物联网MEMS行业分析报告.docx
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物联网MEMS行业分析报告
2016年物联网MEMS行业分析报告
2016年7月
物联网时代带给MEMS行业第三次发展浪潮：
MEMS是将微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、甚至接口、通信和电源等集为一体的微型器件或系统，目前被称为最炙手可热的半导体技术之一。
据YoleDevelopment预测，全球MEMS市场规模将从2014年的111亿美元增长到2020年的220亿美元以上，年复合增长在12%以上，增速超过半导体市场。
在NB-IOT物联网时代，新的可穿戴设备需要更加微型化器件和更为便捷的交互方式，将带给MEMS器件更多应用机遇。
MEMS传感器市场规模依赖于下游应用市场的发展：
汽车电子产业是MEMS器件的第一波浪潮的推动者，随着汽车智能化趋势的加快，预计到2020年将达到55亿美金。
2014年全球前十大车用MEMS供应商销售额占据整体市场的78%，市场份额非常集中。
消费电子是目前MEMS行业最大的市场，预计2019年达到100亿美金。
虽然国外四大厂商STMicro、InvenSense、Bosch和AKM占据了大部分市场份额，但国内厂商随着技术的成熟，开始逐步进入这个市场。
生物医疗市场将成为增长速度最快的MEMS应用领域，预计市场规模将从2014年的22亿美元增长至2019年的72亿美元左右，年均复合增长率近27%。
无人机、工业机器人、虚拟设备有望成为MEMS应用新蓝海。
MEMS产业将逐步走上专业化分工模式：
MEMS制造目前主要分为三类，纯MEMS代工、IDM企业代工和传统集成电路MEMS代工。
虽然大部分MEMS业务仍然掌握在IDM企业中，随着制造工艺逐渐标准化，MEMS产业未来会沿着传统集成电路行业发展趋势，将逐步走向设计与制造分离的模式。
纯MEMS代工厂与MEMS设计公司合作开发的商业模式将成为未来业务模式的主流。
2015年中国MEMS市场规模为308.4亿元，增长16.1%，消耗了全球四分之一的MEMS器件。
但国内MEMS公司在营业规模、技术水平、产品结构、与国外有明显差距，60%-70%的设计产品集中在加速度计、压力传感器等传统领域。
工艺开发是我国MEMS行业目前面临最主要的问题，当前国内MEMS产线投资旺盛，一大批项目将上线晶圆代工厂，2015年预计将形成近85万片的年产能。
MEMS行业沿着制造先行，设计和封测并举的发展策略，有望在“十三五”期间实现跨越式发展。
一、物联网将带给MEMS行业第三次发展浪潮
1、MEMS被称为最炙手可热的半导体技术之一
MEMS是以半导体制造技术为基础发展起来。
MEMS全称是微型电子机械系统（Micro-ElectroMechanicalSystem），是指可批量制作，将微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、甚至接口、通信和电源等集为一体的微型器件或系统。
MEMS是利用传统的半导体工艺和材料，通过微米技术在芯片上制造微型机械，并将其与对应电路集成为一个整体。
可以理解为MEMS是以半导体制造技术为基础发展起来的一种先进的制造技术，目前被认为最炙手可热的半导体技术之一。
MEMS制造工艺与IC有所差别。
相对于传统的机械，MEMS器件尺寸更小，最大的不超过一个厘米，甚至仅仅为几个微米。
通常采用以硅为主的材料，电气性能优良，硅材料的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度与铝类似，热传导率接近钼和钨。
