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Chinas MEMS-Industrie entstand nicht viel später als im Ausland. Aus Sicht von Design, Fertigung und Verpackung bildeten die bestehenden technischen Voraussetzungen zunächst ein Komplettsystem für MEMS-Design, -Verarbeitung, -Verpackung und -Prüfung und boten damit eine bessere Grundlage für die Weiterentwicklung der chinesischen MEMS-Technologie. Aufgrund historischer Gegebenheiten und eines erheblichen Investitionsmangels besteht jedoch trotz vieler Erfolge weiterhin eine große Lücke zu anderen Ländern in Bezug auf Qualität, Preis-Leistungs-Verhältnis und Kommerzialisierung. Die Forschung und Entwicklung von MEMS-Technologien erfordert einen relativ langen Investitionszeitraum. Die Entwicklung eines Sensors dauert in der Regel sechs bis acht Jahre. Hinzu kommt die Zeit für Tests und die Einführung in die industrielle Wertschöpfungskette, die sich üblicherweise auf fast zwanzig Jahre beläuft. Da der Produktpreis nicht direkt proportional zur Bedeutung oder zum Entwicklungsaufwand des Produkts ist, konnten chinesische MEMS-Unternehmen im Preiskampf nicht profitieren. Daher müssen chinesische Unternehmen ihre Unterstützungskapazitäten in der industriellen Wertschöpfungskette verbessern und die Zusammenarbeit entlang der gesamten Wertschöpfungskette stärken. Gleichzeitig müssen sie aktiv nach Durchbrüchen bei neuen Materialien und integrierten Technologien in MEMS-Bauelementen suchen und neue Marktchancen erschließen.
Upstream R&D design is concentrated in universities, scientific research institutes and R&D pilot platforms. MEMS technology involves many fields such as microelectronics, machinery, materials, chemistry, and physics. It is highly interdisciplinary, difficult to research, and has a long design cycle. It often takes several years to achieve mass production. At present, the company has certain innovation capabilities, but its business overlap is high, its products are positioned at the mid- to low-end, and the overall revenue of the industry is small. MEMS design is a high-value-added link in the industrial chain. Domestic enterprise products are mainly mechanical sensors, which are at the mid- to low-end level in the market.
In der MEMS-Fertigung sind die grundlegenden Materialeigenschaften, wie z. B. die strukturell-mechanischen und materialchemischen Eigenschaften, die entscheidenden Faktoren für die Produktleistung. Daher hängen MEMS-Bauelemente von verschiedenen Prozessen und Variablen ab. Ein MEMS-Produkt entspricht oft einer Fertigungslinie, und das Forschungs- und Entwicklungsteam benötigt in der Regel jahrelange Optimierung und Tests, bevor es kommerzialisiert werden kann. MEMS-Foundries lassen sich in drei Typen unterteilen: Pilotlinien, IC-Foundries und professionelle MEMS-Foundries. Die meisten Pilotlinien sind an Universitäten und Forschungsinstituten angesiedelt. Sie dienen als Forschungs- und Entwicklungsplattform für gängige Industrietechnologien. Sie sind nicht gewinnorientiert und verfügen über begrenzte Produktionskapazitäten. Das MEMS-Geschäft von IC-Foundries steckt noch in den Kinderschuhen und ihre Kapazitäten sind vergleichsweise gering. Größere inländische Designunternehmen wählen in der Regel ausländische Foundries. Professionelle OEMs gehen zunehmend von Akquisitionen zur Eigenentwicklung über. So erwarb beispielsweise der inländische Hersteller Nevi Technology Ende 2015 die schwedische MEMS-Foundry Silex Microsystems und sicherte sich damit auf einen Schlag die weltweit führende MEMS-Foundry-Technologie. Im Jahr 2019 haben mehrere Unternehmen wie Hanking Microelectronics und Xi'an Reed Microsystems nacheinander MEMS-Produktionslinien in Betrieb genommen und sind in den Bereich der professionellen MEMS-Foundry eingestiegen.
