MEMS即微機電系統(tǒng)（Microelectro Mechanical Systems），利用集成電路制造技術(shù)和微機械加工技術(shù)，把微傳感器、微執(zhí)行器制造在一塊芯片上的微型集成系統(tǒng)。MEMS中的核心元件一般包含兩類：一個傳感器或執(zhí)行器，以及一個信號傳輸單元。傳感器將外界信號轉(zhuǎn)換為電信號，執(zhí)行器與外界產(chǎn)生作用，信號傳輸單元能夠?qū)π盘栠M行處理以及與其他微系統(tǒng)連接。MEMS傳感器具有體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、靈敏度高、易于集成等優(yōu)點，正在逐漸取代傳統(tǒng)機械傳感器；以RF MEMS為代表的MEMS執(zhí)行器也隨著新一代通信技術(shù)的到來迎來重大發(fā)展機遇。
MEMS產(chǎn)品日益豐富，智能化、集成化程度逐步提高。1987年美國伯克利加州大學(xué)發(fā)明了微馬達，被認為是MEMS技術(shù)的開端；1993年ADI公司的微加速度計產(chǎn)品大批量應(yīng)用于汽車防撞氣囊，MEMS正式走入產(chǎn)業(yè)化階段。20世紀90年代MEMS技術(shù)快速發(fā)展，圍繞深槽蝕刻技術(shù)發(fā)展出多種加工工藝，微鏡、噴墨打印頭等MEMS產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。2007年以后，以智能手機為代表的消費電子產(chǎn)品大量應(yīng)用MEMS傳感器，慣性傳感器、磁力計、光學(xué)MEMS、射頻MEMS等應(yīng)運而生。近年來，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展不斷推動MEMS技術(shù)進步，9軸IMU、集成環(huán)境MEMS等被大量應(yīng)用，MEMS集成化、智能化是未來發(fā)展趨勢。
射頻MEMS、壓力傳感器、麥克風(fēng)、加速度計、陀螺儀和慣性組合是目前應(yīng)用最為廣泛的器件。根據(jù)Yole的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全球MEMS產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，射頻MEMS份額19.2%居首，其他產(chǎn)品中壓力傳感器、麥克風(fēng)、加速度計份額超過10%。中國市場結(jié)構(gòu)與全球類似，根據(jù)賽迪顧問發(fā)布的數(shù)據(jù)，2019年國內(nèi)射頻MEMS產(chǎn)品收入占比為25.9%；壓力傳感器占19.2%排第二位，麥克風(fēng)、慣性組合、加速度計分別占比7.1%、8.9%、6.5%。
全球千億市場規(guī)模，中國占比5成以上。從市場規(guī)模上來看，根據(jù)IHS的數(shù)據(jù)，2019年全球MEMS市場規(guī)模為165億美元（折合人民幣千億以上）。國內(nèi)市場方面，根據(jù)賽迪智庫的統(tǒng)計，2019年市場規(guī)模約600億元，占全球市場比例約54%，且國內(nèi)市場增速持續(xù)高于全球。
工藝偏定制化，后端制造成本占比高
MEMS產(chǎn)業(yè)鏈主要涉及設(shè)計研發(fā)、生產(chǎn)制造、封裝測試、系統(tǒng)應(yīng)用四大環(huán)節(jié)。MEMS產(chǎn)業(yè)鏈的上游包括MEMS器件設(shè)計、材料和生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)和供應(yīng)，中游包括MEMS器件的制造加工和封裝測試、下游使用MEMS產(chǎn)品集成終端電子產(chǎn)品。
不同于IC的平面結(jié)構(gòu)，MEMS器件是三維機械結(jié)構(gòu)，工藝偏定制化。雖然MEMS制造工藝采用了IC技術(shù)來實現(xiàn)，但是其本質(zhì)上是與IC結(jié)構(gòu)有著截然區(qū)別的：IC的基本結(jié)構(gòu)晶體管是一種純粹的電學(xué)器件，在所有產(chǎn)品中通用；而MEMS是一種微機械結(jié)構(gòu)，包含了微米級別的齒輪、儀表、引擎和泵，除了與IC采用同樣的硅材料外，基本結(jié)構(gòu)并不能完全做到統(tǒng)一和通用。因此MEMS器件的制造工藝更為定制化，有“一種產(chǎn)品，一種工藝”的說法。
