(guó)防建設(shè)等多個(gè)領(lǐng)域。近年來(lái)受益于技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)電氣化程度提高，我國(guó)電源產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。根據(jù)中國(guó)電源學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)，2021年我國(guó)電源行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模由2016年的2056億元增長(zhǎng)至3416億元。預(yù)計(jì)2022年我國(guó)電源行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)3700億元。（二）下游產(chǎn)業(yè)目前我國(guó)傳感器在汽車(chē)電子、工業(yè)制造、網(wǎng)絡(luò)通信、消費(fèi)電子及醫(yī)療電子中應(yīng)用較為廣泛。其中傳感器在汽車(chē)電子領(lǐng)域中占比最高，達(dá)24．2%；其次在工業(yè)制造領(lǐng)域，占比為21．1%，排第二。汽車(chē)電子是用傳感器、微處理器、執(zhí)行器、數(shù)十甚至上百個(gè)及其零部件組成的電控系統(tǒng)，是車(chē)體汽車(chē)電子控制裝置和車(chē)載汽車(chē)電子控制裝置的總稱(chēng)，主要是提高汽車(chē)的安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性和娛樂(lè)性。近年來(lái)隨著汽車(chē)智能化和電動(dòng)化趨勢(shì)的影響以及政策的推動(dòng)，汽車(chē)電子廣泛應(yīng)用于汽車(chē)各種領(lǐng)域中，使得我國(guó)汽車(chē)電子市場(chǎng)的快速成長(zhǎng)，滲透率不斷提升。有相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2020年我國(guó)后倒車(chē)?yán)走_(dá)滲透率為86．25%，中控屏幕滲透率為85．57%，駐車(chē)影像系統(tǒng)滲透率為78．50%，巡航系統(tǒng)滲透率為72．58%，前倒車(chē)?yán)走_(dá)的滲透率為37．46%，倒車(chē)車(chē)側(cè)預(yù)警系統(tǒng)的滲透率為13．54%，并線輔助的滲透率為20．79%。同時(shí)占整車(chē)的比重快速增長(zhǎng)。2020年我國(guó)汽車(chē)電子占整車(chē)的比重從1980年的10%增長(zhǎng)到了34．32%。預(yù)計(jì)在互聯(lián)網(wǎng)、娛樂(lè)、節(jié)能、安全四大趨勢(shì)的驅(qū)動(dòng)下，汽車(chē)電子化水平將持續(xù)增長(zhǎng)，到2030年汽車(chē)電子占整車(chē)制造成本的比重將接近50%。隨著滲透率不斷提升，我國(guó)汽車(chē)電子市場(chǎng)規(guī)模也保持穩(wěn)定增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。數(shù)據(jù)顯示，2021年我國(guó)汽車(chē)電子市場(chǎng)規(guī)模達(dá)1104億美元，同比增長(zhǎng)7．3%。其中動(dòng)力控制系統(tǒng)占比最多，占整體市場(chǎng)的28．7%；其次為底盤(pán)與安全控制系統(tǒng)，占比為26．7%。近年來(lái)，隨著我國(guó)各級(jí)政府高度重視不斷重視通信行業(yè)發(fā)展，我國(guó)通信行業(yè)發(fā)展較為迅速。進(jìn)入2021年，進(jìn)一步推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)和數(shù)字中國(guó)建設(shè)，5G和千兆光網(wǎng)等新型信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)覆蓋和應(yīng)用普及全面加速，行業(yè)發(fā)展質(zhì)量和增長(zhǎng)水平進(jìn)一步提升。數(shù)據(jù)顯示，2021年電信業(yè)務(wù)收入累計(jì)完成1．47萬(wàn)億元，比上年增長(zhǎng)8．0%，增速同比提高4．1個(gè)百分點(diǎn)。磁傳感器綜述傳感器是將現(xiàn)實(shí)世界的信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字世界信號(hào)的裝置，是數(shù)字世界信號(hào)處理的起點(diǎn)。一個(gè)完整的傳感器由前端的敏感元件和后端的信號(hào)調(diào)理ASIC芯片構(gòu)成，由于敏感元件存在非線性或受溫度影響較大等特點(diǎn)，需要信號(hào)調(diào)理ASIC芯片對(duì)敏感元件輸出的電信號(hào)進(jìn)行調(diào)理。按照工作原理，傳感器主要可分為MEMS、磁、化學(xué)、溫度四大類(lèi)。磁傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，對(duì)位置、速度、電流、通斷等變量進(jìn)行檢測(cè)的傳感器元件。按照技術(shù)類(lèi)型，磁傳感器可以分為霍爾、AMR、GMR、TMR等類(lèi)型。其中霍爾傳感器利用霍爾效應(yīng)對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，通常由一塊薄的矩形p型半導(dǎo)體材料（如GaAs、InSb等）組成。AMR傳感器利用磁阻元件電阻隨磁場(chǎng)變化的原理，以檢測(cè)磁場(chǎng)方向的變化。GMR的原理基于電子自旋，利用一系列由不同磁性和非磁性材料組成的超薄層，創(chuàng)造出阻值隨磁場(chǎng)方向連續(xù)變化的傳感器件。TMR傳感器則利用隧道磁阻效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電阻隨磁場(chǎng)方向變化的傳感器件。目前汽車(chē)上應(yīng)用的磁傳感器大多為霍爾傳感器。中國(guó)傳感器行業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀目前中國(guó)傳感器行業(yè)技術(shù)水平在全球范圍內(nèi)處于中上水平。在加速傳感器、陀螺儀、指南針、氣壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等傳感器領(lǐng)域，中國(guó)傳感器行業(yè)均有自主研發(fā)能力。在高端傳感器領(lǐng)域，中國(guó)傳感器行業(yè)目前在全球范圍內(nèi)處于領(lǐng)先地位。在生物傳感器、化學(xué)傳感器、納米傳感器等領(lǐng)域，中國(guó)傳感器行業(yè)目前處于起步階段?？偟膩?lái)說(shuō)，中國(guó)傳感器行業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀較好，有較大的發(fā)展?jié)摿ΑＶ悄軅鞲衅鲊?guó)產(chǎn)化率穩(wěn)步提升我國(guó)國(guó)內(nèi)廠商智能傳感器總產(chǎn)值占比從2016年的13%快速提升到2020年的31%，顯著高于行業(yè)增速，未來(lái)隨著國(guó)內(nèi)廠商技術(shù)持續(xù)迭代、產(chǎn)品線進(jìn)一步豐富、市場(chǎng)認(rèn)知度持續(xù)提升，智能傳感器市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)化率有望進(jìn)一步提高。磁傳感器芯片產(chǎn)業(yè)鏈從產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，磁傳感器芯片競(jìng)爭(zhēng)格局十分集中，全球5家芯片供應(yīng)商Allegro、TDK、Melexis、Infineon、NXP幾乎壟斷市場(chǎng)；相比較而言，全球汽車(chē)磁傳感器供應(yīng)商相對(duì)分散，Bosch、Delphi、Conti、Denso等眾多Tier1均有相應(yīng)產(chǎn)品系列，與具體應(yīng)用的汽車(chē)電子系統(tǒng)為OEM統(tǒng)一配套。從市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看，根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2021年全球磁傳感器市場(chǎng)規(guī)模約26億美元，預(yù)計(jì)到2027年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到4455億美元，20212027年CAGR為9%。從下游應(yīng)用需求來(lái)看，位置傳感器和速度傳感器是磁傳感器主要兩大應(yīng)用