MEMS es la abreviatura de Sistema Microelectromecánico, un sistema que integra microcircuitos y micromáquinas en un chip según los requisitos funcionales. MEMS se basa en tecnologías de semiconductores tradicionales como la fotolitografía y la corrosión, integradas con mecanizado de ultraprecisión y combinadas con conocimientos y fundamentos técnicos en mecánica, química, óptica y otras disciplinas, de modo que un MEMS a nivel milimétrico o micrométrico posee estructuras mecánicas, químicas, ópticas y otras características precisas y completas. Los productos MEMS se pueden dividir principalmente en sensores MEMS y actuadores MEMS. Los sensores son dispositivos que se utilizan para detectar fenómenos y señales físicas, químicas, biológicas y de otro tipo, mientras que los actuadores son dispositivos que se utilizan para realizar comportamientos como movimiento mecánico, fuerza y ​​par.  
      Figura 1. Sensor MEMS y aumento microscópico local.            Fuente: Vesper       Figura 2. Principio de funcionamiento del sensor MEMS.            Fuente: Instituto de Investigación Industrial de Qianzhan      

Figure 3 MEMS sensor classification

Fuente: CCID Consulting

Los sensores MEMS son sensores en miniatura fabricados con tecnología microelectrónica y micromecánica. Existen numerosos tipos y son los productos MEMS más utilizados. La señal de entrada se convierte y se exporta a otra señal monitorizable mediante elementos microsensores y unidades de transmisión. En comparación con los sensores fabricados mediante procesos tradicionales, se caracterizan por su pequeño tamaño, peso ligero, bajo coste, bajo consumo energético, alta fiabilidad, idoneidad para la producción en masa, fácil integración e inteligencia.  
       Los sensores MEMS tienen una amplia gama de aplicaciones.  
Como dispositivo clave para obtener información y realizar interacciones, los MEMS desempeñan un papel importante en la promoción de la miniaturización de sistemas mecánicos. Los sensores MEMS se han utilizado ampliamente en electrónica automotriz, electrónica de consumo, aeroespacial, biomedicina, industria y otros campos. La electrónica de consumo y los automóviles son actualmente los principales campos de aplicación de los MEMS. A juzgar por la estructura del mercado global de MEMS en 2019, la electrónica de consumo es el principal campo de aplicación, representando casi el 60%; los automóviles son el segundo campo de aplicación más grande, representando alrededor del 19%. A juzgar por la estructura del mercado de MEMS de China en 2019, las redes y comunicaciones, las computadoras y la electrónica de consumo representaron el 50%, y el campo automotriz representó el 29%. Con el continuo aumento de la tasa de penetración de los vehículos de energías renovables y el desarrollo del Internet de las Cosas, las redes y las comunicaciones, así como la electrónica automotriz, representaron más de la mitad de las aplicaciones del mercado MEMS en 2019. Con la implementación de la tecnología 5G y la conectividad de red inteligente, la tasa de penetración de los MEMS seguirá aumentando y se espera que el mercado en los campos mencionados se expanda aún más.  
      Figura 4. Estructura del mercado global de MEMS en 2019.            Fuente: Yole Development, Guotai Junan Securities Research       Figure 5 China’s MEMS market structure in 2019            Fuente: Yole Development, Guotai Junan Securities Research  
  Historial de desarrollo del sensor MEMS  
La primera etapa abarcó desde 1990 hasta 2000. El aumento gradual de los equipos y aplicaciones electrónicas en los automóviles impulsó la implementación de aplicaciones de sensores MEMS, como bolsas de aire, presión de frenos, sistemas de monitoreo de presión de neumáticos, etc. El aumento de la demanda de estos sensores llevó a empresas en Europa, Japón y Estados Unidos a comenzar a desarrollar y producir en masa productos de sensores MEMS para automóviles.
The second stage is from 2000 to 2010, driven by the rapid development of consumer electronics. Consumer electronics products such as mobile phones, tablets, laptops, etc. require MEMS sensor products to have smaller size and lower energy consumption;
 
La tercera etapa abarca de 2010 a 2020. El rápido desarrollo de la industria del Internet de las Cosas ha brindado a la industria de sensores MEMS un enorme potencial de crecimiento. Además de la electrónica de consumo, como teléfonos inteligentes y tabletas, los sensores MEMS se utilizarán ampliamente en realidad aumentada/virtual, relojes inteligentes, conducción inteligente, logística inteligente, medicina inteligente y otros campos.
 
