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Cadena de la industria MEMS (2)
2022-03-17
390
3. El desarrollo de las empresas nacionales de sensores MEMS se enfrenta a ciertos desafíos técnicos.
La industria MEMS de China comenzó poco después que en el extranjero. Desde la perspectiva del diseño, la fabricación y el empaquetado, las condiciones técnicas existentes conformaron inicialmente un sistema integral para el diseño, procesamiento, empaquetado y prueba de MEMS, proporcionando una mejor plataforma para garantizar el desarrollo futuro de la tecnología MEMS en China. Sin embargo, debido a la fragmentación y dispersión de fuerzas causadas por razones históricas, junto con una grave falta de inversión, si bien se han logrado muchos avances, todavía existe una gran brecha con otros países en términos de calidad, relación rendimiento-precio y comercialización. La investigación y el desarrollo de la tecnología MEMS requieren un período de inversión relativamente largo. La investigación y el desarrollo de un sensor generalmente lleva de 6 a 8 años. Además, el tiempo para las pruebas y la introducción en la cadena de valor suele ser cercano a los veinte años. Asimismo, el precio del producto no es directamente proporcional a su importancia o dificultad de desarrollo, lo que impide que las empresas chinas de MEMS se beneficien de la guerra de precios. Por lo tanto, las empresas chinas necesitan mejorar sus capacidades de apoyo a la cadena de valor y fortalecer la cooperación ascendente y descendente. Al mismo tiempo, deben explorar activamente los avances en nuevos materiales y tecnologías integradas en dispositivos MEMS, así como explorar nuevas oportunidades de mercado.
El diseño de I+D en la fase inicial se concentra en universidades, institutos de investigación científica y plataformas piloto de I+D. La tecnología MEMS abarca muchos campos como la microelectrónica, la maquinaria, los materiales, la química y la física. Es altamente interdisciplinaria, difícil de investigar y tiene un ciclo de diseño prolongado. A menudo se necesitan varios años para lograr la producción en masa. Actualmente, la empresa tiene cierta capacidad de innovación, pero su negocio presenta una alta superposición, sus productos se posicionan en la gama media-baja y los ingresos generales de la industria son bajos. El diseño MEMS es un eslabón de alto valor añadido en la cadena industrial. Los productos de las empresas nacionales son principalmente sensores mecánicos, que se encuentran en el nivel medio-bajo del mercado.
En la fabricación intermedia, las propiedades básicas del material de los MEMS, como las propiedades mecánicas estructurales y las propiedades químicas del material, son los factores fundamentales que determinan el rendimiento del producto. Por lo tanto, los dispositivos MEMS dependen de varios procesos y variables. Un producto MEMS a menudo corresponde a una línea de ensamblaje de procesos, y el equipo de I+D generalmente requiere años de mejora y pruebas antes de que pueda comercializarse. Las fundiciones de MEMS se pueden dividir en tres tipos: línea piloto, fundición de circuitos integrados y fundición profesional de MEMS. La mayoría de las líneas piloto se basan en universidades e institutos de investigación científica. Sirven como plataforma de investigación y desarrollo para tecnologías industriales comunes. No tienen fines de lucro y tienen una capacidad de producción limitada. El negocio de MEMS de las fundiciones de circuitos integrados está en sus inicios y sus capacidades son relativamente débiles. Las empresas de diseño nacionales con cierta escala básicamente eligen fundiciones extranjeras. Los OEM profesionales están pasando gradualmente de las adquisiciones a la autoconstrucción. Por ejemplo, a finales de 2015, el fabricante nacional Nevi Technology adquirió la fundición sueca de MEMS Silex Microsystems, dominando así la tecnología de fundición de MEMS líder en el mundo de un solo golpe; En 2019, varias empresas, como Hanking Microelectronics y Xi'an Reed Microsystems, lanzaron sucesivamente líneas de producción de MEMS y entraron en el campo de la fundición profesional de MEMS.
La tecnología de empaquetado proviene principalmente de la tecnología de empaquetado de circuitos integrados, pero la mayor abundancia de productos MEMS hace que la tecnología sea más compleja y difícil, lo que convierte al empaquetado en un área donde las principales fábricas de empaquetado y pruebas de semiconductores subcontratadas se esfuerzan por liderar. En el proceso de empaquetado y fabricación, debido al inicio tardío de China, aún existe una brecha entre las capacidades de fabricación y la precisión de potencias manufactureras como Estados Unidos, Japón y Alemania. Los sensores MEMS producidos tienen una vida útil y precisión deficientes, así como niveles de calidad desiguales, lo que resulta en una baja competitividad del producto. Si bien la fundición nacional de MEMS está rezagada con respecto a los principales fabricantes internacionales, la tecnología de empaquetado y pruebas, que comenzó antes, ha logrado buenos resultados y se ha vuelto competitiva a nivel internacional. Entre ellas, Goertek y AAC Technologies, cuyos productos principales son los micrófonos MEMS, tienen una posición privilegiada porque su modelo de negocio consiste en adquirir propiedad intelectual de productos MEMS de fabricantes de diseño extranjeros, subcontratar la fabricación OEM y luego completar el empaquetado, las pruebas y la venta de los productos por sí mismas. Por lo tanto, ahora se encuentran entre las 30 principales empresas de MEMS del mundo.
