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10年風云,MEMS霸主易主!中國力量正在重塑這一傳感器賽道!

傳感器專家網(wǎng) ? 來源:林雪萍 ? 作者:林雪萍 ? 2023-07-26 16:54 ? 次閱讀
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MEMS傳感器乃至整個半導體產(chǎn)業(yè)重要的技術(shù)分支,目前正處于第三次產(chǎn)業(yè)浪潮的爆發(fā)期,方興未艾,中國及全球MEMS產(chǎn)業(yè)風云變幻,新舊企業(yè)起起落落,MEMS霸主幾經(jīng)易主,產(chǎn)業(yè)并購無數(shù)。

本文為我們講述了十年來全球MEMS產(chǎn)業(yè)的歷史:博世稱雄的歷程,博通被收購后變身全球MEMS第二,德州儀器TI增長乏力,惠普戰(zhàn)略失誤出售測量部門后成就今天的博通,ST意法半導體曾用MEMS傳感器幫助東芝推出“防撞數(shù)據(jù)保護”筆記本;MEMS市場過去10年最大的變化和市場;國內(nèi)最大的兩家變送器,靠的都是美國傳感器;中國MEMS慣性傳感器龍頭美新從美股私有化后被分拆的歷史;歌爾瑞聲敏芯美新西人馬通用微等中國MEMS力量正在急速崛起……

文末提出了關(guān)于MEMS產(chǎn)業(yè)的疑問:未來,改變當今MEMS格局的市場在哪里?

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原文作者:林雪萍 | 北京聯(lián)訊動力咨詢有限公司總經(jīng)理,天津大學精儀學院兼職教授

(注:本文有部分刪減)

人的行為,正在被全方位跟蹤。手機、腕表、體重計、可穿戴設備等這些產(chǎn)品的背后,都有著不起眼的智能顆粒,可以全天候、全空間地識別人的行為狀態(tài),一絲不差地記錄著消費者習慣和邏輯內(nèi)涵,它們甚至比人本身還了解自己。

這個智能顆粒,就是一種叫做MEMS傳感器。它一半是芯片,一半是機械,就像是全芯片武裝的微型機甲戰(zhàn)士,深刻改變了人與大自然交互的局面。它令人耳目一新的地方在于:這是第一款超越人類感官的傳感器。

智能手機中,就藏著這個奧秘。早在2012年的iPhone 5,就采用了4個MEMS傳感器。而最近五年越來越風靡的真無線耳機TWS,背后都是MEMS的貢獻。

而這個領(lǐng)域供應商的江湖,基本算是波瀾不驚。三十家企業(yè),可以占據(jù)整體銷售額的90%。它們基本都是榜單上的老面孔,半機械加上半芯片,進行著賽道上的較量。

全球MEMS市場風云變幻,雙雄爭霸,韓國缺席,中國力量崛起

全球MEMS收入在2020年達到1000多億元的市場。江湖上還是老面孔多。但十年前的王者HP,已經(jīng)從第一名跑到后面去了,而博通則異軍突起。一沉一浮,背后就是桌面計算機時代,向移動互聯(lián)網(wǎng)的全面轉(zhuǎn)身。

打印機銷量下降,而打印機噴墨所需要的MEMS傳感器就繼續(xù)下滑,而智能手機的射頻傳感器的市場則急劇放大,這使得博通這樣的供應商想不掙錢都不容易。

整體而言,這是一個無聊的江湖。驚喜并不多。芯片行業(yè),都在指向大整合。但MEMS傳感器則是一個另類,它拒絕了選擇寡頭壟斷的形態(tài),而是維持著多元競爭的局面。

它大概呈現(xiàn)了兩個大哥帶20多個小弟的局面。博通和博世是雙雄大戰(zhàn),各自以近100億人民幣的收入領(lǐng)先于行業(yè);緊隨其后的是,腰斬一半,大概在50億元的中級選手依次向下。他們就像鋼琴的按鍵一樣,連續(xù)而均勻地從高音區(qū)排到低音區(qū)。5億元人民幣的營收,差不多就可以進入全球Top30名單內(nèi)。

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▲2022年MEMS Top30企業(yè)名單,來源:Yole