基本材料屬性是決定產(chǎn)品性能的根本因素。IC制造的目的是在一個硅片上集成盡可能多的CMOS，但傳感器芯體重通常只封裝很少的電器元件，如一個IC上需要集成數(shù)以億計的CMOS，但一個力敏傳感器芯只有4個電阻元件。材料屬性（如結(jié)構(gòu)機械特特性、材質(zhì)化學(xué)特性）和生產(chǎn)工藝（如刻蝕深度、精度、材料應(yīng)力控制）決定了MEMS傳感器的性能。
封測環(huán)節(jié)價值占比高，為制造成本的主要部分。由于MEMS結(jié)構(gòu)相比IC更為復(fù)雜，不但需要封裝各種芯片，還包括各類感測用的力、光、磁、聲、溫度、化學(xué)、生物等傳感器元器件和執(zhí)行運動、能量、信息等控制量的各種部件，封裝的成本通常超過四成。此外，在測試環(huán)節(jié)，需要外加不同的激勵來測試不同的MEMS產(chǎn)品，如陀螺儀的測試需要多軸轉(zhuǎn)臺、振動臺、沖擊臺等設(shè)備，而硅麥克風(fēng)則需要消聲腔、標準聲源等外部設(shè)備。結(jié)合測試的成本，根據(jù)器件不同后端成本可占到四成到八成。
另外，MEMS產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)依賴研發(fā)人員經(jīng)驗。一方面，MEMS是多學(xué)科、技術(shù)的綜合，涉及IC技術(shù)、傳感技術(shù)、計算機技術(shù)、無線通信等技術(shù)，對于多學(xué)科、多因素的相互理解十分重要。另一方面，MEMS產(chǎn)品開發(fā)過程中工具、設(shè)計、工藝的相互依賴性需要很高的教育背景和多年研發(fā)經(jīng)驗。一般一個MEMS項目通常需要受過高等教育的工程師并至少擁有10年的工作經(jīng)驗，因此也被稱為市場成長中的“博士級別問題（PhD Level Problem）”。
由于上述特征的存在，導(dǎo)致MEMS行業(yè)研發(fā)和商業(yè)化周期長。由于MEMS產(chǎn)品設(shè)計到量產(chǎn)需要設(shè)計、工藝、工具的相互匹配，以及對應(yīng)工藝裝備、封裝、測試設(shè)備的投資，所以研發(fā)和商業(yè)化的周期較長。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，MEMS壓力傳感器、加速度計、氣體傳感器產(chǎn)品從研發(fā)設(shè)計到全面商業(yè)化均歷時二三十年的時間，2012年之前所有MEMS器件平均下來商業(yè)化周期在28年時間。
MEMS
MEMS需求放量，融合化、智能化升級提高附加值
消費電子和汽車為目前MEMS最主要應(yīng)用領(lǐng)域。從2019年全球MEMS市場結(jié)構(gòu)來看，消費電子為主要應(yīng)用領(lǐng)域，占比接近60%，汽車為第二大應(yīng)用領(lǐng)域，占比約19%。從2019年中國MEMS市場結(jié)構(gòu)來看，網(wǎng)絡(luò)與通信、計算機、消費電子合計占比50%，汽車領(lǐng)域占比29%。
我們認為，隨著物聯(lián)網(wǎng)、消費電子、汽車MEMS需求的放量，傳感器廠商收入水平有望快速提升，盈利能力也有望持續(xù)增強，主要基于：1）物聯(lián)網(wǎng)、5G、智能駕駛帶動需求放量，同時MEMS器件尺寸進一步微型化，單位成本有望快速下降；2）技術(shù)升級帶動附加值提升。
物聯(lián)網(wǎng)、5G、智能駕駛推動MEMS用量提升
技術(shù)浪潮是MEMS需求的最大推動力。過去主要經(jīng)歷了兩撥大的技術(shù)浪潮，分別是汽車和以智能手機為首的消費電子浪潮，根據(jù)IHS早期的數(shù)據(jù)我們可以看到，在消費電子浪潮來臨之前，整個MEMS市場規(guī)模增長趨于停滯，但消費電子浪潮的出現(xiàn)為整體市場帶來了巨大的成長動能，消費電子MEMS市場規(guī)模2010-2019年CAGR達到了16%。