MEMS工艺可以大量利用集成电路生产中的成熟技术、工艺，进行大批量、低成本生产，使性价比相对于传统“机械”制造技术大幅度提高。
但尽管MEMS和IC在外观和封装上有相似性，实质上MEMS作为一种器件在电学设计、制造工艺方面与IC是有所差别的，一般被看做是微机械结构。
MEMS器件设计追求的目标之一是缩小尺寸。
MEMS产业快速发展主要是基于已经相当成熟的集成电路技术及其加工工艺。
MEMS器件往往可能包含通道、孔、悬臂、膜、腔以及其它结构，采用类似于集成电路大规模的的制造技术能显著降低生产的成本。
例如单个MEMS传感器芯片面积为5mmx5mm，则一个8英寸硅片可切割出约1000个MEMS传感器芯片，分摊到每个芯片的成本则可大幅度降低。
因此MEMS器件设计追求的目标之一便是尽可能地缩小传感器尺寸。
MEMS传感器品种繁多，分类方法也很多。
按其工作原理，可分为物理型、化学型和生物型三类。
每种MEMS传感器又有多种细分方法，按检测质量的运动方式划分，有角振动式和线振动式加速度计。
按检测质量支承方式划分，有扭摆式、悬臂梁式和弹簧支承方式。
按信号检测方式划分，有电容式、电阻式和隧道电流式。
按控制方式划分有开环和闭环式。
常见的MEMS传感器有压力传感器、加速度传感器、微机械陀螺仪、惯性传感器、MEMS硅麦克风等。
2、2020年MEMS市场规模预计将达到220亿美金
MEMS传感器的市场规模依赖于下游终端应用市场的发展。
近年来，受益于汽车电子、消费电子、医疗电子、光通信、工业控制、仪表仪器等市场的高速成长，MEMS行业发展势头迅猛。
据YoleDevelopment预测，全球MEMS市场规模将从2014年的111亿美元增长到2020年的220亿美元以上，年复合增长在12%以上，增速超过半导体市场。
智能手机和平板电脑的巨大市场需求带动MEMS产业发展进入快车道，预计未来可穿戴和物联网市场将继续驱动MEMS发展，尤其是生物医疗、工业与通讯领域的应用增速更加可观，生物医疗MEMS增长率可达23.8%。
2014年MEMS市场中，汽车电子占比22%，消费类电子占比45%。
从传感器类型上看，使用最广泛的传感器包括压力传感器、加速度计、麦克风、惯性组合、投影系统、微流控芯片等。
3、NB-IOT带来MEMS传感器发展新机遇
汽车电子和消费电子推动了MEMS两次发展浪潮。
MEMS产业先后经历了三次发展浪潮。
第一阶段是80年代末至90年代，汽车电子应用如安全气囊、制动压力、轮胎压力监测系统等需求增长，巨大利润空间驱动欧洲、日本和美国的企业大量研发生产MEMS器件。
第二阶段是2007年后，消费电子产品如手机、移动互联网设备等要求体积更小且功耗更低的MEMS器件，带动行业第二次发展浪潮。
NB-IOT将推动物联网真正落地。
第三阶段是MEMS产品逐步应用于物联网等新领域。
2016年6月16日，NB-IOT标准获得国际组织3GPP通过，2017年初可规模商用。
2017年也是中国NB-IOT的商用元年，从交通、物流、医疗、农业、水务、能源、环保到工业，物联网将真正的开始落地发展。
物联网时代将推动MEMS发展的第三次浪潮。
在物联网时代，新的可穿戴设备需要更加微型化器件和更为便捷的交互方式，将带给MEMS器件更多应用机遇。
MEMS是当前移动终端创新的方向，通过对MEMS产品持续改进，最终满足更小、更低能耗、更高性能的需求，才能更加的适用于各种物联网场合。
二、MEMS行业的主要应用领域
MEMS传感器应用范围非常广泛。
MEMS传感器作为获取信息的关键器件，对各种传感装臵的微型化起着巨大的推动作用，目前已经在太空卫星、航空航天设备、飞机、车辆、生特医学及消费电子产品等领域中得到了广泛的应用。
1、汽车电子是推动MEMS发展第一次浪潮
2020年汽车电子MEMS器件市场将达到55亿美元。