Die Verpackungstechnologie stammt größtenteils aus der IC-Verpackungstechnologie. Da MEMS-Produkte jedoch weit verbreiteter sind, ist die Technologie komplexer und anspruchsvoller. Dies hat dazu geführt, dass große Auftragsfertiger für Halbleiterverpackung und -prüfung um die Vorherrschaft in diesem Bereich konkurrieren. Aufgrund des späten Einstiegs Chinas in die Verpackungs- und Fertigungsprozesse besteht im Vergleich zu etablierten Herstellern wie den USA, Japan und Deutschland noch immer eine gewisse Lücke hinsichtlich Fertigungskapazität und -genauigkeit. Die produzierten MEMS-Sensoren weisen eine geringe Lebensdauer, niedrige Genauigkeit und uneinheitliche Qualitätsniveaus auf, was ihre Wettbewerbsfähigkeit beeinträchtigt. Obwohl die heimische MEMS-Foundry hinter den großen internationalen Herstellern zurückliegt, hat die Verpackungs- und Testtechnologie früher begonnen, gute Ergebnisse erzielt und sich international wettbewerbsfähig entwickelt. Goertek und AAC Technologies, deren Hauptprodukte MEMS-Mikrofone sind, nehmen eine Sonderstellung ein, da ihr Geschäftsmodell darin besteht, MEMS-Produkt-IP von ausländischen Designherstellern zu erwerben, die OEM-Fertigung zu vergeben und anschließend Verpackung, Prüfung und Vertrieb selbst zu übernehmen. Daher zählen sie heute zu den 30 größten MEMS-Unternehmen weltweit.
Among the downstream application industries, consumer electronics is the largest market, mainly due to the rapid growth of smartphones, wearable devices and other markets in recent years, and the rapid development of domestic smart device manufacturers such as Huawei, Xiaomi, and vivo. Next is automotive electronics. Automotive intelligence requires high-precision sensing equipment. Downstream domestic automakers such as BYD, NIO, and Xiaopeng are also developing rapidly. In addition, there are also fast-growing downstream application industries such as medical equipment, Industry 4.0, and the Internet of Things. Downstream demand companies in the domestic industrial chain are developing rapidly and have good momentum. However, core technologies still require foreign support and independent research and development capabilities are relatively poor. Enterprises have realized the importance of independent innovation capabilities and continue to make efforts.
4. Die Kapitalflüsse in die MEMS-Industrie haben deutlich zugenommen.
Da die MEMS-Industrie die Grundlage für die wissenschaftliche und technologische Entwicklung des neuen Zeitalters bildet und stark politisch gefördert wird, haben Investitionen und Finanzierungen in Chinas MEMS-Industrie sowohl quantitativ als auch quantitativ jährlich zugenommen. Gemessen am Investitionsvolumen hat sich dieses 2019 im Vergleich zu 2018 etwa verdoppelt. Obwohl die Gesamtinvestitionen im Primärmarkt verhalten waren, ist die Investitionsbereitschaft in der MEMS-Industrie ungebrochen.
Betrachtet man die einzelnen Teilbereiche, so weisen die vier Bereiche MEMS+KI, Hochfrequenz-MEMS, optoelektronische MEMS und biologische MEMS die meisten und umfassendsten Investitionsfälle auf. Der deutliche Anstieg der Investitionen deutet darauf hin, dass der Kapitalmarkt der MEMS-Industrie zunehmend Aufmerksamkeit schenkt. Geografisch betrachtet belegen Peking, Guangdong, Shanghai, Zhejiang und Jiangsu den ersten Platz hinsichtlich der Anzahl der Investitionsfälle.
Figure 16 China’s MEMS industry investment and financing situation from 2017 to 2019
Quelle: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research Figure 17 Investment and financing amounts in China’s MEMS industry segments in 2019
Quelle: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research Chinas Design- und Gießereikapazitäten müssen gestärkt werden, Verpackung und Prüfung sind wettbewerbsfähig.
