MEMS行業(yè)作為基于集成電路技術(shù)演化而來的新興子行業(yè)，這幾年發(fā)展迅速，如今，MEMS傳感器和執(zhí)行器已成為日常生活的一部分，2021年對于MEMS公司來說是不平凡的一年，這一年大多數(shù)MEMS廠商迎來了可觀的增長。

什么是MEMS？MEMS是微電路和微機械按功能要求在芯片上的一種集成，基于光刻、腐蝕等傳統(tǒng)半導體技術(shù)，融入超精密機械加工，并結(jié)合力學、化學、光學等學科知識和技術(shù)基礎(chǔ)，使得一個毫米或微米級的MEMS具備精確而完整的機械、化學、光學等特性結(jié)構(gòu)。

MEMS行業(yè)的誕生契機是什么？在集成電路行業(yè)不斷發(fā)展的背景下，傳統(tǒng)的集成電路無法持續(xù)地滿足終端領(lǐng)域日益變化的需求，因此，微電子學、微機械學以及其他基礎(chǔ)自然科學學科的相互融合之下，誕生了以集成電路工藝為基礎(chǔ)，結(jié)合體微加工等技術(shù)打造的新型芯片，這就是MEMS。

2021年全球前30 MEMS廠商排名

近日，知名研究機構(gòu)Yole發(fā)布了2021年全球MEMS廠商的排名（按照營收情況）。如下圖所示，前十的老牌MEMS企業(yè)在過去幾年基本沒有發(fā)生太大變化，分別是博世、博通、意法半導體、Qorvo、TDK、歌爾微、德州儀器、惠普、英飛凌、樓氏電子等。再往后分別是Honeywell、恩智浦、TE Connectivity、ADI、佳能、Skyworks、Murata、SI time、Sensata、瑞聲科技、SENSIRION、FLIR System、AMPHENOL、LYNRED、賽威電子、Teledyne MEMS、Melexis、Guide IR、臺積電。這些廠商中包括IDM、Fabless和代工廠各種類型的廠商。

2021年MEMS供應商收入排名

（百萬美元）（來源：Yole）

注釋：綠色虛線框是IDM廠商、藍色虛線框是純代工廠、其余為Fabless廠商

可以看出，幾乎所有企業(yè)都呈現(xiàn)出穩(wěn)定的增長勢頭。博世和博通繼續(xù)是MEMS的領(lǐng)導者，其業(yè)務和增長都非常出色，博世受益于汽車MEMS產(chǎn)品的應用，2021年的營收超過17億美元；博通接近14億美元，從第三名開始，營收就接近腰斬。博通、Qorvo和高通主要是RF MEMS起決定性作用。隨著手機頻率的增加和5G的引進，對射頻MEMS傳感器的需求還將進一步增長，同時收益于RF MEMS傳感器的廠商還有Skyworks。

TDK幾年前通過收購InvenSense進入這個市場，2021年TDK增長迅速，其中，TDK子公司Tronics 在2022財年實現(xiàn)了50%的收入增長。再加上由于運動傳感器客戶群的擴大以及MEMS麥克風新業(yè)務的推出，中國智能手機的運動傳感器銷售額增長。

而德州儀器、歌爾微、惠普、佳能、瑞聲科技、FLIR System等的增長均較小，樓氏是少有的營收下降的企業(yè)。十年前德州儀器和惠普是MEMS領(lǐng)域的王者，但德州儀器最近這些年來銷售額增長乏力，沒有贏得新市場的青睞；惠普將測量部門分拆后出售，再加上噴墨打印機市場消退，惠普的MEMS業(yè)務也遭受了眾創(chuàng)。

從地域來看，在MEMS這個領(lǐng)域，依然是美國占據(jù)較強的地位，有接近一半的廠商是屬于美國。歐洲也不遜色，有博世、意法半導體、恩智浦等。日本廠商以特色占有一席之地。中國靠麥克風市場（樓氏、歌爾微、瑞聲科技）和代工市場（賽微電子）占據(jù)一定的地位。

整體來看，全球MEMS市場規(guī)模的收入從2020年的115億美元增加到2021年的約136億美元，同比增長17%。2021 年的收入是由消費和汽車應用的持續(xù)傳感化以及醫(yī)療和工業(yè)終端市場及相關(guān)應用的進步推動的。由于芯片短缺和全球分配問題，慣性和壓力MEMS等一些MEMS器件的ASP在2021年略有增長，為市場創(chuàng)造了額外的收入增長。