Entre las industrias de aplicaciones posteriores, la electrónica de consumo es el mercado más grande, principalmente debido al rápido crecimiento de los teléfonos inteligentes, los dispositivos portátiles y otros mercados en los últimos años, y el rápido desarrollo de fabricantes nacionales de dispositivos inteligentes como Huawei, Xiaomi y vivo. Le sigue la electrónica automotriz. La inteligencia automotriz requiere equipos de detección de alta precisión. Los fabricantes nacionales de automóviles posteriores, como BYD, NIO y Xiaopeng, también se están desarrollando rápidamente. Además, existen industrias de aplicaciones posteriores de rápido crecimiento, como equipos médicos, Industria 4.0 e Internet de las Cosas. Las empresas de demanda posterior en la cadena industrial nacional se están desarrollando rápidamente y tienen un buen impulso. Sin embargo, las tecnologías centrales aún requieren apoyo extranjero y las capacidades de investigación y desarrollo independientes son relativamente escasas. Las empresas han comprendido la importancia de las capacidades de innovación independientes y continúan esforzándose.
4. Los flujos de capital hacia la industria MEMS han aumentado significativamente.
Dado que la industria MEMS constituye la base del desarrollo científico y tecnológico de la nueva era y cuenta con un sólido respaldo político, las inversiones y la financiación en este sector en China han aumentado año tras año, tanto en cantidad como en volumen. En términos de volumen, la inversión en 2019 fue aproximadamente el doble que en 2018. Si bien la inversión general en el mercado primario se ha mantenido baja, el entusiasmo inversor en la industria MEMS se ha mantenido constante.
Desde la perspectiva de los campos subdivididos, los cuatro campos de MEMS+IA, MEMS de radiofrecuencia, MEMS optoelectrónicos y MEMS biológicos presentan el mayor número y volumen de inversiones. El considerable aumento en el número y volumen de inversiones indica que el mercado de capitales presta cada vez más atención a la industria MEMS. En términos de distribución geográfica, Pekín, Guangdong, Shanghái, Zhejiang y Jiangsu ocupan el primer lugar en cuanto al número de inversiones.
Figura 16. Situación de la inversión y financiación de la industria MEMS en China entre 2017 y 2019.
Fuente: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research Figura 17. Montos de inversión y financiación en los segmentos de la industria MEMS de China en 2019. 
Fuente: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research
Las empresas de diseño de chips en la fase inicial se centran en el diseño de chips MEMS y sus estructuras de producto. Tras completar el diseño, lo entregan a fábricas de obleas externas para la producción de chips MEMS. Después del empaquetado y las pruebas, se envían a clientes de los sectores de electrónica de consumo, automoción, medicina, control industrial y otros campos de aplicación. Actualmente, los procesos de fabricación de MEMS de las empresas nacionales se centran principalmente en el rango de 0.25 a 1 micrón. El proceso de fabricación no supone una limitación para la cadena industrial. La función y la estructura son relativamente más importantes.
Figura 18 Cadena de valor de la industria MEMS
Fuente: Investigación de valores de Guotai Junan
Existen dos modalidades principales de producción intermedia: Fabless e IDM. El modelo Fabless es actualmente el modelo de producción predominante y se basa en una división vertical del trabajo orientada al diseño. La empresa es la principal responsable del diseño y la venta de productos MEMS, y subcontrata la producción, las pruebas, el empaquetado y otros procesos. Entre las empresas típicas se encuentran Knowles, HP, Canon, etc.
Figura 19: Desarrollo descendente de la cadena de valor de la industria MEMS
Fuente: Yole Development, Guotai Junan Securities Research
Los fabricantes de productos finales se pueden clasificar principalmente en dos categorías: por un lado, aquellos que ofrecen soluciones y productos con soporte flexible y personalizado según las necesidades de los clientes, y que luego los venden a fabricantes de productos terminales para su uso mediante una sencilla depuración de software; por otro lado, aquellos que proporcionan productos finales, que generalmente se centran en campos específicos, pero que tienen mayores costos y ciclos de I+D más largos. El primer tipo de fabricante es más adecuado para productos del mercado de consumo masivo, mientras que el segundo tipo es más adecuado para productos en campos especializados.