物聯(lián)網(wǎng)普及極大拓展MEMS應(yīng)用場景。物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)架構(gòu)可以分為四層：感知層、傳輸層、平臺層和應(yīng)用層，MEMS器件是物聯(lián)網(wǎng)感知層重要組成部分。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶動智能終端設(shè)備普及，推動MEMS需求放量，據(jù)全球移動通信系統(tǒng)協(xié)會GSMA統(tǒng)計，全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量已從2010年的20億臺，增長到2019年的120億臺，未來受益于5G商用化和WiFi 6的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)市場潛力巨大，GSMA預(yù)測，到2025年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將達到246億臺，2019到2025年將保持12.7%的復(fù)合增長率。
智能化趨勢推動物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備單機MEMS用量大幅提升。如上所述，物聯(lián)網(wǎng)帶來了很多增量市場，比如智能音箱、智能電視、可穿戴設(shè)備等，同時智能化程度也在不斷提升，推動單機MEMS用量提升，以智能穿戴為例，第一代的可穿戴設(shè)備計步器僅搭載了加速度計實現(xiàn)計步功能，隨著產(chǎn)品的更新迭代，功能日益豐富，后續(xù)第二代、第三代可穿戴產(chǎn)品逐漸加入了壓力計和陀螺儀，至今第四代可穿戴代表產(chǎn)品智能手表除傳統(tǒng)的活動識別和計數(shù)功能外，還能實現(xiàn)精準定位、智能交互，還加入了諸多健康監(jiān)測功能，MEMS麥克風(fēng)、磁傳感器、光學(xué)心率傳感器等產(chǎn)品得到了廣泛應(yīng)用，總體MEMS用量大幅提升。
傳統(tǒng)的手機和汽車市場方面，短期內(nèi)依然是MEMS器件主要的應(yīng)用領(lǐng)域，5G和汽車電動化推動出貨量穩(wěn)步提升，同時單機/車傳感器用量有明顯增加趨勢。
智能手機迎5G換機潮，傳感器及RF MEMS用量逐年提升。一方面，5G加速滲透，拉動智能手機市場恢復(fù)增長：今年10月份國內(nèi)5G手機出貨量占比已達64%；智能手機整體出貨量方面，在5G的帶動下，根據(jù)IDC今年的預(yù)測，2021年智能手機出貨量相比2020年將增長11.6%，2020-2024年CAGR達5.2%。另一方面，單機傳感器和RF MEMS用量不斷提升，以iPhone為例，2007年的iPhone 2G到2020年的iPhone 12，手機智能化程度不斷升，功能不斷豐富，指紋識別、3D touch、ToF、麥克風(fēng)組合、深度感知（LiDAR）等功能的加入，使得傳感器數(shù)量（包含非MEMS傳感器）由最初的5個增加為原來的4倍至20個以上；5G升級帶來的頻段增加也有望顯著提升單機RF MEMS價值量。
駕駛輔助系統(tǒng)升級帶動MEMS＆傳感器單車價值提升。自動駕駛已成大趨勢，環(huán)境信息的感知是實現(xiàn)自動駕駛的基礎(chǔ)，越高級別的自動駕駛對信息感知能力的需求越高，對應(yīng)的MEMS＆傳感器用量和價值量也會相應(yīng)提升。根據(jù)NXP和Strategy analysis的數(shù)據(jù)，L1/2級別的自動駕駛僅需要1個攝像頭模組、1-3個超聲波雷達和激光雷達，以及0-1個融合傳感器，新增半導(dǎo)體價值在100-350美元，而至L4/5級別自動駕駛車輛將會引入7-13個超聲波雷達和激光雷達、6-8個攝像頭模組并會引入V2X模塊以及多傳感器融合方案，新增半導(dǎo)體價值在1000美元以上。另外，短期來看，現(xiàn)實條件暴露了ADAS的缺陷，導(dǎo)致了一些安全事故的發(fā)生，由此對ADAS系統(tǒng)的安全性需求猛增，這些缺點重新致力于改進LIDAR、RADAR和其他成像設(shè)備，將多面?zhèn)鞲衅飨到y(tǒng)集成到自動駕駛汽車中。
根據(jù)Strategy analysis的預(yù)測，至2025年，汽車產(chǎn)量中將有73%配備不同程度的自動駕駛功能，其中Level 1占46%，Level 2占27%，至2035年，95%的車有不同級別的自動駕駛功能，其中Level 3及以上將占比20%以上，帶動MEMS器件需求快速提升。