Upstream-Chipdesignunternehmen konzentrieren sich auf die Entwicklung von MEMS-Chips und deren Produktstrukturen. Nach Abschluss des Designs übergeben sie die Chips an externe Waferhersteller zur Produktion. Nach Verpackung und Prüfung werden die Chips an Kunden in der Unterhaltungselektronik, der Automobilindustrie, der Medizintechnik, der industriellen Steuerungstechnik und anderen Anwendungsbereichen ausgeliefert. Derzeit bewegen sich die MEMS-Fertigungsprozesse inländischer Unternehmen hauptsächlich im Bereich von 0.25 bis 1 Mikrometer. Der Fertigungsprozess ist für die Wertschöpfungskette nicht der limitierende Faktor; Funktion und Struktur sind von größerer Bedeutung.
Abbildung 18: MEMS-Industriekette
Quelle: Guotai Junan Securities Research Es gibt zwei Hauptmodelle der Midstream-Produktion: Fabless und IDM. Das Fabless-Modell ist derzeit das gängigste Produktionsmodell und ein designorientiertes, vertikal aufgeteiltes Modell. Das Unternehmen ist hauptsächlich für die Entwicklung und den Vertrieb von MEMS-Produkten verantwortlich und lagert Produktion, Tests, Verpackung und andere Schritte aus. Typische Unternehmen sind Knowles, HP, Canon usw.;
Abbildung 19: Downstream-Entwicklung der MEMS-Industriekette
Quelle: Yole Development, Guotai Junan Securities Research Die nachgelagerten Hersteller lassen sich im Wesentlichen in zwei Kategorien einteilen: Zum einen Hersteller, die Lösungen und Produkte mit flexibler, kundenspezifischer Unterstützung anbieten und diese anschließend an Endprodukthersteller zur Verwendung mit einfacher Softwareanpassung verkaufen; zum anderen Hersteller, die Endprodukte anbieten, die sich in der Regel auf spezifische Bereiche konzentrieren, jedoch höhere F&E-Kosten und längere Entwicklungszyklen aufweisen. Die erste Kategorie eignet sich besser für Produkte des Massenmarktes, die zweite hingegen besser für Produkte in spezialisierten Bereichen.
Abbildung 20: Anwendungsstruktur des chinesischen MEMS-Marktes im Jahr 2019 (%)
Quelle: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research Entwicklungschancen und Herausforderungen für inländische MEMS-Sensorunternehmen bestehen nebeneinander
Die vorgelagerten Zulieferer von MEMS-Bauelementen liefern hauptsächlich Rohstoffe, vorwiegend auf Siliziumbasis. Die in MEMS verwendeten Materialien entsprechen im Wesentlichen denen traditioneller Halbleiter. Der Markt ist ausgereift und wettbewerbsintensiv, wodurch ein Käufermarkt entstanden ist. Große Foundry-Kunden und Kundengruppen im MEMS-Sensor-Sektor nutzen ihre starke Marktposition und fordern von den Zulieferern Rohstoffe zu niedrigeren Preisen. In den letzten zwei Jahren hat jedoch der gestiegene Rohstoffpreis und die begrenzte Wafer-Produktionskapazität die Wafer-Lieferkette von MEMS eingeschränkt. Konventionelle 6- und 8-Zoll-Produkte sind in der Regel nicht verfügbar, und die Verhandlungsmacht der Zulieferer hat sich erhöht. Es zeigt sich, dass die Verhandlungsmacht der Zulieferer stark vom Marktangebot abhängt.
2. Käufer haben eine hohe Verhandlungsmacht
MEMS companies have increased their scientific research efforts and improved their core competitiveness, resulting in rapid technological development, accelerated product upgrading, and accelerated price reductions. The rapid development of the Internet of Things and the accelerated upgrading of the consumer electronics market have caused many companies to join the market and competition has become increasingly fierce. This has gradually reduced prices in the terminal consumer market, and manufacturers and developers have to lower selling prices. At the same time, the expansion of the terminal consumer market has increased the size of terminal sellers and improved the bargaining power of buyers. In addition, since most domestic companies specialize in mid- to low-end products, they are also faced with a large number of competitors and need to maintain market share through price wars. It can be seen that the bargaining power of buyers is relatively high.