Figura 20 Estructura de aplicaciones del mercado MEMS de China en 2019 (%)
Fuente: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research
Los proveedores de MEMS suministran principalmente materias primas, sobre todo materiales a base de silicio. Los materiales utilizados en los MEMS son básicamente los mismos que los de los semiconductores tradicionales. El mercado de suministro ha madurado y la competencia es feroz, conformando un mercado de compradores. Cuando los proveedores de sensores MEMS se enfrentan a grandes clientes de fundición y grupos de clientes de fundición, estos fabricantes de fundición se valen de su fuerte influencia en el mercado y exigen a los proveedores materias primas a precios más bajos. Sin embargo, en los últimos dos años, debido al aumento del precio de las materias primas y a la limitación de la capacidad de producción de obleas, la cadena de suministro de obleas para MEMS se ha visto restringida. Los productos convencionales de 6 y 8 pulgadas suelen estar agotados, y el poder de negociación de los proveedores ha aumentado. Es evidente que el poder de negociación de los proveedores se ve muy afectado por la oferta del mercado.
2. Los compradores tienen un alto poder de negociación
Las empresas de MEMS han intensificado sus esfuerzos de investigación científica y mejorado su competitividad principal, lo que ha dado como resultado un rápido desarrollo tecnológico, una actualización acelerada de productos y una reducción acelerada de precios. El rápido desarrollo del Internet de las Cosas y la rápida modernización del mercado de la electrónica de consumo han provocado la entrada de muchas empresas al mercado y una competencia cada vez más feroz. Esto ha reducido gradualmente los precios en el mercado de consumo final, obligando a fabricantes y desarrolladores a bajar sus precios de venta. Al mismo tiempo, la expansión del mercado de consumo final ha incrementado el número de vendedores y mejorado el poder de negociación de los compradores. Además, dado que la mayoría de las empresas nacionales se especializan en productos de gama media y baja, también se enfrentan a un gran número de competidores y necesitan mantener su cuota de mercado mediante guerras de precios. Se puede observar que el poder de negociación de los compradores es relativamente alto.
3. Es difícil para los nuevos participantes competir en los campos existentes.
La industria de sensores MEMS presenta importantes barreras de entrada. La primera es la barrera financiera. Debido a la naturaleza no estandarizada de los productos, las empresas de MEMS no pueden ofrecer soporte para un producto específico mediante un único proceso. Además de utilizar materiales de silicio, no existen componentes básicos comunes, lo que significa que cada producto MEMS requiere un proceso diferente. Una empresa a menudo necesita llevar a cabo el diseño y desarrollo, el procesamiento de prueba y la fabricación, las pruebas de calidad y otros pasos para múltiples productos simultáneamente, lo que requiere una gran inversión de capital. En segundo lugar, existen barreras técnicas. El diseño de MEMS requiere la convergencia de múltiples disciplinas, lo que dificulta el diseño. Durante el procesamiento, cada tipo de producto requiere técnicas de procesamiento diferentes, y cada proceso requiere etapas de desarrollo y optimización. Al mismo tiempo, debido a la falta de experiencia de los nuevos participantes, es difícil cumplir con la precisión y la calidad del procesamiento, lo que dificulta el proceso. Finalmente, existe la barrera del talento. Debido a su baja reputación y su escasa capacidad para atraer talento, las nuevas empresas tienen dificultades para superar a las empresas existentes en términos de capacidad de innovación y competitividad central. Sin embargo, gracias al continuo desarrollo de nuevas tecnologías, la apertura de segmentos de mercado y aplicaciones, la brecha inicial entre todas las empresas en estos campos no es grande, lo que brinda oportunidades de desarrollo a algunos nuevos participantes.
4. La competencia entre los competidores existentes es feroz.
En la actualidad, las empresas estadounidenses ocupan la mitad de la cuota de mercado nacional de MEMS. Junto con las empresas europeas y japonesas, las empresas extranjeras como Broadcom, Bosch, STMicroelectronics y Texas Instruments ocupan la gran mayoría del mercado nacional. A juzgar por las principales empresas cotizadas, solo hay dos empresas nacionales de sensores con ingresos anuales superiores a 10 mil millones. Esto está estrechamente relacionado con el desarrollo tardío y la competencia de las empresas nacionales de sensores. La capacidad de suministro nacional de mi país es insuficiente, especialmente los productos de gama alta se abastecen casi en su totalidad de importaciones, y el 80% de los chips dependen de países extranjeros; las cuotas restantes se concentran en manos de solo unas pocas empresas cotizadas, como Goertek Acoustics, Crystal Optoelectronics, Hanwei Electronics, Silan Micro y Jinlong Electromechanical. Cinco empresas ocupan más del 40% del mercado nacional de MEMS; el 70% de las empresas nacionales de MEMS son pequeñas y medianas empresas, y sus productos se concentran principalmente en la gama media y baja. En términos generales, la situación actual de las empresas chinas es que la competencia en el segmento de productos de gama media y baja es feroz, pero no son competitivas en el segmento de productos de gama alta.
5.En la actualidad prácticamente no existe amenaza de sustitutos.
Los sensores MEMS son una alternativa a los sensores tradicionales. En comparación con estos, presentan las siguientes ventajas: miniaturización, ligereza y bajo consumo energético. Los dispositivos MEMS son de tamaño reducido; generalmente, el tamaño de un solo sensor MEMS se mide en milímetros o incluso micras. Asimismo, los componentes mecánicos miniaturizados ofrecen las ventajas de una baja inercia, una alta frecuencia de resonancia y un tiempo de respuesta corto.