汽车电子产业被认为是MEMS器件的第一波浪潮的推动者，主要是受益于各国政府全面推出汽车安全规定和汽车智能化的发展趋势。
目前全球平均每辆汽车包含10个传感器，在高档汽车中大约采用25至40只MEMS传感器。
应用方向包括车辆的防抱死系统（ABS）、电子车身稳定程序（ESP）、电控悬挂（ECS）、电动手刹（EPB）、斜坡起动辅助（HAS）、胎压监控（EPMS）、引擎防抖、车辆倾角计量和车内心跳检测等。
2014年全球车用MEMS市场达到了31亿美元，随着汽车智能化趋势的加快，预计到2020年将达到55亿美元。
压力传感器是汽车中应用最多的传感器。
驱动汽车电子市场成长的产品是压力传感器、流量传感器、陀螺仪与加速度计等四大领域。
目前，压力传感器、加速计、陀螺仪与流量传感器四类器件合计占汽车MEMS系统的99%。
其中压力传感器是汽车中应用最多的传感器，其在汽车电子应用市场的出货量超过总量的50%以上。
在汽车领域，2015年MEMS压力传感器收入达到22.2亿美元。
汽车电子MEMS器件市场份额非常集中。
2014年全球前十大车用MEMS供应商的销售额占据整体市场的78%。
其中博世作为加速计、陀螺仪和压力传感器的主要供应商，2014年车用MEMS销售额达到了7.9亿美元。
Sensata在2014年的销售额达到了2.68亿美元，超越飞思卡尔和电装公司，首度跃居车用MEMS市场第二的位臵。
主要原因是该公司产品具备安全与动力传动压力感测器的优势，同时通过收购SchraderElectronics使其成为市场领先的胎压监测感测器供应商。
中国在汽车MEMS器件领域还处于起步阶段，还没有出现一定规模的企业。
2、消费类电子是MEMS领域最大的市场
2019年消费类电子MEMS器件市场将达到100亿美元。
受益于智能手机和平板电脑的快速发展，消费电子已经取代汽车领域成为MEMS最大的应用市场，手机和平板电脑的MEMS传感器几乎占据了消费电子MEMS传感器市场的90%。
根据YoleDevelopment预测，2014至2019年全球消费电子MEMS传感器市场将以11.2%的年复合增长率增长，市场规模将从2013年的28.5亿美元增长到2019年的100亿美元。
其中，MEMS惯性传感器和硅麦克风成为消费电子领域应用最为普及的MEMS器件。
虽然国外四大厂商STMicro、InvenSense、Bosch和AKM占据了大部分市场份额，但随着国内厂商技术的成熟，开始逐步进入这个市场。
2019年惯性MEMS器件消费电子市场将达到66亿美元。
2013年惯性传感器市场约为40亿美元，未来五年内将快速增长，至2019年将达到66亿美元。
特别是组合惯性传感器的出现将在提高产品集成度的同时增加单个设备的附加值，可以极大的提高市场空间，成为惯性传感器中增长最快的领域。
MEMS麦克风将是增长速度最快的MEMS器件之一。
硅麦克风市场将从2013年的7.85亿美元增长到2019年的16.5亿美元，年均复合增长率为13.2%。
中国MEMS公司在硅麦克风业务中已经初现规模，凭借地理优势进一步提高市场份额。
瑞声科技和歌尔声学2014年位居MEMS麦克风份额第二三位。
3、生物医疗是MEMS领域未来最重要领域
2019年生物医疗MEMS器件市场将达到72亿美元。
在保障设备安全性的前提下，MEMS器件可以提升医疗器械的敏感度、精确度，大幅提高设备的自动化、智能化和可靠性水平。
同时，MEMS技术可以把信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，制造出新型微医疗仪器。
生物医疗市场将成为增长速度最快的MEMS应用领域，预计市场规模将从2014年的22亿美元增长至2019年的72亿美元左右，年均复合增长率近27%。
4、MEMS行业未来发展方向
如何破解MEMS商业化悖论？