COVID-19疫情期間，熱成像、微流控MEMS迎來增長。受COVID-19疫情影響，醫(yī)療設(shè)備需求增長，尤其是無接觸測溫刺激了熱電堆和微熱輻射測定儀需求，核酸診斷拉動了微流控產(chǎn)品的需求，呼吸機帶動了壓力傳感器和流量計的需求。疫情期間熱成像類MEMS（熱電堆和微熱輻射測定儀）和微流控成為短期最大增長點。
根據(jù)Yole的預(yù)測，在物聯(lián)網(wǎng)和手機5G換機的驅(qū)動下，全球消費級MEMS市場規(guī)模有望從2019年的68.7億美元增長至2025年的111.4億美元，6年CAGR達8.4%；在電動汽車和自動駕駛趨勢的帶動下，汽車MEMS市場規(guī)模有望從21.8億美元增長至2025年的26億美元，6年CAGR 3%，除此之外，工業(yè)市場也將在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等趨勢的帶動下保持9.2%的復(fù)合增速，醫(yī)療、通信、國防/航空市場也將有顯著增量，整體MEMS市場規(guī)模將從2019年的115億美元增長至2025年的177億美元，6年綜合CAGR為7.4%。
MEMS器件利潤空間有望逐步增厚
從MEMS價格走勢來看，2000年以來，MEMS價格持續(xù)下降，2000-2006年CAGR為-3%，智能手機浪潮到來后，傳感器需求放量，成本不斷攤低，2006-2012年價格CAGR為-13%；2012-2018年在RF MEMS放量的推動下，2012-2018年價格CAGR為-15%；2019年ASP在0.43美元左右。
受益于成本下降和新產(chǎn)品推出，業(yè)內(nèi)廠商毛利率基本維持穩(wěn)定。雖然價格在下行，但是從樓氏和歌爾等主要廠商毛利率水平走勢可以看到，業(yè)內(nèi)企業(yè)MEMS業(yè)務(wù)盈利能力基本維持穩(wěn)定：一方面是芯片及封裝尺寸縮小推動成本端下降，另一方面是技術(shù)升級的需求導(dǎo)致不斷有新產(chǎn)品推出，新產(chǎn)品的毛利率顯著高于老產(chǎn)品（如美新半導(dǎo)體，2016 年磁傳感器新品35%毛利率顯著高于老產(chǎn)品11%的毛利率），推動整體毛利率維持穩(wěn)定。
未來MEMS毛利率有望穩(wěn)中有升，我們認為主要有如下幾點依據(jù)：
微型化趨勢推動MEMS器件平均成本繼續(xù)下降。消費電子領(lǐng)域輕薄化需求推動MEMS器件尺寸縮小，MEMS生產(chǎn)廠商一方面改進封裝結(jié)構(gòu)計，在保證產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)上縮小器件尺寸，另一方面也同步縮小芯片的尺寸，在單片晶圓尺寸固定的情況下，芯片尺寸的減小增加了芯片的產(chǎn)量，也有效降低了平均成本。未來，隨著MEMS尺寸的縮小，MEMS（微機電系統(tǒng)）將逐步向NEMS（納機電系統(tǒng)）轉(zhuǎn)變，并獲得尺寸和成本的持續(xù)降低。
封裝標準化程度提升，外包降低成本。封裝方面，由于MEMS偏定制化，出于保護自己公司IP的需要，多數(shù)公司選擇自己進行組裝和測試，但隨著MEMS封裝標準化程度的不斷提升，OSAT提供的封裝服務(wù)帶來的規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)超過了潛在的技術(shù)泄漏風(fēng)險，越來越多的客戶將選擇外包封裝的方式，有助于成本的降低。
多傳感器融合與協(xié)同、智能化趨勢帶來價值提升。智能化趨勢客觀上需要更多的數(shù)據(jù)源，單個設(shè)備中搭載的傳感器數(shù)量逐漸增加，同時為了提升了信號識別與收集的效果和器件的集成化程度，傳感器之間開始實現(xiàn)融合與協(xié)同（比如加速度計、陀螺儀、磁力計、IMU組合形成慣性傳感器組）。目前單個傳感器的平均價格不足1美元，相比單個傳感器，多個傳感器融合的產(chǎn)品具有更高的價值量，能夠達到1-2美元。通過進一步將傳感器與MCU或者APU集成，形成智能化傳感系統(tǒng)，產(chǎn)品價格將大幅提升至20-40美元。
材料技術(shù)融合創(chuàng)新，柔性壓感MEMS產(chǎn)品亦有望帶來價值提升。相比傳統(tǒng)電容式方案，柔性MEMS對終端產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部空間要求較低，能夠有效降低組裝成本，在智能手機壓感觸控、可穿戴產(chǎn)品和工業(yè)/醫(yī)療測量等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。目前，國內(nèi)NDT（紐迪瑞科技）已將柔性MEMS概念成功商業(yè)化落地，其柔性MEMS是基于壓阻材料的微壓力應(yīng)變器技術(shù)，可同時檢測拉伸和壓縮應(yīng)變，在較大應(yīng)變范圍內(nèi)線性輸出。隨著技術(shù)的進一步成熟，國內(nèi)更多廠商有望采用創(chuàng)新產(chǎn)品。