Además, los sensores MEMS son más adecuados para la producción en masa, lo que reduce considerablemente el coste de producción de cada MEMS. Gracias a la integración de procesos, un solo MEMS no solo encapsula el sensor mecánico, sino que también integra otros chips para facilitar su control. Los sensores inteligentes cuentan con funciones de procesamiento de información y permiten corregir diversos errores mediante software, lo que mejora notablemente la precisión y la fiabilidad del sensor, así como la resistencia a las interferencias del sistema completo. Con los mismos requisitos de precisión, los sensores inteligentes multifuncionales resultan significativamente más rentables que los sensores convencionales de una sola función, y permiten la medición de múltiples parámetros mediante diversos sensores. Gracias a estas ventajas, la amenaza de que surjan sustitutos para los sensores MEMS es mínima.
La industria MEMS estuvo dominada en su momento por Estados Unidos, la Unión Europea y Japón, cada uno con sus propias ventajas. Estados Unidos utiliza su poderío militar para impulsar el desarrollo civil, aprovecha la sinergia entre el ejército, el gobierno, la industria, la academia y la investigación, y cuenta con una ventaja competitiva gracias a su sólida base tecnológica en MEMS. Japón posee capacidades excepcionales en MEMS para electrónica automotriz y robótica. Entre los diez principales gigantes de MEMS del mundo, Japón cuenta con un número de empresas similar al de Estados Unidos, aunque su tamaño es ligeramente inferior. La Unión Europea ocupa una importante cuota de mercado en MEMS para electrónica automotriz y electrónica de consumo, y cuenta con más de cien instituciones dedicadas a la investigación, el desarrollo y la producción de chips MEMS.
El mercado chino de MEMS ha estado dominado durante mucho tiempo por fabricantes extranjeros, que poseen una madurez considerable en todos los aspectos de la tecnología MEMS y ofrecen claras ventajas en cuanto a vida útil y precisión del producto. En 2019, los diez principales fabricantes del mercado chino de MEMS fueron Broadcom, Bosch, STMicroelectronics, Texas Instruments, QORVO, HP, Knowles, NXP, Goertek y TDK, de los cuales las empresas estadounidenses representaron el 54%. La empresa china Goertek se coló entre los diez primeros, y sus ingresos por MEMS aumentaron un 36% interanual en 2019, superando con creces a otras empresas líderes del sector; AAC Technology ocupó el puesto 22, con un aumento de ingresos del 11% interanual, cifra también superior a la media del sector.
Figura 21 Estructura de fabricantes del mercado MEMS de China en 2019
Fuente: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research
Actualmente, la escala general de los fabricantes nacionales de sensores MEMS no es grande. A excepción de Goertek y AAC, que tienen ingresos anuales superiores a los 100 millones de dólares estadounidenses, los fabricantes locales de sensores MEMS, como MEMSIC Semiconductor, Mattel Technology y Core Microelectronics, tienen ingresos anuales inferiores a los 60 millones de dólares estadounidenses, y su escala general es relativamente pequeña. Además, los fabricantes nacionales operan con categorías de productos relativamente limitadas, y la mayoría de las líneas de productos se limitan a una sola. La mayoría son proveedores de componentes y su capacidad para ofrecer soluciones es escasa. Los fabricantes extranjeros, como los gigantes internacionales Invensense e Infineon, cuentan con entre dos y tres líneas de productos, mientras que Bosch, Denso, STMicroelectronics y otras empresas de MEMS tienen más de cuatro y la capacidad de proporcionar soluciones integradas. En cambio, a los pequeños proveedores les resulta difícil alcanzar la producción en masa y la fabricación en un corto período de tiempo. Por lo tanto, la cuota de mercado de los principales proveedores es relativamente estable y la concentración del mercado es alta.
2. Análisis KSF de empresas nacionales
En primer lugar, las capacidades de I+D de la empresa son fundamentales para los avances en la sustitución de tecnologías nacionales. Actualmente, la I+D de MEMS en el país se lleva a cabo principalmente en institutos de investigación y universidades, y las capacidades de I+D de las empresas son relativamente limitadas. Dado que la industria de MEMS es la base de la nueva tecnología, los productos innovadores o las mejoras sustanciales son cruciales para que se afiance en el mercado. Por lo tanto, las empresas innovadoras con una competitividad central propia merecen atención. Por ejemplo, Goertek es una empresa líder en el campo de los micromicrófonos; el sensor acelerómetro de la filial de Suzhou Gutech ocupa el primer lugar en ventas nacionales; el sensor de gas de Weisheng Technology, filial de Hanwei Electronics, ha logrado resultados prometedores y puede aplicarse a productos de detección de gas, dispositivos portátiles inteligentes, etc.