3. Für Neueinsteiger ist es schwierig, in bestehenden Bereichen zu konkurrieren
The MEMS sensor industry has high barriers. The first is the financial barrier. Due to the non-standardized nature of products, MEMS companies cannot support a certain product through a single process. In addition to using silicon materials, there are no common basic components, which means that each MEMS product requires a different process. An enterprise often needs to carry out design and development, trial processing and manufacturing, quality testing and other steps for multiple products at the same time, requiring large-scale capital investment. Secondly, there are technical barriers. The design of MEMS requires the intersection of multiple disciplines, making the design difficult. During the processing, each type of product requires different processing techniques, and each process requires process development and optimization steps. At the same time, due to the lack of experience of new entrants, it is difficult to meet the accuracy and quality of processing, making processing difficult. Finally, there is the talent barrier. Due to their low reputation and weak ability to attract talents, new companies have difficulty in surpassing existing companies in terms of innovation capabilities and core competitiveness. However, with the continuous development of new technologies, the opening up of market segments and applications, the starting gap between all enterprises in these fields is not large, giving some new entrants development opportunities.
4. Der Wettbewerb unter den bestehenden Konkurrenten ist hart.
Derzeit halten amerikanische Unternehmen die Hälfte des heimischen MEMS-Marktanteils. Zusammen mit europäischen und japanischen Unternehmen belegen ausländische Firmen wie Broadcom, Bosch, STMicroelectronics und Texas Instruments den Großteil des Inlandsmarktes. Betrachtet man die großen börsennotierten Unternehmen, so gibt es nur zwei inländische Sensorhersteller mit einem Jahresumsatz von über 10 Milliarden. Dies hängt eng mit der späten Entwicklung und dem starken Wettbewerb der heimischen Sensorhersteller zusammen. Die inländische Produktionskapazität ist unzureichend, insbesondere High-End-Produkte werden fast vollständig importiert, und 80 % der Chips stammen aus dem Ausland. Die verbleibenden Marktanteile konzentrieren sich auf wenige börsennotierte Unternehmen wie Goertek Acoustics, Crystal Optoelectronics, Hanwei Electronics, Silan Micro und Jinlong Electromechanical. Fünf Unternehmen beherrschen zusammen mehr als 40 % des heimischen MEMS-Marktes. 70 % der inländischen MEMS-Unternehmen sind kleine und mittlere Unternehmen, deren Produkte hauptsächlich im mittleren und unteren Preissegment angesiedelt sind. Generell lässt sich sagen, dass die chinesische Wirtschaft derzeit im mittleren und unteren Preissegment einem starken Wettbewerb ausgesetzt ist, im Segment der High-End-Produkte jedoch nicht konkurrenzfähig ist.
5.There is basically no threat of substitutes at present
MEMS-Sensoren stellen eine Alternative zu herkömmlichen Sensoren dar. Im Vergleich zu diesen bieten sie folgende Vorteile: Miniaturisierung, geringes Gewicht und niedriger Energieverbrauch. MEMS-Bauelemente sind sehr klein; die Größe eines einzelnen MEMS-Sensors liegt üblicherweise im Millimeter- oder sogar Mikrometerbereich. Gleichzeitig zeichnen sich miniaturisierte mechanische Komponenten durch geringe Trägheit, hohe Resonanzfrequenz und kurze Ansprechzeit aus.
In addition, MEMS sensors are more suitable for mass production, which can greatly reduce the production cost of a single MEMS. Processing integration, a single MEMS often not only packages the mechanical sensor, but also integrates other chips to facilitate the control of the MEMS chip. Intelligent sensors have information processing functions, and various errors can be corrected through software, which greatly improves the accuracy of the sensor, improves the reliability of the sensor, and improves the anti-interference performance of the entire system. Under the same accuracy requirements, multi-functional intelligent sensors are significantly more cost-effective than ordinary sensors with a single function, and multi-functional intelligent sensors can achieve multi-sensor measurement of multiple comprehensive parameters. Based on the above advantages, the threat of substitutes for MEMS sensors is very small.