La cuarta etapa comienza en 2020. Con el desarrollo de la conducción autónoma, la tecnología 5G y la popularización del Internet de las Cosas, el campo de desarrollo de los MEMS se ha ampliado aún más. Al mejorar el rendimiento de los sensores MEMS, se pueden satisfacer las necesidades de dispositivos más pequeños, con menor consumo de energía y mayor rendimiento.  
     

Figura 6. Etapas de desarrollo de los sensores MEMS.

Fuente: Aijiwei, Guotai Junan Securities Research

         

La industria acaba de entrar en la fase de crecimiento.

Desde la perspectiva del tamaño del mercado, según las estadísticas y pronósticos de Yole, el tamaño del mercado global de MEMS en 2019 fue de US$11.5 mil millones. La COVID-19 provocó una desaceleración en el crecimiento del mercado en 2020. El mercado reanudará el crecimiento a partir de 2021, y se espera que alcance casi US$17.7 mil millones para 2025, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 7.4% de 2019 a 2025. En el contexto del rápido desarrollo de la electrónica de consumo, la electrónica automotriz y la industria de China, China ha sido el país con el crecimiento más rápido en el tamaño del mercado de MEMS en los últimos cinco años y también es el mayor productor mundial de productos electrónicos. Los teléfonos móviles y las tabletas tienen una enorme demanda de productos MEMS. Los envíos de teléfonos móviles de China ocupan el primer lugar en el mundo. Los proveedores de sensores MEMS, como sensores de luz y sensores de movimiento requeridos por la industria de la telefonía móvil, han considerado a China como el mercado más importante. Según estadísticas del CCID Think Tank, el mercado chino alcanzó aproximadamente los 60 millones de yuanes en 2019, lo que representa cerca del 54% del mercado global. El mercado interno continúa creciendo a un ritmo mayor que el mercado global, y se prevé que el mercado chino de MEMS supere los 100 millones de yuanes en 2022.  
      Figura 7. El crecimiento del mercado global de MEMS se está acelerando.           Fuente: Yole Development, CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research      Figura 8 China es el país con el crecimiento más rápido en el tamaño del mercado de MEMS en los últimos cinco años.            Fuente: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research      
From the perspective of product structure, the current top five MEMS sensor segments in the world are radio frequency, pressure, microphone, accelerometer and gyroscope, accounting for nearly 65%; the ranking in the Chinese market is radio frequency, pressure, microphone, inertia and accelerometer, which is similar to the global market. According to Yole's forecast, MEMS sensor segments with a market size of more than US$1 billion in 2024 include radio frequency, inertial combination, ultrasonic fingerprint, pressure, microphone and inkjet printing.  
      Figure 9 Global MEMS market structure in 2019 (by device type)            Fuente: Yole Development, Guotai Junan Securities Research       Figure 10 MEMS industry market size and compound growth rate from 2018 to 2024            Fuente: Yole Development, Guotai Junan Securities Research      

Figura 11. Tamaño del mercado de MEMS y pronóstico en diferentes campos (en miles de millones de dólares).

Fuente: Yole Development, Guotai Junan Securities Research

Desde la perspectiva de las terminales de aplicación, según las previsiones de Yole, impulsado por el Internet de las Cosas y la sustitución de los teléfonos móviles 5G, se espera que el mercado global de MEMS para el consumidor crezca de 6.87 millones de dólares en 2019 a 11.14 millones de dólares en 2025. Impulsado por el aumento de la penetración de los coches inteligentes, se espera que el mercado de MEMS para el sector automovilístico crezca de 2.18 millones de dólares en 2019 a 2.6 millones de dólares en 2025, con una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 3% durante ese período. Además, la demanda del mercado en los sectores de la industria, la atención médica, las comunicaciones, la defensa nacional y la aviación también está aumentando.  
Desde la perspectiva de la madurez tecnológica, el desarrollo de la tecnología MEMS nacional aún se encuentra en sus inicios. En cuanto a la investigación y el desarrollo de productos, si bien nuestro país ocupa el tercer lugar a nivel mundial en número de solicitudes de patentes, la calidad de estas es deficiente y existen pocas patentes clave. Además, las entidades que solicitan patentes son principalmente universidades e institutos de investigación, con un bajo grado de industrialización, y los resultados aún requieren una mayor transformación. En lo que respecta al empaquetado y la fabricación, China carece de experiencia en la fabricación OEM. La fiabilidad y el rendimiento de los sensores MEMS fabricados por empresas OEM nacionales no satisfacen plenamente los requisitos de la producción a gran escala, y aún existe una brecha considerable entre estos y las aplicaciones de mercado. En cuanto a la escala empresarial, la mayoría de las empresas nacionales son pequeñas y medianas empresas con fondos insuficientes y escasa capacidad para atraer talento, lo que se traduce en capacidades de investigación científica débiles y dificultades para establecer canales de cooperación con universidades e institutos de investigación.
 