En segundo lugar, la capacidad de las empresas para cooperar de forma estable con los fabricantes de la cadena de suministro es clave para la iteración continua de productos. La demanda interna es enorme. Los fabricantes nacionales de excelencia tienen ventajas inherentes al cooperar con grandes empresas nacionales. Sin embargo, la mayoría de los fabricantes nacionales operan en formato Fabless. En comparación con las empresas IDM, la cadena de suministro y la cadena de ventas no son perfectas, y la falta de fabricantes estables en las fases anteriores y posteriores de la cadena de suministro representa un problema importante. Por lo tanto, las empresas con cadenas industriales completas y una cooperación estable con grandes empresas de la cadena de suministro, así como las empresas con una larga trayectoria y sistemas completos, también merecen atención. Además, las capacidades de diseño y suministro de chips son fundamentales para que los sensores MEMS puedan adaptarse a las iteraciones e innovaciones tecnológicas. Por consiguiente, los fabricantes nacionales de semiconductores centrados en I+D y diseño en el campo de los MEMS tienen amplias oportunidades de mercado para la sustitución de importaciones y la innovación.
Finalmente, el sólido respaldo financiero de una empresa es también uno de los factores clave para un desarrollo rápido. Dado que las empresas de MEMS invierten fuertemente en el desarrollo inicial, les resulta difícil obtener beneficios y requieren más fondos, talento y otros recursos para su crecimiento. Las empresas que cuentan con el apoyo de grandes compañías o con una sólida trayectoria de inversión pueden desarrollarse con mayor rapidez.
Segunda conclusión principal:Las condiciones para el desarrollo de la industria de sensores MEMS son favorables, incluyendo el apoyo político, el crecimiento de la demanda, la abundante oferta, la inversión de capital y la mejora tecnológica. Sin embargo, aún hay margen de mejora en los procesos de la cadena de valor. Si bien los líderes internacionales suelen tener márgenes de beneficio bruto superiores a los de los fabricantes nacionales, sus productos tienen precios más elevados, lo que ofrece a las empresas nacionales cierto margen de crecimiento. Asimismo, debido a la naturaleza personalizada de los MEMS, se espera que algunas empresas nacionales logren avances tecnológicos significativos en nuevos sectores.
La industria MEMS de China comenzó poco después que en el extranjero. Desde la perspectiva del diseño, la fabricación y el empaquetado, las condiciones técnicas existentes conformaron inicialmente un sistema integral para el diseño, procesamiento, empaquetado y prueba de MEMS, proporcionando una mejor plataforma para garantizar el desarrollo futuro de la tecnología MEMS en China. Sin embargo, debido a la fragmentación y dispersión de fuerzas causadas por razones históricas, junto con una grave falta de inversión, si bien se han logrado muchos avances, todavía existe una gran brecha con otros países en términos de calidad, relación rendimiento-precio y comercialización. La investigación y el desarrollo de la tecnología MEMS requieren un período de inversión relativamente largo. La investigación y el desarrollo de un sensor generalmente lleva de 6 a 8 años. Además, el tiempo para las pruebas y la introducción en la cadena de valor suele ser cercano a los veinte años. Asimismo, el precio del producto no es directamente proporcional a su importancia o dificultad de desarrollo, lo que impide que las empresas chinas de MEMS se beneficien de la guerra de precios. Por lo tanto, las empresas chinas necesitan mejorar sus capacidades de apoyo a la cadena de valor y fortalecer la cooperación ascendente y descendente. Al mismo tiempo, deben explorar activamente los avances en nuevos materiales y tecnologías integradas en dispositivos MEMS, así como explorar nuevas oportunidades de mercado.
El diseño de I+D en la fase inicial se concentra en universidades, institutos de investigación científica y plataformas piloto de I+D. La tecnología MEMS abarca muchos campos como la microelectrónica, la maquinaria, los materiales, la química y la física. Es altamente interdisciplinaria, difícil de investigar y tiene un ciclo de diseño prolongado. A menudo se necesitan varios años para lograr la producción en masa. Actualmente, la empresa tiene cierta capacidad de innovación, pero su negocio presenta una alta superposición, sus productos se posicionan en la gama media-baja y los ingresos generales de la industria son bajos. El diseño MEMS es un eslabón de alto valor añadido en la cadena industrial. Los productos de las empresas nacionales son principalmente sensores mecánicos, que se encuentran en el nivel medio-bajo del mercado.
