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2015年MEMS最新市場分析

2015-05-15
關鍵詞: 傳感器 工業4.0 MEMS

  新興MEMS傳感器、成本顯著降低、軟件和新技術的重要性日益增加、行業巨頭和中國代工廠的崛起:2020年全球MEMS產業將超過200億美元!

  MEMS產業越來越成熟,新興器件不斷涌現

  2014年,硅基MEMS器件的市場規模達到111億美元。由于智能手機和平板電腦的巨大市場需求,MEMS產業發展進入快車道,后續還有增長潛力無限的可穿戴和物聯網(IoT)市場驅動。同時,MEMS產業也是高度動態化的,即便是較為成熟的汽車市場,也需要新技術來挑戰現有格局。一些MEMS器件的制造成本僅為幾十美分,如運動傳感器正成為一種廉價商品,就像幾年前的溫度傳感器一樣。成熟的工藝滿足了更大的市場容量和多種傳感器系統集成的需求,這也促使MEMS制造將快速向下一代晶圓尺寸轉移。

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  圖1 2014-2020年MEMS市場預測

  此外,我們認為新興MEMS器件不斷涌現。雖然氣體和化學傳感器是基于半導體技術的,但是MEMS技術可以進一步減小尺寸和降低成本,從而開辟新的機遇。我們相信基于MEMS技術的氣體傳感器將會獲得越來越多的應用,尤其是可穿戴和消費電子設備,如智能手機和智能眼鏡等。另一個例子是,MEMS微鏡正吸引來自光通信市場的目光,如凱聯特(Calient)實現快速增長;或者MEMS微鏡應用于人機交互界面,如英特爾(Intel)收購Lemoptix。

  過去,我們已經看到了不同市場中的領導者,并且競爭也是很開放的。但是2014年令人記憶猶新的是:一個未來的MEMS巨人——羅伯特?博世(Robert Bosch)的成長。去年由于消費市場的帶動,該公司的MEMS營收增長20%,達到12億美元,穩居全球第一位。意法半導體的MEMS營收現在落后博世4億美元。相比2013年,全球前五大MEMS公司沒有改變,合計營收為38億美元,約占全球MEMS市場的三分之一。博世的霸主地位顯而易見,因為它的營收約占前五大公司合計營收的三分之一。

  MEMS一直依賴于使用基于半導體的微加工技術來制造器件,以取代更加復雜、笨重或不敏感的傳感器。未來將有四種趨勢改變MEMS市場格局:

  * 新興器件,如氣體傳感器、微鏡和環境組合傳感器

  * 新應用,如壓力傳感器應用于位置(高度)感測

  * 顛覆性技術,包括封裝、新材料(如壓電薄膜和300mm/12寸晶圓)

  * 新的設計,包括NEMS(納機電系統)和光學集成技術

  全球前十名MEMS廠商占據了大部分市場份額,我們將它們分為兩大類:“氣勢洶洶的悍將”和“苦苦掙扎的巨頭”。“氣勢洶洶的悍將”包括博世、InvenSense、Avago和Qorvo。博世是值得特別注意的,因為它是目前排名前三十名中唯一一家雙市場(汽車和消費電子)MEMS公司,并且還具有研發和量產雙重設施。“苦苦掙扎的巨頭”包括意法半導體、惠普、德州儀器、佳能、樓氏電子、電裝和松下。這些公司目前正在努力尋找一種有效的增長引擎。此外,還值得一提的是一些“小巨人”,如Qorvo和英飛凌(Infineon),將來很有潛力發展為“悍將”或“巨頭”。

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  圖2 2014年全球前三十名MEMS廠商排名

  MEMS公司發展方向:(1)單個MEMS產品線發展為多元化產品線;(2)MEMS產品線發展為系統集成產品線。到目前為止,博世是最為成功的案例。

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  圖3 2014年全球前三十名MEMS廠商的產品線定位

  未來的機會:軟件、12寸晶圓、新型檢測方法和新興傳感器

  相信12英寸MEMS晶圓制造將在未來幾年成為熱門主題。12英寸晶圓制造將影響整個MEMS供應鏈,包括設計、材料、設備和封裝等。目前看來,主要有兩個原因驅動12英寸晶圓制造,(1)技術需求,如具有CMOS層的器件希望有較小的特征尺寸,而晶圓尺寸的擴大與芯片特征尺寸的縮小是相應促進和互相推動的,晶圓尺寸每提升一個等級就會伴隨著芯片特征尺寸縮小一個等級;(2)經濟需求:企業追求不斷地降低成本、增加產量。

  封裝已經成為眾多MEMS公司的焦點,但是現在軟件也正成為MEMS傳感器的重要組成部分。隨著傳感器進一步集成,越來越多的數據需要處理,軟件使得多種數據融合成為可能。由于軟件的重要性日益凸顯,所以收購行為不斷發生,如InvenSense收購Movea。

  隨著NEMS、新的封裝技術和其它因素的發展,新一輪的MEMS投資周期開始。

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圖4 傳感器、封裝和軟件 – 將成為一個整體的傳感解決方案

  雖然組合傳感器市場不斷增長,但是分立慣性傳感器市場仍有亮點

  2015-2020年,消費類應用將繼續顯著增長,預計出貨量的年增長率為17%。然而,價格下降壓力巨大,每年下跌約5%,因此市場營收的年增長率為13%。在消費領域,還有一個有趣的現象:盡管組合傳感器獲得廣泛應用,但是分立的加速度計仍然保持增長勢頭。因為可穿戴設備和物聯網還將需要大量的分立傳感器。此外,智能手機iPhone 6中也使用了一顆博世的分立加速度計。

  加速度計+磁力計的組合傳感器適用于功能手機,因為他們可以采用算法來模擬陀螺儀,從而使得低端手機中的用量增加。而9軸或10軸組合傳感器將受可穿戴設備驅動增長。

  還有很多其它MEMS器件的發展趨勢正在顯現,例如工業應用的噴墨打印頭近期爆發,MEMS技術正在工業和圖形市場取代壓電噴墨技術,同時在辦公室領域取代激光打印技術。我們也相信,2020年智能手機、平板電腦和可穿戴設備中的壓力傳感器市場將超過5.8億美元。另一個飆升的市場是消費類MEMS麥克風。醫療、汽車和其它應用仍然處于起步階段。此外,微鏡也有很多工業用途,如印刷和成形、激光微加工、光刻、全息數據存儲、光譜學、光療、三維測量、顯微鏡檢查、頭戴式顯示器和網絡數據中心等。

  紅外微測輻射熱計(microbolometer)市場繼續增長,320 x 240像素分辨率的產品因其良好的“分辨率/成本”率,獲得最為廣泛的應用。由于汽車和監控市場的需求,它仍將占據主導地位。雖然Lepton模塊的發布并未提升FLIR公司的2014年業績,但是它和Seek Thermal(采用Raytheon紅外成像儀)將開啟未來全新的市場。

  對于射頻應用,未來幾年,體聲波(BAW)濾波器市場將受到高端智能手機的驅動。2014年第三季度Cavendish Kinetics發布了一款令人印象深刻的MEMS天線調諧開關,滿足消費市場的“可靠性/成本”的規格需求。

  最后,我們認為基于MEMS技術的化學/氣體傳感器將成為未來的“明星”產品,智能手機和可穿戴設備都將廣泛采用。


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