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MEMS產業，躊躇滿志

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MEMS產業，躊躇滿志



大中華區MEMS市場營收在2024年至2030年期間的復合年增長率為3.6％ ， 到2030年將達到20億美元 ， 而銷售量將達到66億顆 。
這是法國咨詢公司Yole在報告中所作的最新預測 。
2025年 ， 全球半導體產業在經歷了周期的劇烈波動后 ， 正迎來結構性的復蘇 。 在這場復蘇中 ， 一個曾經被視為“超越摩爾定律”的成熟領域——MEMS傳感器 ， 正站在新一輪爆發式增長的前夜 。
在蘇州舉辦的第十五屆納博會中 ， 中國MEMS制造大會作為主要分會議 ， 邀請了多位學者和企業高管出席分享報告 ， 大會同期還有微納制造與傳感器展 。 半導體產業縱橫記者此次來到納博會現場 ， 采訪了眾多國內外MEMS領域企業 ， 拿到了重要的一手信息 。
且來看 ， 最微小的MEMS傳感器 ， 如何撬動巨無霸市場 。
01市場高速增長 ， 供需存在落差MEMS（微機電系統）是集微型傳感器、執行器、信號處理和控制電路于一體的微型化器件或系統 。 它并非遵循傳統摩爾定律（More Moore）追求算力 ， 而是“超越摩爾”（More Than Moore MtM）技術的關鍵分支 ， 專注于通過集成不同功能來擴展系統價值 。
在2024年全球約6680億美元的半導體設備市場中 ， 由MtM驅動的收入占比高達27% ， MEMS正是其中的重要構成 。 全球MEMS市場在2024年經歷了穩健復蘇 ， 全年總營收達到154億美元 ， 相較前一年增長5% ， 總出貨量高達310億顆 。
【MEMS產業，躊躇滿志】在這一全球趨勢下 ， 中國市場的供需矛盾與增長潛力尤為突出 。 Yole的數據指出 ， 2024年大中華區的MEMS市場同比增長率達到了8.4% ， 顯著高于全球平均水平 。 同時 ， 來自賽迪顧問的數據表明 ， 2024年中國傳感器市場總規模預計達到4191.4億元人民幣 ， 其中 ， 智能傳感器的市場規模預計為1643.1億元人民幣 。
而MEMS制造公司華鑫微納表示 ， 中國作為全球最大的電子產品生產基地 ， 每年需要消耗約200萬片（折合8英寸）的MEMS晶圓 ， 而目前國內每年的總產能尚不足10萬片 ， 僅能滿足國內1/20的需求 。 國內MEMS產品真正成熟能夠量產的 ， 目前大概有麥克風、濾波器和消費級壓力傳感器三種；同時 ， 國內在高性能壓電、慣性、微鏡、噴墨打印頭等中高端MEMS器件上未能實現大規模量產 。
這種供需之間的巨大落差 ， 成為了本土企業投身該賽道的動力 ， 也預示著一個廣闊的國產化市場 。
02MEMS傳感器 ， 三大趨勢在納博會上 ， 歸納眾多廠商的判斷可得出 ， 當前MEMS傳感器有著三大發展趨勢 ， 同時需要兩類關鍵的底層技術 。
從發展趨勢上來看 ， MEMS傳感器首先正在越來越小型化 。 博世公司在其演講中明確指出 ， 小型化是實現智能戒指、迷你耳塞和智能折疊手機等創新應用的前提 。 這一趨勢的背后是工藝的突破 。 博世展示了其BMA530/580加速度計 ， 尺寸僅為1.2 x 0.8 x 0.55 mm3 ， 號稱是全球最小的適用于可穿戴與可聽戴設備的加速度計 。
在展會上 ， 明皜科技也帶來了其dva290超低功耗高性能電容式三軸MEMS加速度計 ， 擁有超小封裝2 x 2 x 0.9 mm3 ， 工作溫度范圍從-40℃至85℃ ， 通過AEC-Q100 Grade 3驗證 ， 可用于非安全相關的汽車應用 。