En la fabricación intermedia, las propiedades básicas del material de los MEMS, como las propiedades mecánicas estructurales y las propiedades químicas del material, son los factores fundamentales que determinan el rendimiento del producto. Por lo tanto, los dispositivos MEMS dependen de varios procesos y variables. Un producto MEMS a menudo corresponde a una línea de ensamblaje de procesos, y el equipo de I+D generalmente requiere años de mejora y pruebas antes de que pueda comercializarse. Las fundiciones de MEMS se pueden dividir en tres tipos: línea piloto, fundición de circuitos integrados y fundición profesional de MEMS. La mayoría de las líneas piloto se basan en universidades e institutos de investigación científica. Sirven como plataforma de investigación y desarrollo para tecnologías industriales comunes. No tienen fines de lucro y tienen una capacidad de producción limitada. El negocio de MEMS de las fundiciones de circuitos integrados está en sus inicios y sus capacidades son relativamente débiles. Las empresas de diseño nacionales con cierta escala básicamente eligen fundiciones extranjeras. Los OEM profesionales están pasando gradualmente de las adquisiciones a la autoconstrucción. Por ejemplo, a finales de 2015, el fabricante nacional Nevi Technology adquirió la fundición sueca de MEMS Silex Microsystems, dominando así la tecnología de fundición de MEMS líder en el mundo de un solo golpe; En 2019, varias empresas, como Hanking Microelectronics y Xi'an Reed Microsystems, lanzaron sucesivamente líneas de producción de MEMS y entraron en el campo de la fundición profesional de MEMS.
La tecnología de empaquetado proviene principalmente de la tecnología de empaquetado de circuitos integrados, pero la mayor abundancia de productos MEMS hace que la tecnología sea más compleja y difícil, lo que convierte al empaquetado en un área donde las principales fábricas de empaquetado y pruebas de semiconductores subcontratadas se esfuerzan por liderar. En el proceso de empaquetado y fabricación, debido al inicio tardío de China, aún existe una brecha entre las capacidades de fabricación y la precisión de potencias manufactureras como Estados Unidos, Japón y Alemania. Los sensores MEMS producidos tienen una vida útil y precisión deficientes, así como niveles de calidad desiguales, lo que resulta en una baja competitividad del producto. Si bien la fundición nacional de MEMS está rezagada con respecto a los principales fabricantes internacionales, la tecnología de empaquetado y pruebas, que comenzó antes, ha logrado buenos resultados y se ha vuelto competitiva a nivel internacional. Entre ellas, Goertek y AAC Technologies, cuyos productos principales son los micrófonos MEMS, tienen una posición privilegiada porque su modelo de negocio consiste en adquirir propiedad intelectual de productos MEMS de fabricantes de diseño extranjeros, subcontratar la fabricación OEM y luego completar el empaquetado, las pruebas y la venta de los productos por sí mismas. Por lo tanto, ahora se encuentran entre las 30 principales empresas de MEMS del mundo.
Entre las industrias de aplicaciones posteriores, la electrónica de consumo es el mercado más grande, principalmente debido al rápido crecimiento de los teléfonos inteligentes, los dispositivos portátiles y otros mercados en los últimos años, y el rápido desarrollo de fabricantes nacionales de dispositivos inteligentes como Huawei, Xiaomi y vivo. Le sigue la electrónica automotriz. La inteligencia automotriz requiere equipos de detección de alta precisión. Los fabricantes nacionales de automóviles posteriores, como BYD, NIO y Xiaopeng, también se están desarrollando rápidamente. Además, existen industrias de aplicaciones posteriores de rápido crecimiento, como equipos médicos, Industria 4.0 e Internet de las Cosas. Las empresas de demanda posterior en la cadena industrial nacional se están desarrollando rápidamente y tienen un buen impulso. Sin embargo, las tecnologías centrales aún requieren apoyo extranjero y las capacidades de investigación y desarrollo independientes son relativamente escasas. Las empresas han comprendido la importancia de las capacidades de innovación independientes y continúan esforzándose.
4. Los flujos de capital hacia la industria MEMS han aumentado significativamente.
Dado que la industria MEMS constituye la base del desarrollo científico y tecnológico de la nueva era y cuenta con un sólido respaldo político, las inversiones y la financiación en este sector en China han aumentado año tras año, tanto en cantidad como en volumen. En términos de volumen, la inversión en 2019 fue aproximadamente el doble que en 2018. Si bien la inversión general en el mercado primario se ha mantenido baja, el entusiasmo inversor en la industria MEMS se ha mantenido constante.
Desde la perspectiva de los campos subdivididos, los cuatro campos de MEMS+IA, MEMS de radiofrecuencia, MEMS optoelectrónicos y MEMS biológicos presentan el mayor número y volumen de inversiones. El considerable aumento en el número y volumen de inversiones indica que el mercado de capitales presta cada vez más atención a la industria MEMS. En términos de distribución geográfica, Pekín, Guangdong, Shanghái, Zhejiang y Jiangsu ocupan el primer lugar en cuanto al número de inversiones.
Figura 16. Situación de la inversión y financiación de la industria MEMS en China entre 2017 y 2019.
Fuente: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research Figura 17. Montos de inversión y financiación en los segmentos de la industria MEMS de China en 2019. Fuente: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research Es necesario fortalecer el diseño y la fundición de China, y el embalaje y las pruebas son competitivos.
Las empresas de diseño de chips en la fase inicial se centran en el diseño de chips MEMS y sus estructuras de producto. Tras completar el diseño, lo entregan a fábricas de obleas externas para la producción de chips MEMS. Después del empaquetado y las pruebas, se envían a clientes de los sectores de electrónica de consumo, automoción, medicina, control industrial y otros campos de aplicación. Actualmente, los procesos de fabricación de MEMS de las empresas nacionales se centran principalmente en el rango de 0.25 a 1 micrón. El proceso de fabricación no supone una limitación para la cadena industrial. La función y la estructura son relativamente más importantes.