MEMS傳感器格局基本跟隨了半導體產(chǎn)業(yè)的腳步,最強的依然是美國,占據(jù)大半壁江山。歐洲以大牌廠家如博世、意法、恩智浦等占據(jù)一席之地,日本以多品牌而獨具特色。韓國則意外缺席,而中國靠真無線耳機的麥克風而占據(jù)兩席位置。

博世博通兩家獨大,但挑戰(zhàn)者眾多

全球MEMS傳感器中,博通和博世兩家獨大的原因。

但二者領(lǐng)先的原因,則各有不同。

博世多年來一直幾乎不離榜首,它最厲害的地方,就在于在應用市場能夠腳踩多只船。

它在消費和汽車市場的表現(xiàn)過于強勁,每輛新車平均包含5個博世MEMS,而全球一半的智能手機至少包含1個博世MEMS。

跟其他廠家多元化的策略不同,博世在這個領(lǐng)域,只提供MEMS傳感器而不提供產(chǎn)品(例如瑞聲在2020年雖然有170億元的收入,但絕大部分都是由耳機而非傳感器貢獻的)。這也讓博世在MEMS業(yè)務上的成功格外耀眼。

博世MEMS傳感器的麻煩,在于有一堆的騷擾者,就像是被一群小髭狗盯上的獅子。如意法半導體,在消費市場上直接競爭的是同類型的設備,但它在汽車市場并不活躍;恩智浦倒是擁有可以競爭的傳感器,但也只是在汽車領(lǐng)域吃得開。而博世同時占住了消費電子和汽車領(lǐng)域,還沒有任何一家擁有這樣的實力。

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博通本是外來戶。雖然它是芯片巨頭,但在2016年以前,它在榜單上啥位置都沒有。2016年一家MEMS射頻傳感器收購了博通,并將新公司繼續(xù)命名為博通(準確應該叫做新博通)。這使得2016年排行榜上,亞軍位置就變成了博通,而第二年就成為全球最大的MEMS廠家。

這種驚人的市場驅(qū)動力是來自智能手機。4G手機開始普及的移動互聯(lián)網(wǎng),大大提高了這種傳感器的需求量。智能手機,重寫了MEMS的產(chǎn)業(yè)格局。意法半導體ST和美國德州TI這些昔日Top3的廠家,就是被智能手機粗魯?shù)赝妻胶竺妗?/p>

博通的煩惱,是孤獨而犀利的。因為,它正在被一個有著更強加速度的獵豹所追逐。這個獵豹就是美國Qorvo。在射頻-MEMS領(lǐng)域,這兩家公司都是同一設備類型的強者。在2016年全球前三十名MEMS公司排名中,Qorvo就已經(jīng)開始呈現(xiàn)了驚人的加速度。

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10年風云,昔日MEMS霸主的落寞

十年前,德州儀器TI和惠普HP占據(jù)了頭把交椅。

十年來,最無奈的應該屬于德州儀器TI。它的MEMS產(chǎn)品營收一直保持在8億美元的水平。由于原有的產(chǎn)品已經(jīng)飽和,因此銷售額增長乏力,TI不得不苦等新市場的成熟。而3D手勢識別、汽車平視頭盔HUD或智能照明等應用,對TI的產(chǎn)品尚沒有形成明顯的啟動。這些都是TI的尷尬之處。它的翻身仗還是要靠車載市場的激光雷達了。

HP是蒼茫夜色下的遲暮英雄。當年它將測量部分從計算機部門分拆后出售,顯然是對于未來的一個誤判。這個被出售的部門,最后逐漸演化形成了MEMS傳感器的全球老大博通。

HP當年的出售,似乎是出賣了靈魂。HP高層當時以為只有一個賽道,而個人電腦與打印機家庭裝是王者之道。

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彼時的德州儀器TI,也呈現(xiàn)了老態(tài)龍鐘的步伐,它的數(shù)字處理器沒能搭上液晶LCD平板電視的快船。排名第一是兩個老年人的競爭,但時代已經(jīng)翻篇了。家庭打印機的數(shù)量越來越少了。人們開始使用智能手機和平板電腦,而不是打印大量文檔。