其次是MEMS器件的集成化 。隨著設備功能的日益復雜 ， 單一功能的傳感器已無法滿足需求 。 集成化 ， 即將多種傳感器功能（如運動、環境、聲學）組合到一個緊湊的解決方案中 ， 已成為行業的主流選擇 。 博世強調 ， 集成化方案的核心價值在于為客戶提供“更低的系統成本”、“更小的外形尺寸”和“簡易的設計導入” 。 例如 ， 將加速度計、陀螺儀和磁力計集成為九軸自由度的單一封裝 ， 可極大優化可穿戴設備的內部空間 。
最關鍵的一點 ， 是MEMS芯片正在變得智能化 。 如果說小型化和集成化是物理形態的革命 ， 那么智能化則是MEMS的“靈魂革命” ， 這是本次博覽會上大多數廠商的共識 。
Yole指出 ， 行業正從2010年代的“邊緣處理”（On-edge ， 即MEMS+MCU/DSP）轉向2030年的“傳感器內處理”（In-edge ， 即MEMS+ASIC集成MCU） ， 以實現更復雜的AI算法 。 博世則展示了“智能化”的具體落地：通過片上傳感器融合和自學習AI 。 其用于循環運動識別的自學習AI軟件 ， 具備在傳感器端進行自學習的能力 ， 可自動識別新的運動模式 ， 從而實現全自動的活動跟蹤和個性化的數字教練反饋 。
在會上 ， 增芯科技也表示 ， MEMS傳感器 ， 智能化是大趨勢 。 AI場景下的算力內置化、多模態融合和超低延遲等新需求 ， 正迫使傳感器必須進化 。 增芯科技表示 ， 傳感器智能化的本質是MEMS與ASIC的深度融合 。 然而 ， 在傳統模式下 ， MEMS芯片和ASIC芯片通常在不同的工廠制造（如MEMS在8英寸特色工藝廠 ， ASIC在12英寸邏輯廠） 。 這種分離導致了高昂的試錯成本和較低的設計效率 ， 因為MEMS的物理行為和ASIC的電學特性必須通過反復實測才能匹配 。 針對此 ， 該公司正探索“12英寸協同制造”的路徑 ， 即在同一條12英寸產線上同時具備MEMS和ASIC的制造能力 ， 通過晶圓級鍵合實現單芯片集成 ， 有效解決延遲、功耗和成本問題 。
晶方科技研發總監楊劍宏也在采訪中表示 ， 智能MEMS芯片堆疊了ASIC和Memory芯片 ， 能對采集到的原始數據（如溫度、圖像、振動）進行初步處理 ， 比如過濾異常值、提取關鍵特征 ， 再將精簡后的數據傳遞給邊緣網關、邊緣服務器等核心算力節點做進一步分析 ， 最終僅將結果或少量關鍵數據上傳云端 ， 是邊緣計算的“前端硬件” 。
為實現上述“三化”趨勢 ， 兩種關鍵的底層技術成為焦點：首先是壓電MEMS技術 。 在展會可看到 ， 利用PZT、AIN、ScAIN等新材料的壓電MEMS技術正日益普及 。 它不僅在RF MEMS和噴墨打印頭等成熟市場應用 ， 更是在微型揚聲器、MEMS振蕩器、微鏡和微散熱等高增長新興領域扮演著重要角色 。
其次是向12英寸晶圓制造的遷移 。 MEMS晶圓廠正緩慢地向12英寸晶圓過渡 。 此舉的意義重大 ， 它不僅能降低成本 ， 更是為了實現更便捷的IC集成、支持更大的芯片尺寸（如AR/VR的微鏡）和獲取更好的性能 。 路線圖顯示 ， 繼臺積電之后 ， 博世、增芯科技和賽微電子等企業都已計劃在12英寸產線上布局 。
03展望未來 ， 國內廠商在發力回顧歷史 ， MEMS的增長由一波波的應用浪潮推動：早期由汽車（安全氣囊、ESP）驅動 ， 隨后被智能手機（麥克風、運動傳感器）引爆 ， 接著是可穿戴設備和TWS耳塞 。 而今 ， 新的浪潮已經清晰可見 。 根據記者走訪多家展商所得到的信息 ， 在消費電子領域 ， 市場將AR/VR/智能眼鏡視為下一個MEMS增長驅動概念 ， 將重點拉動微鏡、激光束掃描和MEMS散熱技術的需求 。 其次 ， 汽車的電氣化和自動化是MEMS用量激增的核心驅動力 。 MEMS的應用正從傳統的動力總成和底盤擴展到座艙內部的環境傳感和信息娛樂系統 。 再次 ， 工業4.0、生成式AI和5G正在驅動短期的工業及數據中心增長 ， 特別是用于服務器和光模塊的MEMS時鐘技術 。