过去五年中，MEMS产业主要由消费类电子驱动发展，MEMS器件出货量不断攀升。
但同时MEMS器件尺寸也不断减小，价格不停在下跌，利润逐渐萎缩，使得MEMS企业的日子越来越艰难。
这即是MEMS商业化悖论：
MEMS市场爆发→MEMS出货量增长→MEMS价格下跌→MEMS利润萎缩→MEMS企业难以盈利。
MEMS企业将如何应对这个问题？
（1）无人机和虚拟现实设备有望成为MEMS传感器应用新蓝海
无人机和虚拟现实设备中需要配备性能更优的MEMS器件。
除了智能手机、汽车电子等成熟市场外，MEMS应用领域应该更多关注无人机、VR、机器人等新兴方向。
随着无人机和机器人出货量大幅增长，2015年无人机和机器人的传感器市场达到3.51亿美元，预计2021年将达到7.09亿美元，复合年增长率为12.4%。
无人机和虚拟现实设备除了逐步采用成熟的声学、光学和位臵传感器，也将会带来更多新的传感器等需求。
如无人机中需要配备性能更优的加速度计、惯性测量单元、倾角传感器、磁传感器等，虚拟现实的传感设备需要配臵加速计、陀螺仪、磁力计等。
2016年Bosch发布了七款革命性的传感器产品，包括专业级健康类智能传感器解决方案、智能加速度传感器、高性能陀螺仪传感器以及可定制编程的9轴运动传感器，主要针对机器人、游戏、遥控器、导航系统、无人机等新蓝海市场。
（2）MEMS传感器逐渐集中更多功能
近年来以陀螺仪、加速度计、压力传感器为代表的MEMS器件得到了快速发展，随着应用场景的不断丰富与提高，也需要更多的传感感测功能，多集成度的MEMS器件逐渐受到青睐，众多厂商推出六轴/九轴/十轴的MEMS器件。
但多传感器集成化对于MEMS制造工艺依然是不小的挑战，因为集成模块的制作工艺更难，生产良率也会显著下降，只有充分掌握MEMS和IC技术，才能保证器件的性能稳定性。
2016年初Bosch发布两款针对智能手机的智能传感器BHI160和BHA250,分别集成了Bosch的数据信号处理模块（FuserCore）与顶级的6轴惯性测量单元（IMU）传感器和3轴加速度传感器。
通过分担应用处理器上的传感器融合运算，以及通过传感器本地缓冲传感数据的方式，保证主应用处理器不会仅因为传感器数据的处理而被唤醒，这必将显著降低系统功耗并增加待机时间。
三、MEMS产业专业化分工将带给中国企业新机遇
1、MEMS产业将逐渐走上专业化分工模式
MEMS产业正在日渐成熟。
从2015年TOP30的MEMS企业排名来看，Bosch营收稳定在12亿美元，继续稳居全球MEMS行业龙头地位。
STMicro、TI和Avago年销售额都达到了7亿美金，InvenSense、Qorvo、Knowlesk实现了快速增长，市场不断的涌入新面孔，伴随着台积电进入全球MEMS企业30强，标志着MEMS产业正在逐步走向成熟。
MEMS行业逐渐受到资本市场青睐。
近年来MEMS行业作为半导体行业中重要的一个分支，逐渐受到资本市场关注，并购事件频出。
2013年美新半导体宣布同意接受IDG-Accel中国成长基金Ⅱ以及旗下附属基金发起的私有化要约，收购价格为每股4.225美元，总价值约8850万美元。
2016年耐威科技拟以87.38元/股发行858.2万股，作价7.5亿元，收购瑞通芯源100%股权。
交易完成后，公司将间接持有赛莱克斯98%的股权。
MEMS制造目前主要分为三类模式。
与传统集成电路产业类似，MEMS产业可以分为设计、制造和封测三个环节，但与高度标准化的CMOS制造工艺不同，MEMS传感器具有一条黄金定律，即“一类产品线，一种制造工艺”，因此制造环节是MEMS产业的一个重要瓶颈。
MEMS制造目前主要分为三类，纯MEMS代工、IDM企业代工和传统集成电路MEMS代工。
纯MEMS代工企业主要有赛莱克斯、TeledyneDalsa、IMT等。