隨著萬物互聯(lián)與人工智能的興起，MEMS產(chǎn)品種類增加、市場規(guī)模擴大，行業(yè)對產(chǎn)品生產(chǎn)周期的縮短及生產(chǎn)成本的降低提出了更高要求，同時MEMS工藝研發(fā)費用迅速上升以及未來建廠費用高啟促使更多的半導體廠商將工藝開發(fā)及生產(chǎn)相關(guān)的制造環(huán)節(jié)進行外包，純 MEMS代工廠與MEMS產(chǎn)品設(shè)計公司合作開發(fā)的商業(yè)模式將成為未來主流行業(yè)業(yè)務模式。類似于傳統(tǒng)集成電路行業(yè)發(fā)展趨勢，MEMS產(chǎn)業(yè)也將逐步走向設(shè)計與制造分立、制造環(huán)節(jié)外包的模式。從趨勢上看，全球MEMS 代工業(yè)務將會快速擴張。

MEMS代工廠迎來豐收時刻

2021年MEMS純代工廠的銷售額為6.9億美元，比2020年的5.7億美元同比增長21%。2021年的代工市場份額約占總額的5.1%。所以可以看出，MEMS代工市場雖然提供了相對較小的市場份額，但市場卻在不斷增長。他們主要為那些無晶圓廠公司以及那些無法在內(nèi)部完成100%傳感器制造的IDM提供代工服務。

以前MEMS代工廠的營收很少，通常不到6000萬美元，但現(xiàn)在隨著Fabless的崛起，增強了對MEMS外包的需求，MEMS代工廠迎來了良好的發(fā)展，收入增長強勁。純代工廠玩家主要有賽威電子、Teledyne、臺積電、X-FAB、索尼和意法半導體等，他們合計占據(jù)著超過65%的市場份額。

注：臺積電和X-FAB為綜合型代工廠，Yole僅統(tǒng)計的是MEMS業(yè)務。

這幾年得益于產(chǎn)能的持續(xù)提升及需求的持續(xù)增長，賽微電子在全球MEMS純晶圓代工市場中的份額占比從2019年的15.61%提升到了2021年的18.18%。目前賽微電子在瑞典擁有一座成熟運轉(zhuǎn)的 MEMS 晶圓工廠，內(nèi)含兩條8英寸產(chǎn)線；在北京擁有一座處于建成運營初期、具備規(guī)模產(chǎn)能的MEMS晶圓工廠，內(nèi)含一條8英寸產(chǎn)線；這兩座晶圓工廠均處于持續(xù)擴產(chǎn)狀態(tài)，其中瑞典產(chǎn)線主要是添購部分設(shè)備以滿足相關(guān)客戶的訂單需求；北京產(chǎn)線則將從當前的1萬片/月向3萬片/月產(chǎn)能擴充。

Teledyne DALSA成立于1980年，2011 年被Teledyne Technologies收購，2019年，Teledyne又收購Micralyne，鞏固了全球MEMS代工廠領(lǐng)先地位。

2021年，臺積電公司完成壓電微機電技術(shù)的驗證，以生產(chǎn)具備高音質(zhì)及快速響應的微機電揚聲器。未來計劃包含開發(fā)下一世代高敏感度壓電麥克風、十二英寸晶圓微機電光學影像穩(wěn)定系統(tǒng)、醫(yī)療用單芯片超音波傳感器，以及車用微機電應用。

X-FAB不僅是全球最大的SiC大廠，但是其也代工MEMS。2011年X-FAB收購了MEMS 代工廠Itzehoe GmbH (MFI) 25.5%的股權(quán)，開始進軍MEMS代工。

排名第八的是臺灣的VIS ，該公司是由張忠謀于1994 年12月在新竹科學園區(qū)創(chuàng)立，最初是臺積電的分包商，主要專注于DRAM和其他存儲 IC 的生產(chǎn)和開發(fā)。2000年，VIS宣布計劃從DRAM制造商轉(zhuǎn)型為代工服務商。2019年VIS收購了Globalfoundries的MEMS代工業(yè)務進軍MEMS代工。