Figura 18 Cadena de valor de la industria MEMS
Fuente: Investigación de valores de Guotai Junan Existen dos modalidades principales de producción intermedia: Fabless e IDM. El modelo Fabless es actualmente el modelo de producción predominante y se basa en una división vertical del trabajo orientada al diseño. La empresa es la principal responsable del diseño y la venta de productos MEMS, y subcontrata la producción, las pruebas, el empaquetado y otros procesos. Entre las empresas típicas se encuentran Knowles, HP, Canon, etc.
Figura 19: Desarrollo descendente de la cadena de valor de la industria MEMS
Fuente: Yole Development, Guotai Junan Securities Research Los fabricantes de productos finales se pueden clasificar principalmente en dos categorías: por un lado, aquellos que ofrecen soluciones y productos con soporte flexible y personalizado según las necesidades de los clientes, y que luego los venden a fabricantes de productos terminales para su uso mediante una sencilla depuración de software; por otro lado, aquellos que proporcionan productos finales, que generalmente se centran en campos específicos, pero que tienen mayores costos y ciclos de I+D más largos. El primer tipo de fabricante es más adecuado para productos del mercado de consumo masivo, mientras que el segundo tipo es más adecuado para productos en campos especializados.
Figura 20 Estructura de aplicaciones del mercado MEMS de China en 2019 (%)
Fuente: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research Coexisten oportunidades y desafíos de desarrollo para las empresas nacionales de sensores MEMS.
Los proveedores de MEMS suministran principalmente materias primas, sobre todo materiales a base de silicio. Los materiales utilizados en los MEMS son básicamente los mismos que los de los semiconductores tradicionales. El mercado de suministro ha madurado y la competencia es feroz, conformando un mercado de compradores. Cuando los proveedores de sensores MEMS se enfrentan a grandes clientes de fundición y grupos de clientes de fundición, estos fabricantes de fundición se valen de su fuerte influencia en el mercado y exigen a los proveedores materias primas a precios más bajos. Sin embargo, en los últimos dos años, debido al aumento del precio de las materias primas y a la limitación de la capacidad de producción de obleas, la cadena de suministro de obleas para MEMS se ha visto restringida. Los productos convencionales de 6 y 8 pulgadas suelen estar agotados, y el poder de negociación de los proveedores ha aumentado. Es evidente que el poder de negociación de los proveedores se ve muy afectado por la oferta del mercado.
2. Los compradores tienen un alto poder de negociación
Las empresas de MEMS han intensificado sus esfuerzos de investigación científica y mejorado su competitividad principal, lo que ha dado como resultado un rápido desarrollo tecnológico, una actualización acelerada de productos y una reducción acelerada de precios. El rápido desarrollo del Internet de las Cosas y la rápida modernización del mercado de la electrónica de consumo han provocado la entrada de muchas empresas al mercado y una competencia cada vez más feroz. Esto ha reducido gradualmente los precios en el mercado de consumo final, obligando a fabricantes y desarrolladores a bajar sus precios de venta. Al mismo tiempo, la expansión del mercado de consumo final ha incrementado el número de vendedores y mejorado el poder de negociación de los compradores. Además, dado que la mayoría de las empresas nacionales se especializan en productos de gama media y baja, también se enfrentan a un gran número de competidores y necesitan mantener su cuota de mercado mediante guerras de precios. Se puede observar que el poder de negociación de los compradores es relativamente alto.
3. Es difícil para los nuevos participantes competir en los campos existentes.
La industria de sensores MEMS presenta importantes barreras de entrada. La primera es la barrera financiera. Debido a la naturaleza no estandarizada de los productos, las empresas de MEMS no pueden ofrecer soporte para un producto específico mediante un único proceso. Además de utilizar materiales de silicio, no existen componentes básicos comunes, lo que significa que cada producto MEMS requiere un proceso diferente. Una empresa a menudo necesita llevar a cabo el diseño y desarrollo, el procesamiento de prueba y la fabricación, las pruebas de calidad y otros pasos para múltiples productos simultáneamente, lo que requiere una gran inversión de capital. En segundo lugar, existen barreras técnicas. El diseño de MEMS requiere la convergencia de múltiples disciplinas, lo que dificulta el diseño. Durante el procesamiento, cada tipo de producto requiere técnicas de procesamiento diferentes, y cada proceso requiere etapas de desarrollo y optimización. Al mismo tiempo, debido a la falta de experiencia de los nuevos participantes, es difícil cumplir con la precisión y la calidad del procesamiento, lo que dificulta el proceso. Finalmente, existe la barrera del talento. Debido a su baja reputación y su escasa capacidad para atraer talento, las nuevas empresas tienen dificultades para superar a las empresas existentes en términos de capacidad de innovación y competitividad central. Sin embargo, gracias al continuo desarrollo de nuevas tecnologías, la apertura de segmentos de mercado y aplicaciones, la brecha inicial entre todas las empresas en estos campos no es grande, lo que brinda oportunidades de desarrollo a algunos nuevos participantes.