最后 ， 具身智能將為MEMS產業打開巨大的想象空間 。 首先 ， 機器人依賴MEMS技術實現微型化、低功耗和低成本的環境感知 。 這包括使用MEMS激光雷達、超聲波或電容傳感器進行高精度測距 ， 以支持自主導航、物體操控和安全人機交互 。 其次 ， 為了實現精準、安全的物理交互 ， 機器人對觸覺感知需求迫切 。 MEMS壓阻式或電容式觸覺傳感器被用作電子皮膚 ， 部署于指尖或靈巧手 ， 以檢測壓力、紋理和滑動狀態 。 此外 ， 高自然度的人機交互依賴MEMS聲學傳感器實現語音指令捕捉、聲源定位和語音反饋 。 更高級的需求還包括用于化學環境理解的MEMS嗅覺傳感器 。
MEMS的核心優勢在于其能夠在毫米級尺度上集成 ， 允許傳感器被嵌入機器人關節、指尖等受限空間 ， 或構建分布式傳感網絡 。 這種能力為AI模型提供了物理世界真實、連續和多維的數據基礎 ， 是彌補AI與現實環境差異、實現高水平自主具身智能的關鍵硬件基石 。
針對未來市場的巨大增長空間 ， 國內各環節MEMS企業也在加速布局 。 封測方面 ， 與傳統IC相比 ， MEMS傳感器技術壁壘更高 ， MEMS封裝要求也更為嚴苛 。 不同于傳統IC封裝以二維平面結構為主 ， MEMS需要構建復雜的三維封裝體系 ， 從而保障傳感器的系統封裝可以保護敏感芯片等不受環境影響 ， 并保障芯片對傳感檢測的感知動作正常、無干擾 。 加上不同MEMS傳感器的功能特性各異 ， 其封裝方案往往需要高度定制化 。 據統計 ， 封裝成本在MEMS總成本中占比高達30%-40% ， 且超過50%的開發階段良率損失源于封裝工藝問題 ， 凸顯了其技術壁壘 。
深耕MEMS封測領域的晶方科技表示 ， 今年以來 ， 國內市場對MEMS芯片需求量的提高極大地促進了其晶圓級封裝業務 。 該公司具備晶圓級封裝、硅通孔、三維RDL等工藝能力 ， 提供微型化、低功耗、高集成、高性能解決方案 ， 成本與產業鏈優勢顯著 。 同時 ， 其擁有完整的8英寸和12英寸晶圓級芯片尺寸封裝量產線 ， 具備從晶圓級到芯片級封裝的一站式綜合服務能力 。
在制造方面 ， 10月底 ， 由華鑫微納投資、中電二公司承建的中國蚌埠傳感谷8英寸MEMS晶圓生產線EPC項目首批產品正式下線 ， 標志著全國首條8英寸MEMS晶圓全自動生產線、同時也是全國首條工藝設備配套齊全的壓電MEMS量產線正式投入運營 。 據介紹 ， 該項目總建設投資達50.6億元 。 在全部建成投產后 ， 將具備月產3萬片晶圓的能力 ， 成為國內產出最大的MEMS全自動晶圓生產線 。
總的來說 ， 眾多國內廠商在被問及對今年市場環境的感受時 ， 普遍給出了積極的答復 。 同時 ， 也有廠商提到 ， 競爭對手正在變多 ， 許多fab廠因看到MEMS市場的前景而計劃增設相應的生產線 。 不過MEMS傳感器因種類眾多、定制化程度高 ， 因此對人才和技術都有較高的門檻 。 成立時間早的廠商因長期投入 ， 從而積累了較深的護城河 。
MEMS產業的下半場已經開幕 。 這場競爭不再是關于誰能制造出更便宜的單一傳感器 ， 而是關于誰能更快地將小型化的硬件、集成化的方案和智能化的AI算法相融合 。 全球市場正被前沿技術所定義的新應用所驅動 ， 在這一浪潮中 ， 國內廠商能否更進一步 ， 需要我們拭目以待 。


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