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国产MEMS传感器面临哪些机遇和挑战?
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一、国内MEMS传感器厂商面临的机遇。

当前,国内MEMS传感器厂商整体规模不大。除了歌尔和瑞声年营收超过1亿美元,美新半导体、美泰科技、芯奥微等本土MEMS传感器厂商的年营收都不足6000万美元,整体规模不大。此外,国内厂商所经营的产品种类比较单一,产品线多为单片、多为组件提供,解决方案的供应能力较差。与之相比,国际巨头Invensense、英飞凌等国外厂商有2-3条产品线,博世、电装、意法半导体等MEMS产品线超过4条,并具备集成解决方案供应能力。与此相反,小供应商难以在较短时间内实现大规模生产,因此排名靠前的大供应商的市场占有率相对稳定,市场集中度也较高。

二、国内MEMS传感器发展前景展望。

(1) MEMS与传感器呈现出多功能高度集成与结合的趋势。随着设计空间、成本和功耗预算的不断压缩,将多种敏感元件集成到同一基片上,制造能检测多个参数的多功能组合MEMS传感器成为了一个重要解决方案。

(2) 传感器的智能化和边缘计算。在MEMS传感器领域,软件已经成为其重要组成部分,随着多种传感器进一步集成,需要处理的数据越来越多,软件实现了多种数据融合。MEMS产品的发展必然以系统应用为起点,以软件融合为手段,开发智能传感器,促进人工智能在传感器领域的广泛应用。

(3) 传感器的低功耗和自供能量需求日益增长。由于物联网等应用对传感器的需求迅速增长,传感器的使用量急剧增加,能源消耗将会加倍。减少传感器的功耗,利用环境能量采集来实现自供,提高续航能力的需求将伴随传感器的发展而不断增加。

(4) MEMS向NEMS的演变。在微加工技术,尤其是纳米加工技术迅速发展的今天,随着终端设备的小型化和多样化,由智能传感器向小型化发展已是一种趋势。类似于MEMS,NEMS(纳机电系统)是一种专注于纳米领域的纳系统技术,只是体积较小。

(5) 敏感新材料的出现。膜式压电材料具有工艺一致性好、可靠性高、良率高、面积小等特点,可应用于MEMS执行机构、音箱、触觉、触控界面等领域。今后MEMS器件的驱动方式将从传统的静电梳齿驱动方式转变为压电驱动方式。

(6) 晶片尺寸较大。与目前业界普遍采用的6、8英寸晶圆制造工艺相比,较大的晶圆尺寸可以在很大程度上降低成本,提高产量,而且晶圆尺寸的扩大与晶片特征尺寸的缩小相互促进,相互促进。以12英寸晶圆工艺线为例,MEMS产品已经出现。

目前,MEMS传感器已广泛应用于消费电子、汽车、工业、医疗、通信等领域,随着人工智能和物联网技术的发展,MEMS传感器的应用领域也将越来越广泛。MEMS传感器是人工智能最基本的硬件设备之一,传感器采集的数据越丰富、越准确,人工智能就能发挥更大的作用。感知、连接和计算是物联网生态系统的核心,随着网络节点的不断增加,对智能传感器的数量和智能化水平提出了更高的要求。智能家居、工业互联网、汽车联网、智能城市等新兴产业领域,将为MEMS传感器带来更为广阔的市场空间。

由于MEMS传感器得天独厚的优势,它的应用并不局限于可穿戴设备,在未来医疗、人工智能、汽车电子等领域,其底层结构的设计都需要依靠MEMS传感器。

就当前全球发展趋势来看,汽车工业和消费电子市场已十分发达,已成为MEMS传感器发展的基础,未来智能现代化如医疗、人工智能、物联网、智慧城市等趋势明显,MEMS传感器发展潜力巨大。

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