MEMS
MEMS黃金時代到來，國內(nèi)廠商加速成長
MEMS器件國產(chǎn)化空間廣闊，產(chǎn)業(yè)鏈逐步走向成熟
國內(nèi)市場廣闊，國產(chǎn)化率低。中國是最大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)基地也是最大的電子產(chǎn)品消費國，2019年全球MEMS器件市場規(guī)模為165億美元，中國占據(jù)了半數(shù)以上。但在國內(nèi)市場依然為國外廠商主導(dǎo)，國內(nèi)市場前10廠商占據(jù)的份額中僅6%屬于國內(nèi)廠商。
國內(nèi)廠商已具備主流MEMS器件生產(chǎn)能力。從國內(nèi)MEMS產(chǎn)品晶圓需求結(jié)構(gòu)來看，麥克風(fēng)、壓力、打印頭、加速度、射頻器件已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)恼急龋?寸片和8寸片需求合計分別占比31%、19%、11%、6%、7%。從頭部廠商產(chǎn)品類別來看，歌爾股份已覆蓋了MEMS麥克風(fēng)、MEMS壓力傳感器（氣壓/防水/血壓/差壓等）、MEMS氣流傳感器，組合傳感器產(chǎn)品也逐步豐富，瑞聲科技、睿創(chuàng)微納等公司也具備部分主流器件生產(chǎn)能力。
產(chǎn)業(yè)鏈逐步走向成熟。從國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程來看，1986年國家將傳感器技術(shù)列入國家重點攻關(guān)項目，到2000年傳感器技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)初步建立。2001年國家將新型傳感器列入重點研究開發(fā)項目，國產(chǎn)傳感器技術(shù)水平不斷進步，逐步縮短與發(fā)達國家的差距，截止到2015年已經(jīng)形成完備的產(chǎn)業(yè)鏈，自主產(chǎn)品達到6000種。2016年以來，國內(nèi)傳感器技術(shù)及產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，同時受國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能等技術(shù)的推動，傳感器向著MEMS化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化的方向持續(xù)發(fā)展。
具體來看，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)能力均有顯著提升：
代工制造：工藝水平升級，產(chǎn)能持續(xù)擴充國內(nèi)具備MEMS制造能力的主要有三類廠商：專業(yè)的MEMS代工廠、傳統(tǒng)晶圓代工廠、IDM廠商。過去國內(nèi)缺乏專業(yè)MEMS代工廠，傳統(tǒng)晶圓代工廠工藝積累不足，制造響應(yīng)周期長，同時缺乏領(lǐng)軍的MEMS器件IDM廠商。但目前，上述情況有明顯的改善。
MEMS制造環(huán)節(jié)產(chǎn)能不斷提升。由于半導(dǎo)體下游部分市場高景氣，晶圓代工產(chǎn)能供不應(yīng)求，未來隨著新產(chǎn)能的投產(chǎn)這一現(xiàn)象將得到緩解，根據(jù)SEMI的統(tǒng)計，MEMS＆傳感器代工產(chǎn)能將從2019年的390萬片/月增加至2023年的470萬片/月。國內(nèi)專業(yè)MEMS代工方面，賽微電子2015年收購了MEMS專業(yè)代工領(lǐng)先廠商Silex（2019年專業(yè)MEMS代工收入排名第一），目前產(chǎn)能不斷擴張，北京廠規(guī)劃產(chǎn)能3萬片/月。傳統(tǒng)晶圓代工廠方面，中芯國際和華虹半導(dǎo)體的MEMS代工也有了一定的工藝積累。
