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)鏈對于MEMS傳感器，即感測元件采用MEMS敏感芯片的傳感器，從產(chǎn)業(yè)鏈角度來看，各環(huán)節(jié)與通用IC芯片較為相似，一般可分為四個環(huán)節(jié)：設(shè)計研發(fā)、晶圓制造、封裝測試以及系統(tǒng)應(yīng)用。其中，設(shè)計研發(fā)包括MEMS敏感芯片設(shè)計和傳感器器件設(shè)計；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敏感芯片進行流片制成裸芯片；封裝測試環(huán)節(jié)則包括芯片級封裝（即晶圓級封裝）、器件級封裝和系統(tǒng)級封裝（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)計出發(fā)，確定滿足測量范圍、精度和穩(wěn)定性的感測原理，設(shè)計傳感器的外部形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局，采購滿足消費級、工業(yè)級甚至宇航級產(chǎn)品標準的電子元器件、結(jié)構(gòu)件和封裝材料等，采用相應(yīng)的傳感器生產(chǎn)制造工藝進行器件封裝，同時進行性能檢驗測試和信號調(diào)理補償，確保產(chǎn)品的輸出滿足下游需求。針對傳感器感測元件（應(yīng)用MEMS技術(shù)）的芯片設(shè)計、晶圓制造以及芯片封裝三個環(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)通常會采購已完成芯片封裝的MEMS敏感芯片，或直接采購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，存在專門提供封裝測試服務(wù)的企業(yè)。而在傳感器產(chǎn)業(yè)鏈中，傳感器制造企業(yè)既負責前端的傳感器設(shè)計，也負責后端的傳感器器件封裝，本質(zhì)是自產(chǎn)自銷模式，不存在專門從事傳感器器件封裝業(yè)務(wù)（即來料加工模式）的企業(yè)。此外，檢驗測試通常會伴隨傳感器生產(chǎn)的各個環(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，但無論是否采用MEMS工藝技術(shù)，對感測元件、電子元器件、封裝完成的器件的結(jié)構(gòu)強度、性能指標、可靠性、穩(wěn)定性、精確度等多方面檢驗測試均為必要環(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)、計算機技術(shù)并稱現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱，是當代科學技術(shù)發(fā)展的重要標志之一。自21世紀以來，傳感器逐漸由傳統(tǒng)型向智能型方向發(fā)展，傳感器市場也日益繁榮。近年來隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G等前沿科技的不斷發(fā)展，我國傳感器市場規(guī)模不斷擴大。數(shù)據(jù)顯示，截至2021年我國傳感器市場規(guī)模約為2975．1億元，同比增長18．74%；預(yù)計2022年我國傳感器市場規(guī)模將突破3400億元。其中2021年我國智能傳感器市場規(guī)模從2017年的792．8億元上升至1084．2億元。預(yù)計2022年我國智能傳感器行業(yè)市場規(guī)模將達1179．1億元。2021年MEMS行業(yè)市場規(guī)模由2017年的434億元增長至838億元。預(yù)計2022年我國MEMS行業(yè)市場規(guī)模將達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型的傳感器制造；下游則是于消費電子、汽車電子、工業(yè)電子、通信電子等下游應(yīng)用。（一）上游產(chǎn)業(yè)近年來隨著消費電子、移動互聯(lián)網(wǎng)、汽車電子、工業(yè)控制、醫(yī)療電子等市場需求的不斷提升，以及國家支持政策的不斷提出，我國集成電路行業(yè)發(fā)展快速。數(shù)據(jù)顯示，2021年我國集成電路市場規(guī)模由2016年的4336億元增長至10458億元，年均復(fù)合增長率為19．3%。預(yù)計2022年我國集成電路行業(yè)市場規(guī)模將達12036億元。電源可將各種形式的能量轉(zhuǎn)換成電能，是各類電子設(shè)備的心臟，是電力電子設(shè)備實現(xiàn)正常運行及電壓調(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)濟建設(shè)、科學研究、國防建設(shè)等多個領(lǐng)域。近年來受益于技術(shù)的進步和社會電氣化程度提高，我國電源產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)快速增長。根據(jù)中國電源學會數(shù)據(jù)，2021年我國電源行業(yè)市場規(guī)模由2016年的2056億元增長至3416億元。預(yù)計2022年我國電源行業(yè)市場規(guī)模將達3700億元。（二）下游產(chǎn)業(yè)目前我國傳感器在汽車電子、工業(yè)制造、網(wǎng)絡(luò)通信、消費電子及醫(yī)療電子中應(yīng)用較為廣泛。