這期間,金山WPS軟件沒有在桌面市場站穩(wěn)腳跟,但卻在手機閱讀頁面大展身手。WPS能夠曲線崛起的原因,就是惠普正面跌落的殺手。打印機銷量下降,噴墨頭的需求就會受影響。同樣日本佳能和愛普生的傳感器業(yè)務,同樣受到打印機沒落的拖累,頗有同病相憐的意思。大浪之下,下沉的往往不是一家,而是昔日所有的競爭對手,齊齊翻船。

混戰(zhàn):沒有一種設備能真正改變MEMS格局

意法半導體ST的MEMS業(yè)務,曾經(jīng)有著輝煌的歷史。當年在東芝推出的“防撞數(shù)據(jù)保護”筆記本,一時驚艷。當筆記本處于跌落狀態(tài)的時候,MEMS就自動感知和啟動,關(guān)閉數(shù)據(jù)硬盤,從而有效保護數(shù)據(jù)。

這是ST替東芝以及隨后跟進的IBM筆記本所研制的一種場景(該故事被筆者作為“長臂灰度創(chuàng)新”,在《灰度創(chuàng)新》這本書有描述)?,F(xiàn)在,雖然它也一直難以在汽車和工業(yè)MEMS市場有所斬獲,但依然有著一個強大的后臺,蘋果是其最重要的客戶。作為唯一大客戶,這讓它一直處于警惕的狀態(tài)。

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Qorvo目前排在第五位,在華為高端手機中,不可缺少的芯片名單就有這個公司。作為一家射頻廠商,它真的是一只初生牛犢,這幾年狂飆猛進。Qorvo是在2015 年,由兩家RF解決方案供應商合并而成,也是有著強烈的國防軍工背景。隨后,趕上了射頻傳感器的大發(fā)展。

Qorvo成立后,進行了多次并購,來擴大其產(chǎn)品線。Qorvo凌厲的攻勢,注定要給博通這樣的冠軍帶來很多麻煩。

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剩下的就是兄弟混戰(zhàn)。英飛凌、森薩塔Sensata、日本電裝Denso、安費諾、和邁來芯Melexis等專注于汽車類市場,Alps以及日本旭化成AKM、索尼、村田則主要服務于消費類市場,松下重在工業(yè)領(lǐng)域,霍尼韋爾在工業(yè)和航天軍工。而泰科TE恩智浦NXP在多個市場都有涉足,由于多次收購,泰科的多元化能力大幅度增強。

MEMS市場在過去10多年,最大的變化是來自智能手機和關(guān)聯(lián)產(chǎn)品如智能耳機。除此之外,還沒有任何一種設備,能夠真正改變MEMS的市場內(nèi)格局。出乎意外的是,汽車電子雖然崛起,但并沒有為這個市場增加新的面孔。而增強現(xiàn)實AR等雷聲大雨點小,讓人不得不表示失望。

殘酷的市場:MEMS獨立廠商市場潛力巨大被不斷并購

日本電氣化學公司TDK,一直就是電子原材料和元器件的先鋒。作為昔日錄音機磁帶和電腦磁盤的王者,它現(xiàn)在專注在各種電容器以及傳感器系統(tǒng)。旗下有多個不同品牌。

2015年前后TDK對于MEMS業(yè)務,可以說是用恍然大悟的信念和老房子著火的決心,一口氣連續(xù)吃下三個公司。成為日本近十個MEMS廠家中的頭牌,力壓松下、電裝和旭化成。值得關(guān)注的是TDK收購的這兩家,分別是在全球第三和第四家上市的MEMS公司。

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而另外一家上市MEMS公司美新,是華人一手創(chuàng)辦,2009年成為第一家美國上市之后,本是前途光明,但卻成為急吼吼的資本犧牲品。2012年由于連續(xù)虧損,它被IDG資本相中,完成私有化。隨后,IDG開始證明自己就是傳說中的辣手摧花,MEMS主業(yè)被稀釋。

在一系列的拯救、傳鼓接花再傳鼓之后,如今的美新已經(jīng)被拆成三個公司。而目標則只有一個,那就是迫不及待地上市,最后這次努力的目的地,就是科創(chuàng)板。急功近利的資本,讓好學生本來優(yōu)良的履歷本加上了很多小叉叉。江山似有,容顏不再。