Wettbewerbsumfeld- und KSF-Analyse
Die MEMS-Industrie wurde einst von den USA, der EU und Japan dominiert, wobei jede dieser Nationen ihre Stärken hatte. Die USA nutzen ihr Militär zur Förderung der Zivilbevölkerung, profitieren von der Synergie zwischen Militär, Regierung, Industrie, Wissenschaft und Forschung und verfügen über eine führende Position in der umfassenden MEMS-Technologie. Japan zeichnet sich durch herausragende Kompetenzen in der MEMS-Technologie für Automobilelektronik und Robotik aus. Unter den zehn größten MEMS-Herstellern weltweit ist Japan ähnlich stark vertreten wie die USA, jedoch sind die Unternehmen im Durchschnitt etwas kleiner. Die EU hält einen bedeutenden Marktanteil im Bereich MEMS für Automobilelektronik und Unterhaltungselektronik und beherbergt über 100 Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen sowie Produktionsstätten für MEMS-Chips.
Der chinesische MEMS-Markt wird seit Langem von ausländischen Herstellern dominiert, die in allen Bereichen der MEMS-Technologie relativ ausgereift sind und deutliche Vorteile hinsichtlich Lebensdauer und Produktgenauigkeit aufweisen. 2019 zählten Broadcom, Bosch, STMicroelectronics, Texas Instruments, QORVO, HP, Knowles, NXP, Goertek und TDK zu den zehn größten Herstellern auf dem chinesischen MEMS-Markt, wobei US-amerikanische Unternehmen 54 % des Marktanteils ausmachten. Das chinesische Unternehmen Goertek schaffte es unter die Top Ten und steigerte seinen MEMS-Umsatz 2019 im Vergleich zum Vorjahr um 36 % – deutlich mehr als andere führende Unternehmen der Branche. AAC Technology belegte mit einem Umsatzplus von 11 % gegenüber dem Vorjahr den 22. Platz und lag damit ebenfalls über dem Branchendurchschnitt.
Abbildung 21 Herstellerstruktur des chinesischen MEMS-Marktes im Jahr 2019
Quelle: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research Derzeit ist die Gesamtgröße der inländischen MEMS-Sensorhersteller gering. Mit Ausnahme von Goertek und AAC, die einen Jahresumsatz von über 100 Millionen US-Dollar erzielen, erwirtschaften lokale MEMS-Sensorhersteller wie MEMSIC Semiconductor, Mattel Technology und Core Microelectronics jeweils weniger als 60 Millionen US-Dollar Jahresumsatz und sind somit insgesamt relativ klein. Darüber hinaus konzentrieren sich die inländischen Hersteller zumeist auf einzelne Produktkategorien, wobei die meisten nur eine Produktlinie umfassen. Die meisten von ihnen sind Komponentenlieferanten und verfügen nur über geringe Kompetenzen im Bereich der Lösungsentwicklung. Ausländische Hersteller wie die internationalen Giganten Invensense und Infineon hingegen bieten zwei bis drei Produktlinien an, während Bosch, Denso, STMicroelectronics und andere MEMS-Hersteller mehr als vier Produktlinien im Sortiment haben und integrierte Lösungen anbieten können. Für kleinere Anbieter ist es hingegen schwierig, innerhalb kurzer Zeit eine Massenproduktion zu erreichen. Daher ist der Marktanteil der führenden großen Anbieter relativ stabil und die Marktkonzentration hoch.