From the perspective of business scale and profit level, there is still a clear gap between domestic semiconductor companies and leading foreign companies. Broadcom, a leading international company, achieved operating revenue of US$22.597 billion in 2019, corresponding to a gross sales profit margin of 55.2%. STMicroelectronics' operating income in 2019 was US$15.416 billion, with a gross profit margin of 38.7%; Texas Instruments' operating income in 2019 was US$14.383 billion, and its gross profit margin has been more than 50% or even more than 60% in recent years. Looking at domestic companies, Goertek, the number one domestic company, had an operating income of approximately US$5.068 billion in 2019, with a gross profit margin of only 15.43%. Comparing domestic enterprises with foreign giants, there is still a large gap in revenue scale and profitability.   
      Figura 12. Margen de beneficio bruto histórico (%) de algunas empresas MEMS cotizadas.            Fuente: Wind, Guotai Junan Securities Research      
A juzgar por la cantidad de competidores, existen muchos tipos de sensores MEMS y muchos fabricantes. En 2019, el mercado chino de MEMS estuvo dominado por fabricantes extranjeros. Broadcom y Bosch compitieron codo con codo. Otros competidores importantes fueron STMicroelectronics, Texas Instruments, Qorvo, etc. Los fabricantes estadounidenses representaron más de la mitad, y los fabricantes europeos, estadounidenses y japoneses estaban relativamente desarrollados en los principales campos de chips MEMS y fabricación microelectromecánica. Los competidores nacionales también tuvieron un buen desempeño. Goertek se posicionó entre los diez principales fabricantes mundiales de MEMS por primera vez en 2019, y AAC Technology ocupó el puesto 22; en el campo de la fundición, Silex, una empresa matriz de Silex, ocupó el primer lugar. En general, los competidores internacionales tienen ventajas evidentes, pero las empresas nacionales en auge están acelerando su crecimiento para ponerse al día.  
      Figura 13. La industria nacional de sensores MEMS acaba de entrar en la etapa de crecimiento.            Fuente: Investigación de valores de Guotai Junan      
Con base en el análisis anterior del tamaño del mercado, la madurez tecnológica, las condiciones operativas del negocio, el número de competidores, etc., consideramos que la sustitución nacional en la industria nacional de sensores MEMS aún se encuentra en las primeras etapas de crecimiento, y las empresas nacionales de MEMS están acelerando su ritmo para alcanzar a los gigantes de la industria. Con el desarrollo del Internet de las Cosas, los vehículos inteligentes y la tecnología 5G, la industria nacional de sensores MEMS continuará creciendo, y se espera que el ritmo de sustitución nacional se acelere.  
         

Los fabricantes nacionales de MEMS tienen un enorme margen de desarrollo.