MEMS賽道異軍突起的中國力量

傳感器是中國制造的超級短板。令人感慨的是,這塊市場至今缺乏足夠的重視。但在所有的傳感器類別中,MEMS傳感器算是發(fā)展突出的,它抓住了智能手機麥克風的機會。

MEMS麥克風是近二十年來最耀眼的明星。在2002年樓氏電子量產(chǎn)第一顆MEMS麥克風,中國的瑞聲和歌爾也緊隨其后,其他機會則留給了英飛凌、TDK、NJRC等。

中國廠家在MEMS領(lǐng)域取得了令人矚目的突破,包括智能手機和可穿戴設備的麥克風,已經(jīng)具備在全球市場上與樓氏競爭的潛力。

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2013年樓氏達到了30億元人民幣的收入,然后它就像被跳進了一個孫悟空的魔力圓圈,再也沒有能跳出來,直到如今。

也就是在這一年,樓氏電子對歌爾發(fā)起知識產(chǎn)權(quán)調(diào)查,就是從封裝專利開始;而歌爾也迅速反擊,一年之后,雙方不僅握手言和,而且締結(jié)了進一步的商務合作關(guān)系。

中國低成本制造的優(yōu)勢,已經(jīng)被證明是一種強大的核心競爭力,這是國外企業(yè)也望塵莫及的地方。

瑞聲和歌爾已經(jīng)證明了追趕成熟市場模式的可行性。在這個真無線TWS耳機高達1500億的市場,中國第二波的挑戰(zhàn)者已經(jīng)開始入場。

既有2020年上市的蘇州敏芯,2020年收入達到了3.3億,也有新銳力量福建西人馬,后者在今年5月剛剛推出MEMS麥克風新品,作為國內(nèi)采用垂直制造IDM模式經(jīng)營的一家傳感器企業(yè),這家公司的創(chuàng)新力很值得期待。

而剛剛?cè)谫Y完畢的通用微GEMES公司,也在躍躍欲試。其設計的高端產(chǎn)品,將委托全球第二大MEMS代工廠——賽微電子旗下的瑞典Silex,后者是中國傳感器領(lǐng)域少見的一次并購。

未來,MEMS的市場在哪里?MEMS時鐘?MEMS揚聲器?

想弄清楚MEMS未來的格局,并不容易。作為一個元器件,它無法自己發(fā)力,只能依賴智能產(chǎn)品的發(fā)展。

美國TE公司則通過并購,把握住自己的命運。作為年收入為130億美元全球最大的傳感器和連接器公司,在消費品、工業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域等都有不俗的表現(xiàn)。2019年它收購了德國FirstSensor,這是化工行業(yè)變壓器最重要的傳感器。而國內(nèi)最重要的變送器制造商重慶川儀,一直使用的該品牌的傳感器。

另外一家變送器制造商,則是北京遠東羅斯蒙特,這是美國艾默生旗下的公司。這意味著,國內(nèi)最大的兩家變送器,靠的都是美國傳感器。命門的鑰匙,都放在美國人口袋里。這個舉動,極大地刺激了中國儀表制造商。

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很多新興市場等待MEMS傳感器。例如無人機,結(jié)合衛(wèi)星導航是一個新的興奮點。電子煙也是一個新興市場。數(shù)字差壓MEMS傳感器,可以實現(xiàn)電子開關(guān)的氣流檢測,這一方面合肥微納、歌爾、蘇州敏芯和上海矽睿等都有布局。

還有MEMS時鐘領(lǐng)域。領(lǐng)導者是美國SiTime公司,高達90%的市場占有率。作為一種全硅振蕩器,它以高性能和低成本,全面取代傳統(tǒng)石英振蕩器產(chǎn)品。

我們需要這樣的計時來干什么?汽車已經(jīng)證明了自己就是一臺四輪超級計算機。而多樣化的電子裝置,決定了必須有步調(diào)一致的心跳系統(tǒng)。一輛汽車需要多達70個計時設備,大家耳熟能詳?shù)腉PS和倒車攝像頭之類的計時設備,其實都只是微不足道的刻度。