2. KSF-Analyse inländischer Unternehmen
Erstens sind die Forschungs- und Entwicklungskapazitäten des Unternehmens der Kern für bahnbrechende Innovationen im Bereich der MEMS-Technologie. Derzeit findet die MEMS-Forschung und -Entwicklung in China hauptsächlich in Forschungsinstituten und Universitäten statt, während die Forschungskapazitäten von Unternehmen vergleichsweise gering sind. Da die MEMS-Industrie die Basis neuer Technologien bildet, sind bahnbrechende neue Produkte oder bedeutende Verbesserungen wichtige Wege, um sich auf dem Markt zu etablieren. Daher verdienen innovative Unternehmen mit eigener Kernkompetenz besondere Aufmerksamkeit. Beispielsweise ist Goertek ein führendes Unternehmen im Bereich der Mikromikrofone; der Beschleunigungssensor der Suzhou Gutech-Tochtergesellschaft ist Marktführer im Inland; der Gassensor von Weisheng Technology, einer Tochtergesellschaft von Hanwei Electronics, hat erste Erfolge erzielt und kann in Gasdetektionsprodukten, intelligenten Wearables usw. eingesetzt werden.
Zweitens ist die Fähigkeit von Unternehmen zur stabilen Zusammenarbeit mit nachgelagerten Herstellern der Schlüssel zur kontinuierlichen Produktinnovation. Die Inlandsnachfrage ist enorm. Hervorragende inländische Hersteller haben inhärente Vorteile in der Kooperation mit großen inländischen Unternehmen. Allerdings arbeiten die meisten inländischen Hersteller im Fabless-Format. Im Vergleich zu IDM-Unternehmen sind ihre Liefer- und Vertriebsketten nicht optimal, und das Fehlen stabiler vor- und nachgelagerter Hersteller stellt ein großes Problem dar. Daher verdienen auch Unternehmen mit vollständigen industriellen Wertschöpfungsketten und stabiler Zusammenarbeit mit großen nachgelagerten Unternehmen sowie etablierte Unternehmen mit umfassenden Systemen Beachtung. Darüber hinaus sind Chipdesign- und Lieferkapazitäten die Grundlage dafür, dass MEMS-Sensoren mit technologischen Iterationen und Innovationen Schritt halten können. Daher bieten sich inländischen Halbleiterherstellern, die sich auf Forschung und Entwicklung im MEMS-Bereich konzentrieren, breite Marktchancen für Importsubstitution und Innovation.
Finally, a company’s strong capital endorsement is also one of the driving forces for rapid development. Since MEMS companies invest heavily in the initial development, it is difficult to make profits, and they require more funds, talents and other resources for development. Companies with the support of large companies or strong investment background may develop more rapidly.
Tabelle 2: Nicht börsennotierte MEMS-Unternehmen


wichtigste Schlussfolgerungen
Main conclusion two:The driving conditions for the development of the MEMS sensor industry are good, including policy support, demand growth, abundant supply, capital attention, and technology iteration. However, there is still room for improvement in the process level of the industry chain. Considering that although international leaders have higher gross profit margins than domestic manufacturers, their products are priced higher, giving domestic companies a certain amount of room for growth. At the same time, due to the customized nature of MEMS, some domestic companies are expected to achieve technological breakthroughs in new subdivisions.
Main conclusion three:Im Vergleich zu Unternehmen in Industrieländern haben sich einheimische Hersteller später entwickelt und verfügen über einen geringen Marktanteil. Der Markt wird größtenteils von amerikanischen, japanischen und deutschen Herstellern beherrscht. Lokale Vorteile liegen vor allem in nachgelagerten Anwendungen, Modellinnovationen und dem Verständnis der vielfältigen Marktanforderungen. In den letzten Jahren dürften Unternehmen mit Produktinnovationen und langjähriger Präsenz durch die Implementierung von Fingerabdruck-, Bild- und Tonsensoranwendungen größeres Wachstumspotenzial erhalten, und es wird erwartet, dass in verschiedenen Teilbereichen qualitativ hochwertige Unternehmen entstehen. Es empfiehlt sich, die Investitionsmöglichkeiten im Primärmarkt von Unternehmen wie Mattel Electronics, Shendi Semiconductor, Kunshan Shuangqiao, Minghao Sensing, Nengxun High Energy, Juge Electronics, Wuxi Haoda, Mindray und Zhiwei Sensing im Auge zu behalten.
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