采用IDM代工模式的企业均为全球行业巨头，主要代表为Bosch、STMicro、TI等。
传统集成电路企业MEMS代工企业为TSMC、GlobalFoundries等。
目前虽然大部分MEMS业务仍然掌握在IDM企业中，但是随着MEMS产业大规模发展，特别是Knowlesk、InvenSense、SiTime等设计公司的兴起给专业的晶圆和封装测试厂带来了大量机会，各个环节开始出现分工的趋势。
MEMS代工厂将逐渐走上专业化分工模式。
根据YoleDevelopment统计，2012至2014年度全球前20名MEMS代工厂收入排名如下图所示。
其中A、B、C三个区域分别表示2012-2014年度IDM企业代工收入、传统集成电路企业MEMS代工收入以及纯MEMS代工企业收入。
我们认为MEMS产业随着制造工艺逐渐标准化，未来会沿着传统集成电路行业发展趋势，将逐步走向设计与制造分离的模式。
纯MEMS代工厂与MEMS设计公司合作开发的商业模式将成为未来业务模式的主流。
2、中国MEMS产业初具规模，工艺开发亟待提高
MEMS产业政策扶植力度不断。
近年来国家从政策、资金和产业环境等多方面给予MEMS产业强力度的扶持。
2014年《国家集成电路产业发展推进纲要》明确提出要大力发展微机电系统（MEMS）等特色专用工艺生产线，增强芯片制造综合能力，以工艺能力提升带动设计水平提升，以生产线建设带动关键设备和材料配套发展。
2015年在《中国制造2025》重点领域技术图中，六大领域都明确了传感器的重要意义和战略地位，MEMS产业作为其中具有战略地位的一环，地位凸显。
微型化、智能化、多功能化和网络化的MEMS传感器将成为市场新热点。
MEMS本土企业逐渐获得资本支持。
2015年一批优秀的MEMS本土企业获得资金支持，未来前景可期。
2016年3月28日，上海微技术工业研究院、上海微系统与信息技术研究所与上海同华投资（集团）有限公司签署合作协议，共同发起设立“同华新微投资基金”，总规模20亿元，重点投资“超越摩尔”等新一代信息技术及物联网应用领域中具有核心技术和高成长性的创新型企业，有望进一步带动MEMS行业的投资热潮。
中国MEMS市场规模有望继续保持高速增长。
2015年，中国MEMS市场规模达到308.4亿元，增长16.1%。
中国是智能终端制造基地，市场庞大，近几年中国MEMS市场增速一直高于全球市场增长水平，预计未来几年仍将保持高速增长。
从产品结构来看，压力传感器和加速度计细分产品市场份额占据前两位。
中国MEMS产业初具规模。
MEMS在中国经过不到十年的产业化发展，历经政府、产业资本、行业内公司的共同推动，已初步形成了芯片设计、晶圆代工厂和专业封装厂为主的产业链，目前整体初具规模。
从地域分布来看，中国MEMS企业在江苏有58家，北京25家，广东25家，上海19家，浙江10家，山东、陕西各9家。
MEMS企业主要集中在上海、苏州和无锡等地。
中高端传感器技术和产业化相比国外还有明显差距。
国内MEMS传感器公司有美新半导体、明皜传感、矽睿科技、深迪半导体、敏芯微电子等。
但是国内MEMS公司在营业规模、技术水平、产品结构、与国外有明显差距，60%-70%的设计产品集中在加速度计、压力传感器等传统领域。
国内MEMS企业规模还相对较小，单个企业较少有年销售额超过1亿美金。
《中国传感器产业发展白皮书（2014）》显示中国中高端传感器的进口比例达80%，传感器芯片的进口比例更高达90%，凸显了本土中高端传感器技术和产业化的落后。
工艺开发是我国MEMS行业目前面临最主要的问题。
对标台湾产业发展的路径，美国的MEMSfabless设计公司帮助台湾打通了MEMS制造产业链，顺畅的制造产业链再孵化了台湾本土的一些MEMSfabless优秀的设计公司，形成了一个正反馈循环过程。
