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(yè)巨頭和中國代工廠的崛起：2020年全球MEMS產(chǎn)業(yè)將超過200億美元！
MEMS產(chǎn)業(yè)越來越成熟，新興器件不斷涌現(xiàn)
2014年，硅基MEMS器件的市場規(guī)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(chǎn)業(yè)發(fā)展進入快車道，后續(xù)還有增長潛力無限的可穿戴和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）市場驅(qū)動。同時，MEMS產(chǎn)業(yè)也是高度動態(tài)化的，即便是較為成熟的汽車市場，也需要新技術來挑戰(zhàn)現(xiàn)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(tǒng)集成的需求，這也促使MEMS制造將快速向下一代晶圓尺寸轉(zhuǎn)移。
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(xiàn)。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(lián)特（Calient）實現(xiàn)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(jīng)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(wěn)居全球第一位。意法半導體的MEMS營收現(xiàn)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(huán)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(tǒng)）和光學集成技術
全球前十名MEMS廠商占據(jù)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(fā)和量產(chǎn)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(fā)展為“悍將”或“巨頭”。
圖2 2014年全球前三十名MEMS廠商排名
MEMS公司發(fā)展方向：（1）單個MEMS產(chǎn)品線發(fā)展為多元化產(chǎn)品線；（2）MEMS產(chǎn)品線發(fā)展為系統(tǒng)集成產(chǎn)品線。到目前為止，博世是最為成功的案例。
圖3 2014年全球前三十名MEMS廠商的產(chǎn)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(qū)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(jīng)濟需求：企業(yè)追求不斷地降低成本、增加產(chǎn)量。
封裝已經(jīng)成為眾多MEMS公司的焦點，但是現(xiàn)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(shù)據(jù)需要處理，軟件使得多種數(shù)據(jù)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(fā)生，如InvenSense收購Movea。
隨著NEMS、新的封裝技術和其它因素的發(fā)展，新一輪的MEMS投資周期開始。
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(xù)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(xiàn)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(lián)網(wǎng)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(qū)動增長。
還有很多其它MEMS器件的發(fā)展趨勢正在顯現(xiàn)，例如工業(yè)應用的噴墨打印頭近期爆發(fā)，MEMS技術正在工業(yè)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(yī)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(yè)用途，如印刷和成形、激光微加工、光刻、全息數(shù)據(jù)存儲、光譜學、光療、三維測量、顯微鏡檢查、頭戴式顯示器和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中心等。
紅外微測輻射熱計（microbolometer）市場繼續(xù)增長，320 x 240像素分辨率的產(chǎn)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(jiān)控市場的需求，它仍將占據(jù)主導地位。雖然Lepton模塊的發(fā)布并未提升FLIR公司的2014年業(yè)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(qū)動。2014年第三季度Cavendish Kinetics發(fā)布了一款令人印象深刻的MEMS天線調(diào)諧開關，滿足消費市場的“可靠性/成本”的規(guī)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(chǎn)品，智能手機和可穿戴設備都將廣泛采用。