MEMS为何开始火热？

随着歌尔微IPO申请过会，国内MEMS又迎来了一波热潮。作为唯一上榜全球MEMS厂商十强的中国企业，歌尔微的上市让人们将目光再次注视向这个领域——MEMS。

MEMS的高门槛

MEMS技术于1980年代发明，是一种利用硅基半导体制造工艺制造微型机械电子系统的技术，最早在汽车和军工领域有部分应用，主要产品包括MEMS传感器和MEMS执行器。

MEMS第一轮商业化浪潮始于20世纪70年代末80年代初，当时用大型蚀刻硅片结构和背蚀刻膜片制作压力传感器。由于薄硅片振动膜在压力下变形，会影响其表面的压敏电阻走线，这种变化可以把压力转换成电信号。后来的电路则包括电容感应移动质量加速计，用于触发汽车安全气囊和定位陀螺仪。

第二轮商业化出现于20世纪90年代，主要围绕着PC和信息技术的兴起。TI公司根据静电驱动斜微镜阵列推出了投影仪，而热式喷墨打印头现在仍然大行其道。

第三轮商业化可以说出现于世纪之交，微光学器件通过全光开关及相关器件而成为光纤通讯的补充。尽管该市场现在萧条，但微光学器件从长期看来将是MEMS一个增长强劲的领域。

推动第四轮商业化的其它应用包括一些面向射频无源元件、在硅片上制作的音频、生物和神经元探针，以及所谓的＂片上实验室＂生化药品开发系统和微型药品输送系统的静态和移动器件。

与大规模集成电路产品均采用标准的CMOS生产工艺不同，MEMS传感器芯片本质上是在硅片上制造极微小化机械系统和集成电路的集合体。并且，与芯片不同的是MEMS传感器需要感知不同的环境参数，因此也没有统一的封装标准。

MEMS传感器具有非常强的工艺特征，三维制造工艺与集成电路的二维制造工艺相差甚大，这也是国家十四五规划中明确将MEMS特殊工艺的突破纳入其中的重要原因。

由于MEMS传感的高门槛，全球MEMS龙头厂商排名在过去的十多年中基本没有发生太大的变化。博世和博通是MEMS的领导者，其业务和增长都非常出色。2022年全球MEMS厂商的排名前五分别是：博世、博通、Qorvo、意法半导体、高通。

总体来看，在MEMS领域，我国国内供给能力不足，特别是高端产品几乎全靠进口补给，80％的芯片依赖国外。国内MEMS传感器厂商整体规模不大，除歌尔微与瑞声年营收在1亿美元以上，美新半导体、美泰科技、芯奥微等本土MEMS传感器厂商年营收均在6000万美元以下，整体规模较小。

在Yole发布的2022年的排名中，中国只有4家MEMS企业进入榜单，除去前文提到的歌尔微（第8），其余是三家分别是：瑞声科技（第21）、Silex（第27）、高德红外（第29）。

MEMS开始火热

MEMS最早是用在汽车上的压力传感器，后来用在血压计。到了2003年，MEMS麦克风开始出货，后来频滤波器、加速度传感器、陀螺仪、湿度传感器、光学传感器、射频天线等越来越多，以智能手机为代表的消费电子产品引领了MEMS传感器的大规模商业化应用。

在各种不同类型的MEMS传感器中，MEMS传感器的占比和排名一直在变化中，如果说最早是压力传感器是绝对的老大，之后惯性MEMS传感器、射频MEMS传感器的市占率将其超过。

随着音频技术变得无处不在，MEMS麦克风市场开始再次火热起来。据Yole统计，MEMS麦克风是是MEMS市场2020年至2026年间增长率第二高的组件。MEMS麦克风是智能手机的标准配置，一些高端智能手机甚至使用3～4颗MEMS麦克风，此外一台智能音箱的MEMS麦克风搭载量可达2～8颗，一副TWS耳机的MEMS麦克风数量则达4～6颗，为MEMS麦克风市场带来强劲增长动力。

预计该市场在2020年至2026年间将有10．5％的复合年增长率，从14亿美元增加到25亿美元。

当MEMS麦克风在智能手机中广泛普及之后，似乎剩有三个玩家Knowles、Goertek和AAC，主导MEMS麦克风的领域。但现在，国内主要MEMS企业歌尔微、瑞声科技、敏芯股份的主营产品均为MEMS麦克风，并且合计市场份额已经达到48％，几乎占据MEMS麦克风全球市场的半壁江山。