工藝水平、標準化程度不斷提升。賽維電子收購Silex極大提升了國內(nèi)MEMS代工水平。一方面突破技術(shù)壁壘（即所掌握的工藝IP），獲得瑞典Silex自主開發(fā)的、可驗證的、得到客戶認可的IP；另一方面憑借Silex的品牌和成熟的工藝流程極大地縮短產(chǎn)品的驗證周期，開發(fā)周期。標準化程度方面，如前文所提到，行業(yè)的特點包括“一種產(chǎn)品、一種工藝”，暗示每種產(chǎn)品都要從頭開始設(shè)計工藝，導(dǎo)致產(chǎn)品商業(yè)化周期較長。但目前80%以上的工藝流程已可實現(xiàn)標準化（比如氧化、旋轉(zhuǎn)涂布、清洗、零掩膜對準等），定制化的部分大概只占到15%-20%（DRIE、鍵合、薄膜沉積、晶圓封蓋、光刻等），目前Silex已開發(fā)了名為SmartBlock的模塊化標準化方法，可在不犧牲工藝一致性的情況下實現(xiàn)快速原型制作、定制和快速量產(chǎn)。
封測：國內(nèi)整體實力較強，部分MEMS器件廠商具備自主封測能力
MEMS封測平臺隨著現(xiàn)有平臺復(fù)雜性的變化而穩(wěn)步發(fā)展，以滿足傳感器融合的日益增長的需求。封裝方面，傳感器融合的趨勢推動封裝技術(shù)從單芯片封裝到多芯片封裝的轉(zhuǎn)變，同時芯片嵌入技術(shù)及晶圓級封裝成為發(fā)展方向。測試方面，測試設(shè)備供應(yīng)商正在改進測試工具、加入新功能以降低成本。
國內(nèi)封測實力較強，具備先進封裝技術(shù)交付能力。在OSAT市場，國內(nèi)廠商在頭部占據(jù)一席之地，2017年MEMS封裝市場份額前三位分別為ASE、Amkor和長電科技，市場份額分別為27%、23%和10%，目前長電科技已可提供嵌入式晶圓級球柵陣列（eWLB）、晶圓級芯片級封裝（WLCSP）、倒裝芯片級芯片封裝（fcCSP）、精細間距球柵陣列（FBGA）等一系列封裝工藝。另一方面，國內(nèi)頭部MEMS器件廠商亦具備自主封測的能力，如歌爾股份和瑞聲科技。
設(shè)計：國內(nèi)頭部廠商向設(shè)計環(huán)節(jié)延伸提升盈利能力
國內(nèi)MEMS傳感器領(lǐng)軍企業(yè)歌爾和瑞聲科技過去主要在產(chǎn)業(yè)鏈中從事系統(tǒng)整合和封測的環(huán)節(jié)，目前，紛紛向MEMS芯片設(shè)計領(lǐng)域延伸。
歌爾股份設(shè)立子公司歌爾微電子專注MEMS產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈不斷整合，同時擬分拆上市加快業(yè)務(wù)發(fā)展。歌爾股份2017年設(shè)立子公司歌爾微電子，意在通過豐富產(chǎn)品線種類，整合產(chǎn)業(yè)鏈上下游優(yōu)質(zhì)資源，進一步鞏固公司在MEMS傳感器領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，為客戶提供整體解決方案。一方面對產(chǎn)業(yè)鏈下游進行整合，從單純的MEMS傳感器領(lǐng)域，通過系統(tǒng)整合把產(chǎn)品線延伸到消費類電子產(chǎn)品領(lǐng)域，從提供封裝測試延伸至產(chǎn)品終端應(yīng)用。另一方面對產(chǎn)業(yè)鏈上游進行整合，電聲元器件的部分原材料自制，例如振膜自制，降低產(chǎn)品成本并增強公司盈利能力。同時公司布局建設(shè)MEMS芯片、智能傳感器研發(fā)平臺，產(chǎn)業(yè)鏈向上游延伸至芯片設(shè)計研發(fā)領(lǐng)域。此外，公司擬分拆歌爾微電子上市，獲得更好融資途徑，進一步加速微電子類高技術(shù)附加值產(chǎn)品的發(fā)展，同時通過對子公司高管及核心骨干股權(quán)期權(quán)激勵，未來管理效率及發(fā)展前景有望持續(xù)提升。
瑞聲科技MEMS產(chǎn)業(yè)鏈向上游芯片設(shè)計研發(fā)延伸。瑞聲科技主要為MEMS麥克風(fēng)產(chǎn)品提供封裝測試到系統(tǒng)整合，2018年以來逐步開始實現(xiàn)MEMS芯片自主研發(fā)。瑞聲科技今年在英國設(shè)立MEMS麥克風(fēng)全球研發(fā)中心，完善了公司的全球研發(fā)布局，主要側(cè)重于設(shè)計研發(fā)MEMS麥克風(fēng)芯片，也開始自行開發(fā)ASIC芯片。
國內(nèi)廠商市占率快速提升，國產(chǎn)化進程有望進一步加速
