【導(dǎo)讀】物聯(lián)網(wǎng)是我國未來十年的核心發(fā)展戰(zhàn)略，MEMS傳感器則是物聯(lián)網(wǎng)中不可或缺的一環(huán)，下一個十年，會涌現(xiàn)出遠(yuǎn)比現(xiàn)在主流MEMS傳感器更有市場前景的MEMS產(chǎn)品，期待中國MEMS產(chǎn)業(yè)能躋身世界前列。
當(dāng)下智能化過程不斷加速，任何相連接的智能終端節(jié)點(diǎn)都離不開MEMS傳感器，傳感器逐漸成為智能感知時(shí)代下最基礎(chǔ)的硬件。隨著傳感器應(yīng)用的領(lǐng)域不斷拓展，傳感器市場將持續(xù)保持高速增長，特別是可穿戴設(shè)備、汽車電子、醫(yī)療、物聯(lián)網(wǎng)等將成為MEMS傳感器的主要增長點(diǎn)。
MEMS即微機(jī)電系統(tǒng)，是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域。經(jīng)過四十多年的發(fā)展，已成為世界矚目的重大科技領(lǐng)域之一。它涉及電子、機(jī)械、材料、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等多種學(xué)科與技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
截止到2010年，全世界有大約600余家單位從事MEMS的研制和生產(chǎn)工作，已研制出包括微型壓力傳感器、加速度傳感器、微噴墨打印頭、數(shù)字微鏡顯示器在內(nèi)的幾百種產(chǎn)品，其中MEMS傳感器占相當(dāng)大的比例。
MEMS傳感器是采用微電子和微機(jī)械加工技術(shù)制造出來的新型傳感器。與傳統(tǒng)的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化的特點(diǎn)。同時(shí)，在微米量級的特征尺寸使得它可以完成某些傳統(tǒng)機(jī)械傳感器所不能實(shí)現(xiàn)的功能。
可提高信噪比。在同一個芯片上進(jìn)行信號傳輸前可放大信號以提高信號水平，減小干擾和傳輸?shù)脑肼?，特別是同一芯片上進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，更能改善信噪比。
可改善傳感器悸性能。因這種傳感器集成了敏感元件、放大電路和補(bǔ)償電路在同一芯片上在實(shí)現(xiàn)傳感探測的同時(shí)具有信號處理的功能：因?yàn)榧闪搜a(bǔ)償電路，可降低由溫度或由應(yīng)變等因素引起的誤差；在同一芯片上的電壓式電流源可提供自動的或周期性的自校準(zhǔn)和自診斷。
輸出信號的調(diào)節(jié)功能。集成在芯片上的電路可以在信號傳輸前預(yù)先完成A/D轉(zhuǎn)換、阻抗匹配、輸出信號格式化以及信號平均等信號調(diào)節(jié)和處理工作。
除此之外，MEMS傳感器還可以把多個相同的敏感元件集成在同一芯片上形成傳感器陣列；或把不同的敏感元件集成在同一芯片上實(shí)現(xiàn)多功能傳感。由于MEMS傳感器體積微小，重量極輕，因此其附貼片鉭電容加質(zhì)量等因素對被測系統(tǒng)的影響可以忽略不計(jì)，可提高測量精度。
MEMS傳感器市場空間
MEMS傳感器憑借其獨(dú)特的功能優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域，但目前消費(fèi)電子依舊是MEMS傳感器最大規(guī)模應(yīng)用的領(lǐng)域。IHS預(yù)計(jì)2018年規(guī)模將達(dá)到130億美元，年復(fù)合增長率約14%。細(xì)分市場中醫(yī)療、汽車、麥克風(fēng)、智能家居將成為未來增長率最快的領(lǐng)域。同時(shí)由于傳感器產(chǎn)品價(jià)格的下滑趨勢，MEMS傳感器的滲透率將會進(jìn)一步提升，預(yù)計(jì)全球MEMS傳感器整體市場增長率約為8%。對比2014年和2015年前三十名廠商中排名最低的銷售額數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其增速超過14%，意味著MEMS傳感器依舊是一個具備高速成長性的行業(yè)。
就我國而言，目前我國傳感器產(chǎn)業(yè)基本形成完整產(chǎn)業(yè)體系，但與國外傳感器行業(yè)差距依然較大，高新技術(shù)、數(shù)字化、微型化的產(chǎn)品明顯不足，核心的技術(shù)和工藝方面還存在差距。
首先，缺乏高端研發(fā)人員和經(jīng)驗(yàn)豐富的本土MEMS工程師，導(dǎo)致基礎(chǔ)研究落后。其次，MEMS傳感器商業(yè)化應(yīng)用周期長，MEMS傳感器研發(fā)時(shí)間更長，這對MEMS企業(yè)的耐心、遠(yuǎn)見是一個很大挑戰(zhàn)。
另一方面，中國MEMS產(chǎn)業(yè)鏈在競爭方面，力量還較薄弱，沒有產(chǎn)生在國際市場上具有領(lǐng)導(dǎo)地位的企業(yè)。MEMS傳感器和IC芯片一樣，具有很強(qiáng)的規(guī)模效應(yīng)，國內(nèi)企業(yè)出貨量上不去，導(dǎo)致整個產(chǎn)業(yè)鏈，例如前端流片等環(huán)節(jié)加工能力薄弱，一致性、生產(chǎn)重復(fù)性都不能滿足設(shè)計(jì)加工工藝要求。因此，整個MEMS產(chǎn)業(yè)鏈均處于投入階段，盈利比較困難，產(chǎn)生了惡性循環(huán)。
此外，價(jià)格下滑導(dǎo)致MEMS廠商盈利困難。MEMS傳感器產(chǎn)品的價(jià)格，并非與產(chǎn)品的重要性或開發(fā)難度成正比。例如，據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，從應(yīng)用廣泛和競爭激烈的陀螺儀和加速度傳感器市場來看，價(jià)格每季度下跌3%至5%，系統(tǒng)廠商對于MEMS產(chǎn)品需求量很大，但是它們也已經(jīng)把價(jià)格殺到MEMS廠商難以為繼的地步。
盡管我國MEMS傳感器廠商面臨挑戰(zhàn)諸多，但從上游設(shè)計(jì)、中游制造、下游封裝等領(lǐng)域國產(chǎn)替代的空間巨大。隨著未來相關(guān)政策的發(fā)布，我國將不斷加強(qiáng)自主研發(fā)并進(jìn)行收購和兼并，提高制造能力。