于2017年成立的歌尔微，作为国内新晋的独角兽企业，在经历了从歌尔集团成功拆分，并进行多轮增资后，本月已经成功过会IPO。凭借歌尔集团这一座有力靠山，歌尔微在MEMS声学传感器领域发展迅速。

根据招股说明书，歌尔微MEMS声学传感器在2020年的市场份额就达到了32％，首次超过楼氏位居全球第一。在2018年－2021年上半年期间，公司90％左右的收入都是由MEMS声学传感器贡献。

本月歌尔微的成功过会无疑证明了MEMS麦克风的火热情况。

中国MEMS突破之道

中国MEMS产业起步并不比国外晚很多，从设计、制造和封装三个环节来看，现有的技术条件已初步形成MEMS设计、加工、封装、测试的一条龙体系，为保证我国MEMS技术的进一步发展提供了较好的平台。

然而，由于历史原因造成的条块分割、力量分散，再加上投入严重不足，尽管已有不少成果，但在质量、性能价格比及商品化等方面与国外差距还是很大。目前我国MEMS行业整体呈现中低端产品竞争激烈、高端产品竞争中没有竞争力的局面，产业档次偏低、企业规模较小、技术创新基础较弱、同质化较为严重。

哪怕是国内MEMS排名第一的歌尔微，其自己具备芯片研发能力，部分产品中也使用了公司自研的芯片，但产品中大量使用的仍然是英飞凌的芯片，自研芯片在公司产品中的占比并不高。据统计，2021年上半年期间，歌尔微搭载自研芯片的MEMS声学传感器出货量为0．99亿颗，占其MEMS声学传感器出货量的比例仅为11．73％。

MEMS的技术研发需要比较长时间的投入，一款传感器的研发一般需6－8年，加之测试、导入产业链的时间，一般需要接近二十年。再加上产品的价格并不与产品的重要性或者开发难度成正比，导致中国MEMS企业无法在价格战中获利。

由于MEMS的特点，技术的核心点不仅仅在于芯片的设计端，工艺的可实现性也极其重要。

对于国内企业来说，更难的是坚持全产业链研发。只有结合工艺端的技术和资产投入，才能建立起足够高的壁垒，而这个壁垒远比一般的IC Design House要高的多。

敏芯股份董事长李刚曾表示：“因为IC的制造工艺标准化程度高，设计公司只能通过设计和产品定义保持1－2年的领先地位，而坚持全产业链研发的MEMS公司，如果采取了Fab－Light的模式，往往能获得长达5－6年甚至更长时间的领先期。”因此，对于国内MEMS企业来说，全产业链的长期坚持极为重要。

经过十余年发展，我国在MEMS产业链本地化方面有了长足的进步和积累。国内诸多高效和科研院所在MEMS传感器前沿领域有深厚积累。上海微技术工研院在2017年，成功通线国内首条8吋“超越摩尔”研发中试线；2016年，中科院微电子所建立了MEMS研发平台，其8吋MEMS中试线工艺稳定性达到98％。

2021年，江苏奥力威传感高科股份有限公司与清华大学研发团队合作建设汽车传感器智能化生产线前期工作快速推进，开发可应用于新能源汽车领域的MEMS（微机电系统）压力传感器。

国内企业也在不断探索前行。歌尔集团、瑞声科技、敏芯股份、四方光电、睿创微纳等也在多年的发展中，逐渐找到属于自己的发展定位。

瑞声科技在设计和大批量高精密制造方面有近三十年经验，在微型声学、触觉、MEMS麦克风领域，分别被工信部认定为我国制造业单项冠军示范企业。现已成为全球领先的同行、IT及消费电子市场微型元器件整体方案供货商。

敏芯作为中国最早成立的MEMS研发公司之一，现已拥有完整的芯片设计、晶圆制造、封装与测试等全产业链的自主研发设计能力，凭借完全自主设计的MEMS芯片与ASIC芯片成功打破了国外厂商长期垄断的格局。

总结

MEMS火热的同时，也带来了价格压力的不断激增。IC Insights曾给出过一组统计数据，MEMS产品的平均售价逐年下滑，2007年为2．57美元，2012年为1．24美元，2017年为0．97美元，2022年降为0．88美元。实际上，某些MEMS（例如惯性，麦克风等）的价格已经低至0．1－0．2美元。

市场竞争带来的压力加上周期下行的悲观情绪，低廉的价格驱动MEMS厂商去寻找成本压力较小的市场。从国际大厂的经验来看，MEMS成为主营业务并非易事。在这个中国尚需要进口80％以上高端产品的领域，欢呼过后如何走下去是企业需要思考的问题。

原文标题:MEMS为何开始火热？