國內(nèi)廠商市占率快速提升，勢頭依然強勁。近年來，國內(nèi)以歌爾股份為首的MEMS廠商全球市占率快速提升。根據(jù)Yole Development公布的2019年全球MEMS生產(chǎn)商前30名排名中，歌爾股份和瑞聲科技成功入圍，其中歌爾股份排名第九，是中國首個進入全球前十的公司，并且其2019年MEMS收入同比增長達36%，遠超同行業(yè)其他頭部公司；瑞聲科技排名第22位，收入同比增長11%同樣高于行業(yè)整體水平。
目前存在諸多有利條件，促進未來國產(chǎn)化有望持續(xù)加速：
國內(nèi)政策大力推動MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展：國家政策大力支持傳感器發(fā)展，國內(nèi)MEMS企業(yè)擁有優(yōu)質(zhì)發(fā)展環(huán)境。我國政府高度重視MEMS和傳感器技術(shù)發(fā)展，在2017年工信部出臺的《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動指南（2017-2019）》中，明確指出要著力突破硅基MEMS加工技術(shù)、MEMS與互補金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）集成、非硅模塊化集成等工藝技術(shù)，推動發(fā)展器件級、晶圓級MEMS封裝和系統(tǒng)級測試技術(shù)。國家政策高度支持MEMS制造企業(yè)研發(fā)創(chuàng)新，政策驅(qū)動下，國內(nèi)MEMS制造企業(yè)獲得發(fā)展良機。
貿(mào)易摩擦和疫情的客觀加速國產(chǎn)化進程：貿(mào)易摩擦和疫情讓眾多國內(nèi)廠商意識到了產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化的重要性，采購國產(chǎn)MEMS器件的訴求提升。
國內(nèi)產(chǎn)業(yè)起步10余年，具備基本的人才積累：如前文所述，MEMS的研發(fā)需要解決多學(xué)科的交叉問題，對人才要求較高，MEMS項目通常需要受過高等教育的工程師并至少擁有10年的工作經(jīng)驗。目前國內(nèi)產(chǎn)業(yè)從起步到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了10余年的時間，有了一批具備產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗人才的積累。同時，國內(nèi)經(jīng)濟的快速發(fā)展和海外環(huán)境的不確定性有望驅(qū)使更多MEMS行業(yè)有積累的專業(yè)人才歸國，為國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來新動能。
科創(chuàng)板成立，資本助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展：科創(chuàng)板的成立為成長中MEMS企業(yè)提供了有效的融資渠道，助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
MEMS
MEMS聲學(xué)器件率先實現(xiàn)趕超
MEMS麥克風(fēng)應(yīng)用廣泛。不僅智能手機、電腦需要用到MEMS麥克風(fēng)，智能電視、智能穿戴、智能家居、智能建筑領(lǐng)域也需要大量用到MEMS麥克風(fēng)，此外，工業(yè)、醫(yī)療、軍事、智慧城市對MEMS麥克風(fēng)也有一定需求。從量上來看，智能手機、電腦、平板依然是目前MEMS麥克風(fēng)主要應(yīng)用領(lǐng)域，出貨量每年在10億量級，智能穿戴、智能家居、汽車領(lǐng)域目前每年出貨量在千萬到億的量級，但成長迅速。
語音交互興起帶動MEMS麥克風(fēng)需求迅速增長。近年來，人工智能（AI）技術(shù)迅速發(fā)展，語音成為重要人機交互接口，Google、Apple、Microsoft、Amazon等領(lǐng)先科技企業(yè)近年紛紛推出語音交互技術(shù)助推生態(tài)形成，2019年這四家廠商的語音交互設(shè)備數(shù)量已達到19億臺，以手機和電腦為主。傳統(tǒng)電子設(shè)備上語音助手的搭載有效培養(yǎng)了用戶習(xí)慣的養(yǎng)成，新興的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備語音交互需求有望迎來快速增長，以智能音箱、顯示器為例，根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，其中語音個人助手的需求將從2019年的1.1億個左右快速增長至2024年的2.8億個左右。