国内MEMS代工厂主要有华润上华、中芯国际、上海先进等，单从硬件来看，国内代工厂与海外成功的代工厂在设备上不相上下。
但海外代工厂开发速度较快，一般半年时间能形成稳定产能、较高良率，工艺开发能力远优于国内代工厂。
当前国内MEMS产线投资旺盛，一大批项目将上线晶圆代工厂，2015年预计将形成近85万片的年产能。
MEMS行业沿着制造先行，设计和封测并举的发展策略，有望在“十三五”期间实现跨越式发展。
四、行业重点企业简况
1、苏州固鍀：
盈利明显好转，MEMS传感器业务蓄势待发
公司盈利情况明显好转。
公司一季度报营收2.28亿元，同比增长30.61%，多家子公司扭亏为盈，归母净利润1318万元，同比增长333.48%。
随着太阳能银浆与MEMS传感器放量，全年业绩有望大幅增长。
公司上半年盈利预计在3770-4126万元，同比增长430-480%。
MEMS传感器业务蓄势待发。
公司旗下苏州明皜及江苏艾特曼形成了集设计、制造、销售于一体的全产业链布局。
明皜是国内MEMS设计五强，主打产品加速度计去年出货约4400万只，营收达到4600万，盈利情况大为改善。
目前已经完成了地磁计、压力传感器等产品开发，预计今年完成1亿营收目标，并实现盈亏平衡。
2、振芯科技：
北斗终端持续放量，募集资金扩大MEMS器件量产能力
北斗卫星导航终端持续放量。
2015年北斗终端需求持续释放，保持了快速增长，2015年公司北斗卫星导航终端销售收入达3.8亿元，同比增长41.6%。
占比71.49%，是公司第一大业务。
2015年签订了3.5亿北斗终端销售合同，占相关特种行业市场份额最高，其中2.9亿元尚未确认收入，对2016年业绩有较大促进作用。
募集资金扩大MEMS惯性器件量产能力。
公司MEMS陀螺仪性能指标优于同行水平。
2016年6月，公司发布非公开发行股票预案，拟募集总额不超过11.65亿元的资金，其中投资8,600万元建设MEMS组合导航生产测试能力建设项目。
通过项目实施，使公司在MEMS惯性器件的量产能力和测试能力得到突破性的提升，基本满足组合导航应用平台中对MEMS惯性传感器产品的需求。
3、盾安环境：
转型高端智能制造产业，持续布局MEMS传感器
转型高端智能制造产业。
公司是全球制冷配件行业龙头，主要业务有制冷配件、制冷设备、节能产业三大板块构成，2015年三大板块收入构成比例为6:
3:
1。
公司坚持向高端智能制造转型的发展战略，目前已形成了“传感器+机器人+新能源汽车热管理系统”的高端智能制造产业。
持续布局MEMS传感器。
2011年，公司收购了美国Microstaq.Inc的MEMS业务。
2014年5月与美国Microlux公司合作，共同设立中美合资盾安传感科技有限公司。
2015年9月投资500万元在苏州设立盾安传感科技（苏州）研究院。
公司选择在空调、压缩机、冷冻冷藏、汽车等有较大应用市场的压力传感器作为起点，预计今年在中、美两地将完成100万套MEMS压力传感器产能布局。
4、耐威科技：
立足高精度惯性导航，外延切入MEMS代工领域
立足高精度惯性导航。
公司以高精度惯性导航产品为主，精度和可靠性达到军用级别，目前形成了惯性导航系统+卫星导航系统+组合导航系统的全产业链布局。
惯性导航广泛应用于航空航天、武器制导等军事领域，随着无人机、水下机器人等新兴产品的市场需求不断得到释放，高精度惯性导航产品在民用市场的渗透必将逐步提高。
收购赛莱克斯，切入MEMS代工领域。
公司通过外延并购迅速打通产业链的上下游，收购国际知名的纯MEMS代工龙头赛莱克斯。
借助于赛莱克斯在MEMS代工领域积累多年的先进制造工艺和强大技术团队，逐渐实现工艺的本土化改造，发挥MEMS制造与公司原有惯性导航业务的协同效应。
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