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自動駕駛汽車需要的精確計時,時間需要保持在十億分之一秒?;蛘咴傧胂耄_芬奇手術(shù)刀在進行手術(shù)的時候,400多個傳感器需要有驚人的一致性。這些,就是MEMS時鐘驚心動魄的那一刻。而Sitime就在這些人類無法觸及的時間刻度里,尋找著自己的市場空間。

MEMS新品就像是田地里漫流的水流,它不斷尋找著最小阻力的方向前進。既然在麥克風領(lǐng)域,已經(jīng)有諸多公司,如TDK、英飛凌等,不斷發(fā)布適用于此類語音應用的新型數(shù)字MEMS麥克風。

而下一步的突破,則就是音箱。在過去的幾年里,好幾家開發(fā)基于MEMS的微音箱,正在試圖改變這項回響已久的古老技術(shù)。也許音箱老品牌博士Bose也該發(fā)抖了。音箱會不會被這些新興的技術(shù),掀翻呢?反正耳機已經(jīng)被干倒了。

全球頂級的音頻巨頭、傳統(tǒng)四大HiFi品牌之首——森海塞爾的消費者業(yè)務部門,就在五月被出售。收購價格16億元,可是它在2020年營收為20億元??梢哉f,幾乎就是倒貼錢賣出去了,它就是倒在了全保真耳機TWS的刀下。

汽車電氣化給MEMS產(chǎn)業(yè)帶來的是矛盾的消息。好消息是,電氣化、自動駕駛為MEMS帶來了更大的蛋糕。對于包含內(nèi)燃機的混合動力汽車HEV,好消息繼續(xù),畢竟發(fā)動機需要使用多個壓力傳感器

但是對于純電動車,由于沒有內(nèi)燃機,也沒有了對動力傳動系統(tǒng)傳感器的需求。而汽車動力傳動系統(tǒng)占據(jù)了MEMS壓力傳感器總需求量的51%。這意味著領(lǐng)頭羊,如博世、英飛凌和日本電裝,都必須提前剎車換道。

結(jié)語:改變當今MEMS格局的市場在哪里?

即使如此,MEMS傳感器仍然是一種預言,萬物有眼,劇透未來。MEMS廠家的一舉一動,就像是一本關(guān)于未來產(chǎn)品的參考書,預示著各種可能的智能之路。

未來,改變當今MEMS格局的市場在哪里?

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審核編輯 黃宇

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    成立15<b class='flag-5'>年</b>,鑫精誠這家深圳<b class='flag-5'>傳感器</b>公司獲億元天使融資(六維力<b class='flag-5'>傳感器</b>這條<b class='flag-5'>賽道</b>真火)

    分鐘了解MEMS技術(shù)的前世今生 #MEMS技術(shù) #華芯邦 #MEMS傳感器 #

    MEMS傳感器
    孔科微電子
    發(fā)布于 :2025年01月20日 17:01:09

    現(xiàn)場直擊CES2025:世界舞臺上的中國力量

    在CES 2025國際消費電子展上,安波福中國團隊向世界展示了系列來自中國的尖端技術(shù)和本土化解決方案,讓中國力量成為全球矚目的焦點。這些技術(shù)不僅展示了安波福深厚的研發(fā)實力,更彰顯了
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    現(xiàn)場直擊CES2025:世界舞臺上的<b class='flag-5'>中國力量</b>

    為什么講MEMS替代傳統(tǒng)傳感器是大勢所趨?

    ? 傳感器技術(shù)作為信息獲取的關(guān)鍵環(huán)節(jié),正經(jīng)歷著前所未有的變革。其中,MEMS(微機電系統(tǒng))傳感器作為新興技術(shù)的代表,正逐漸替代傳統(tǒng)傳感器,成為推動科技進步和產(chǎn)業(yè)升級的重要
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    盤點5種應用最廣MEMS傳感器

    ? MEMS(Micro-Electro-Mechanical System,微電子機械系統(tǒng))傳感器作為連接物理世界與數(shù)字世界的橋梁,正在各個行業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。從消費電子到汽車電子,從
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    mems傳感器是什么意思_mems傳感器原理是什么

    MEMS傳感器種微型電子機械系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical Systems)傳感器,它將傳感器和微機電系統(tǒng)集成在
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