1. Las políticas nacionales apoyan firmemente el desarrollo de la industria de sensores MEMS.  
Los sensores MEMS desempeñan un papel fundamental en tecnologías modernas como el Internet de las Cosas, la fabricación inteligente y la logística inteligente. China es el mayor mercado mundial de sensores MEMS, y su magnitud e importancia son dignas de atención. El entorno político para el desarrollo de la industria nacional de sensores se optimiza continuamente. Gracias al impulso de la "Estrategia de Potencial Manufacturero" y el plan de acción "Internet +", la importancia de la tecnología y la industria de sensores se hará cada vez más patente. Es previsible que la tecnología de sensores se convierta en la máxima prioridad del desarrollo científico y tecnológico de China en el futuro.  
      Tabla 1 Algunas políticas de la industria de sensores MEMS emitidas por el estado            Fuente: Consejo de Estado, Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma, Ministerio de Industria y Tecnología de la Información, Guotai Junan Securities Research  
       2. La demanda de los mercados posteriores impulsa el crecimiento continuo del mercado de la industria MEMS.  
El sector de la electrónica de consumo es el mayor mercado para los MEMS, principalmente debido al creciente mercado de teléfonos inteligentes, dispositivos portátiles y hogares inteligentes. Como la mayor base de producción de productos electrónicos del mundo, China consume casi la mitad de los dispositivos MEMS a nivel mundial. El continuo crecimiento de las ventas de productos electrónicos de consumo MEMS en China, como teléfonos inteligentes y tabletas, ha impulsado el crecimiento de industrias de MEMS como sensores de aceleración y micrófonos. Además, con el desarrollo de la conducción inteligente y los vehículos de nueva energía, el mercado de MEMS en el sector de la electrónica automotriz ha crecido rápidamente, alcanzando una cuota de mercado del 17.8 % en 2019, lo que lo sitúa en segundo lugar.  
El gobierno chino apoya firmemente el sector 5G, y China ha consolidado un dinámico mercado en este ámbito. Los inversores tienen plena confianza en el mercado 5G, lo que ofrece un amplio margen de desarrollo para su promoción y aplicación. El 5G es la base del Internet de las Cosas (IoT) y, además, impulsa su desarrollo acelerado. El IoT se ha convertido en la próxima tendencia que todas las industrias esperan con interés, y su industria global se está desarrollando rápidamente. El crecimiento del mercado chino de IoT lidera el mundo y se ha consolidado como el mercado de aplicaciones de IoT más activo a nivel global. CCID Consulting prevé que el mercado chino de 5G seguirá creciendo a un ritmo vertiginoso.  
      Figura 14. Previsión de inversión en 5G en China entre 2020 y 2025.            Fuente: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research      
En el ámbito del Internet de las Cosas (IoT), el mercado está impulsando el rápido desarrollo del mercado de sensores MEMS. Los sensores MEMS desempeñan un papel fundamental en la conexión entre los mundos analógico y digital. Su capacidad para percibir y recopilar datos del entorno nos proporciona una comprensión objetiva e integral del funcionamiento normal de diversos dispositivos y sistemas. Según las estadísticas de la GSMA (Asociación Global de Sistemas para Comunicaciones Móviles), el número de dispositivos IoT a nivel mundial aumentó de 2 millones de unidades en 2010 a 12 millones en 2019. En el futuro, gracias a la comercialización de la tecnología 5G y al desarrollo de Wi-Fi 6, el potencial del mercado IoT es enorme. La GSMA prevé que el número global de dispositivos IoT alcanzará los 24.6 millones de unidades en 2025, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 12.7% entre 2019 y 2025.  
      Figura 15. El número de dispositivos IoT está creciendo rápidamente (unidad: miles de millones).            Fuente: GSMA, Guotai Junan Securities Research      
En el ámbito médico, la COVID-19 ha causado estragos en todo el mundo, pero también ha impulsado significativamente el crecimiento del mercado de sensores MEMS médicos. Termómetros electrónicos, equipos de diagnóstico y respiradores son dispositivos médicos que dependen en gran medida de los sensores MEMS, lo que ha contribuido al rápido crecimiento de este mercado. Yole prevé que el mercado de MEMS médicos crecerá un 10.6 % en 2020. Además, la pandemia ha aumentado la preocupación por la salud y ha acelerado el desarrollo del mercado de dispositivos médicos de consumo. Los dispositivos médicos portátiles que monitorizan los indicadores corporales en todo momento también se han desarrollado rápidamente. Debido a las medidas de prevención y control de la pandemia, el aumento de la demanda de servicios sin contacto, distribución robótica y plantas de procesamiento robóticas ha impulsado indirectamente el rápido desarrollo de la industria MEMS. Asimismo, la tendencia a la automatización implica que, incluso si la pandemia termina, la gente seguirá dependiendo de servicios automatizados y no tripulados basados ​​en MEMS. Por lo tanto, la industria no se contraerá, sino que continuará creciendo.  
 
     

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