其中傳感器在汽車電子領(lǐng)域中占比最高，達24．2%；其次在工業(yè)制造領(lǐng)域，占比為21．1%，排第二。汽車電子是用傳感器、微處理器、執(zhí)行器、數(shù)十甚至上百個及其零部件組成的電控系統(tǒng)，是車體汽車電子控制裝置和車載汽車電子控制裝置的總稱，主要是提高汽車的安全性、舒適性、經(jīng)濟性和娛樂性。近年來隨著汽車智能化和電動化趨勢的影響以及政策的推動，汽車電子廣泛應(yīng)用于汽車各種領(lǐng)域中，使得我國汽車電子市場的快速成長，滲透率不斷提升。有相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2020年我國后倒車雷達滲透率為86．25%，中控屏幕滲透率為85．57%，駐車影像系統(tǒng)滲透率為78．50%，巡航系統(tǒng)滲透率為72．58%，前倒車雷達的滲透率為37．46%，倒車車側(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%。同時占整車的比重快速增長。2020年我國汽車電子占整車的比重從1980年的10%增長到了34．32%。預(yù)計在互聯(lián)網(wǎng)、娛樂、節(jié)能、安全四大趨勢的驅(qū)動下，汽車電子化水平將持續(xù)增長，到2030年汽車電子占整車制造成本的比重將接近50%。隨著滲透率不斷提升，我國汽車電子市場規(guī)模也保持穩(wěn)定增長態(tài)勢。數(shù)據(jù)顯示，2021年我國汽車電子市場規(guī)模達1104億美元，同比增長7．3%。其中動力控制系統(tǒng)占比最多，占整體市場的28．7%；其次為底盤與安全控制系統(tǒng)，占比為26．7%。近年來，隨著我國各級政府高度重視不斷重視通信行業(yè)發(fā)展，我國通信行業(yè)發(fā)展較為迅速。進入2021年，進一步推進網(wǎng)絡(luò)強國和數(shù)字中國建設(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)量和增長水平進一步提升。數(shù)據(jù)顯示，2021年電信業(yè)務(wù)收入累計完成1．47萬億元，比上年增長8．0%，增速同比提高4．1個百分點。磁傳感器綜述傳感器是將現(xiàn)實世界的信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字世界信號的裝置，是數(shù)字世界信號處理的起點。一個完整的傳感器由前端的敏感元件和后端的信號調(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，需要信號調(diào)理ASIC芯片對敏感元件輸出的電信號進行調(diào)理。按照工作原理，傳感器主要可分為MEMS、磁、化學、溫度四大類。磁傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，對位置、速度、電流、通斷等變量進行檢測的傳感器元件。按照技術(shù)類型，磁傳感器可以分為霍爾、AMR、GMR、TMR等類型。其中霍爾傳感器利用霍爾效應(yīng)對磁場進行檢測，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變化的原理，以檢測磁場方向的變化。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)，實現(xiàn)電阻隨磁場方向變化的傳感器件。目前汽車上應(yīng)用的磁傳感器大多為霍爾傳感器。中國傳感器行業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀目前中國傳感器行業(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、化學傳感器、納米傳感器等領(lǐng)域，中國傳感器行業(yè)目前處于起步階段?？偟膩碚f，中國傳感器行業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀較好，有較大的發(fā)展?jié)摿?。智能傳感器國產(chǎn)化率穩(wěn)步提升我國國內(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，未來隨著國內(nèi)廠商技術(shù)持續(xù)迭代、產(chǎn)品線進一步豐富、市場認知度持續(xù)提升，智能傳感器市場國產(chǎn)化率有望進一步提高。磁傳感器芯片產(chǎn)業(yè)鏈從產(chǎn)業(yè)鏈來看，磁傳感器芯片競爭格局十分集中，全球5家芯片供應(yīng)商Allegro、TDK、Melexis、Infineon、NXP幾乎壟斷市場；相比較而言，全球汽車磁傳感器供應(yīng)商相對分散，Bosch、Delphi、Conti、Denso等眾多Tier1均有相應(yīng)產(chǎn)品系列，與具體應(yīng)用的汽車電子系統(tǒng)為OEM統(tǒng)一配套。從市場規(guī)模來看，根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2021年全球磁傳感器市場規(guī)模約26億美元，預(yù)計到2027年市場規(guī)模達到4455億美元，20212027年CAGR為9%。從下游應(yīng)用需求來看，位置傳感器和速度傳感器是磁傳感器主要兩大應(yīng)用