日本的索尼、羅姆也是MEMS代工領(lǐng)域的玩家，索尼能代工8英寸MEMS晶圓，羅姆能代工6英寸晶圓。

圖中M2 Fab是羅姆的6英寸MEMS晶圓代工廠

（圖源：羅姆）

值得注意的是，博世、意法半導體和聯(lián)華電子雖然也提供一定的代工服務，但是市場體量很小，年銷售額在1000萬美元到2000萬美元之間。這從側(cè)面反映出市場對他們直銷MEMS的強勁需求，幾乎沒有閑置產(chǎn)能。

隨著MEMS傳感器空前的需求，包括博世、SilTerra、士蘭微電子、FormFactor等在內(nèi)的MEMS廠商正在建設(shè)新的生產(chǎn)工廠，如博世宣布建設(shè)一條將于2026年開通的 300mm MEMS工廠。但是現(xiàn)在全球各家IDM和代工廠均在大幅擴產(chǎn)，對設(shè)備的需求也是空前，建廠進度可能受制于設(shè)備的交貨時間等問題。

與此同時，有一些企業(yè)開始了并購之路。2021年12月，賽微電子全資子公司Silex收購了德國Elmos的200mm汽車芯片晶圓生產(chǎn)線；2021年6月，Mitsumi收購了Omron的8英寸晶圓廠，該晶圓廠主要生產(chǎn)MEMS業(yè)務，收購業(yè)務后，該公司表示將投資超過100億日元在該工廠建立每月約20,000片8英寸晶圓的生產(chǎn)系統(tǒng)。

MEMS未來發(fā)展的驅(qū)動力主要有哪些？

從市場需求來看，Yole預計MEMS行業(yè)預計在5年后將突破220億美元大關(guān)，在2021年至2027年期間每年以約9%的速度增長。具體到應用領(lǐng)域來看，通訊、生物醫(yī)療、工業(yè)汽車及消費電子的應用增速均非?？捎^，其中通訊領(lǐng)域的復合增長率高達25%。如果按照各細分領(lǐng)域來看，預計到2026年，10億美元以上的MEMS細分領(lǐng)域包括射頻MEMS（40.49億美元）、MEMS慣性器件（40.02億美元）、壓力 MEMS（23.62億美元）、麥克風（18.71億美元）以及未來應用（13.63 億美元）。

從技術(shù)方面來看，Yole認為，當前影響MEMS技術(shù)發(fā)展趨勢的三大支柱分別為：一是材料上的革命，如采用諸如氮化鋁、鋯鈦酸鉛等壓電新材料，來提升MEMS器件的功能、增強靈敏度，和降低能耗；二是三維（3D）集成（包括大熱的Chiplet），如MEMS 后道工藝、集成電路芯片/單芯片SoC片上系統(tǒng)的三維堆疊、12英寸MEMS產(chǎn)線的支持；三是先進封裝，如過去前期處理（數(shù)字信號處理）、傳感器融合、無線控制器、硅通孔TSV/玻璃通孔TGV技術(shù)到現(xiàn)在埋入式軟件/算法、邊緣智能和異質(zhì)異構(gòu)集成技術(shù)。

對MEMS的強勁需求，使得一些MEMS代工廠的產(chǎn)能已經(jīng)排到2023年底。但Yole分析師指出，由于當前的微觀經(jīng)濟和宏觀經(jīng)濟形勢導致運營成本上升，導致利潤率下降，某些MEMS器件的平均售價增加。再加上一些集成商對MEMS芯片的囤積恐導致的未來庫存過剩，可能導致2023年及以后的MEMS廠商活動低迷。

寫在最后

過去十年間，MEMS市場格局主要受手機和耳機市場的影響，一些廠商因此沖到榜單前面，也有一些廠商被時代甩到后面。不過有一點直觀的是，這些MEMS玩家無論是Fabless、IDM還是Foundry，都不是僅有MEMS這一項業(yè)務，只依靠MEMS業(yè)務的廠商很難具備獨立存活的能力。但MEMS又如此不可或缺，好在，我國在MEMS這個領(lǐng)域這幾年的發(fā)展不錯，如歌爾微、敏芯股份、瑞聲科技、美新、西人馬、通用微等不少中國力量正在崛起。

 來源：半導體行業(yè)觀察