TWS耳機的發(fā)展、降噪功能的加入帶動耳機單機MEMS麥克風(fēng)用量提升。以耳機為例，傳統(tǒng)的耳機雙耳僅需1顆麥克風(fēng)（即平均單耳0.5顆），而TWS耳機一般單耳用到至少1顆麥克風(fēng)，而Airpods單耳需要用到2顆，Airpods Pro單耳則用到了3顆麥克風(fēng)。用量的快速提升背后邏輯一方面是TWS耳機對傳統(tǒng)耳機的替代，另一方面是降噪功能的加入，從Airpods Pro中3顆麥克風(fēng)的作用上我們可以窺見端倪：Airpods Pro中的1號麥克風(fēng)用于接收語音；2號麥克風(fēng)用于接收外部噪音信號，并發(fā)出一個噪聲幅度相同、相位相反的聲波信號抵消噪聲實現(xiàn)主動降噪；3號麥克風(fēng)用于偵測耳機內(nèi)部的噪聲，并實現(xiàn)主動降噪。科技風(fēng)向標蘋果的采用有望帶動TWS耳機中降噪技術(shù)快速普及，大幅提高市場上耳機平均MEMS麥克風(fēng)用量。
語音交互、降噪不是終點，MEMS麥克風(fēng)潛在空間廣闊。目前麥克風(fēng)陣列技術(shù)、噪聲消除技術(shù)、語音交互技術(shù)已經(jīng)逐漸走我們的生活，推動MEMS市場不斷快速發(fā)展。未來，光學(xué)麥克風(fēng)（通過激光與麥克風(fēng)的配合實現(xiàn)5Hz到MHz范圍頻率響應(yīng)范圍的記錄，可應(yīng)用于無損檢測、超聲計量、聲學(xué)流程監(jiān)測以及醫(yī)療影像）、聲學(xué)相機（通過麥克風(fēng)陣列技術(shù)繪制聲像圖，實現(xiàn)噪聲控制與定位、產(chǎn)品質(zhì)量控制）的發(fā)展有望逐步打開MEMS麥克風(fēng)工業(yè)級市場。3D聲音感知、人工智能技術(shù)的發(fā)展亦有望進一步拓展消費級市場。
根據(jù)我們的拆分，2019年，智能手機、智能音箱、智能電視、TWS耳機、筆記本電腦為MEMS麥克風(fēng)主要應(yīng)用領(lǐng)域，對應(yīng)市場規(guī)模分別為11、1.8、1.7、1.4、1億美元，其中智能音箱和TWS耳機對應(yīng)MEMS麥克風(fēng)市場增長最為迅速，2019-2023年CAGR將分別達到14%和19%，2023年對應(yīng)市場規(guī)模分別為2.9、2.7億美元。消費級MEMS麥克風(fēng)整體市場規(guī)模有望從2019年的17億美元增長至2023年的接近21億美元，CAGR超過5%。
國內(nèi)頭部廠商MEMS麥克風(fēng)主要技術(shù)指標達到國際領(lǐng)先水平，市場份額有望持續(xù)提升。國外的樓氏、英飛凌、TDK等國外MEMS麥克風(fēng)企業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)起步較早，早期占據(jù)了全球主要的市場份額。但目前，國內(nèi)MEMS麥克風(fēng)的設(shè)計制造工藝已趨成熟，相應(yīng)技術(shù)指標已達國際領(lǐng)先水平，代表廠商歌爾股份MEMS麥克風(fēng)產(chǎn)品在尺寸、靈敏度、靈敏度公差、信噪比、聲學(xué)過載點等主要指標上均已躋身全球領(lǐng)先。在技術(shù)超越的同時，國內(nèi)頭部企業(yè)依托中國作為全球最大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)國和消費國的市場地位，以及低成本的優(yōu)勢，市場份額不斷提升，以歌爾股份為代表，根據(jù)IHS和麥姆斯咨詢的數(shù)據(jù)，其MEMS麥克風(fēng)市場份額從2013年的不足10%一路上升至2019年的30%以上。2019年歌爾股份微型麥克風(fēng)（ECM+MEMS）市場份額全球第一，未來有望繼續(xù)鞏固微型麥克風(fēng)領(lǐng)域龍頭地位。
來源：IC學(xué)習(xí)一文看懂MEMS傳感器行業(yè) |
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