4. La competencia entre los competidores existentes es feroz.
En la actualidad, las empresas estadounidenses ocupan la mitad de la cuota de mercado nacional de MEMS. Junto con las empresas europeas y japonesas, las empresas extranjeras como Broadcom, Bosch, STMicroelectronics y Texas Instruments ocupan la gran mayoría del mercado nacional. A juzgar por las principales empresas cotizadas, solo hay dos empresas nacionales de sensores con ingresos anuales superiores a 10 mil millones. Esto está estrechamente relacionado con el desarrollo tardío y la competencia de las empresas nacionales de sensores. La capacidad de suministro nacional de mi país es insuficiente, especialmente los productos de gama alta se abastecen casi en su totalidad de importaciones, y el 80% de los chips dependen de países extranjeros; las cuotas restantes se concentran en manos de solo unas pocas empresas cotizadas, como Goertek Acoustics, Crystal Optoelectronics, Hanwei Electronics, Silan Micro y Jinlong Electromechanical. Cinco empresas ocupan más del 40% del mercado nacional de MEMS; el 70% de las empresas nacionales de MEMS son pequeñas y medianas empresas, y sus productos se concentran principalmente en la gama media y baja. En términos generales, la situación actual de las empresas chinas es que la competencia en el segmento de productos de gama media y baja es feroz, pero no son competitivas en el segmento de productos de gama alta.
5.En la actualidad prácticamente no existe amenaza de sustitutos.
Los sensores MEMS son una alternativa a los sensores tradicionales. En comparación con estos, presentan las siguientes ventajas: miniaturización, ligereza y bajo consumo energético. Los dispositivos MEMS son de tamaño reducido; generalmente, el tamaño de un solo sensor MEMS se mide en milímetros o incluso micras. Asimismo, los componentes mecánicos miniaturizados ofrecen las ventajas de una baja inercia, una alta frecuencia de resonancia y un tiempo de respuesta corto.
Además, los sensores MEMS son más adecuados para la producción en masa, lo que reduce considerablemente el coste de producción de cada MEMS. Gracias a la integración de procesos, un solo MEMS no solo encapsula el sensor mecánico, sino que también integra otros chips para facilitar su control. Los sensores inteligentes cuentan con funciones de procesamiento de información y permiten corregir diversos errores mediante software, lo que mejora notablemente la precisión y la fiabilidad del sensor, así como la resistencia a las interferencias del sistema completo. Con los mismos requisitos de precisión, los sensores inteligentes multifuncionales resultan significativamente más rentables que los sensores convencionales de una sola función, y permiten la medición de múltiples parámetros mediante diversos sensores. Gracias a estas ventajas, la amenaza de que surjan sustitutos para los sensores MEMS es mínima.
Análisis del panorama competitivo y de los factores clave de éxito
La industria MEMS estuvo dominada en su momento por Estados Unidos, la Unión Europea y Japón, cada uno con sus propias ventajas. Estados Unidos utiliza su poderío militar para impulsar el desarrollo civil, aprovecha la sinergia entre el ejército, el gobierno, la industria, la academia y la investigación, y cuenta con una ventaja competitiva gracias a su sólida base tecnológica en MEMS. Japón posee capacidades excepcionales en MEMS para electrónica automotriz y robótica. Entre los diez principales gigantes de MEMS del mundo, Japón cuenta con un número de empresas similar al de Estados Unidos, aunque su tamaño es ligeramente inferior. La Unión Europea ocupa una importante cuota de mercado en MEMS para electrónica automotriz y electrónica de consumo, y cuenta con más de cien instituciones dedicadas a la investigación, el desarrollo y la producción de chips MEMS.
El mercado chino de MEMS ha estado dominado durante mucho tiempo por fabricantes extranjeros, que poseen una madurez considerable en todos los aspectos de la tecnología MEMS y ofrecen claras ventajas en cuanto a vida útil y precisión del producto. En 2019, los diez principales fabricantes del mercado chino de MEMS fueron Broadcom, Bosch, STMicroelectronics, Texas Instruments, QORVO, HP, Knowles, NXP, Goertek y TDK, de los cuales las empresas estadounidenses representaron el 54%. La empresa china Goertek se coló entre los diez primeros, y sus ingresos por MEMS aumentaron un 36% interanual en 2019, superando con creces a otras empresas líderes del sector; AAC Technology ocupó el puesto 22, con un aumento de ingresos del 11% interanual, cifra también superior a la media del sector.
Figura 21 Estructura de fabricantes del mercado MEMS de China en 2019
Fuente: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research Actualmente, la escala general de los fabricantes nacionales de sensores MEMS no es grande. A excepción de Goertek y AAC, que tienen ingresos anuales superiores a los 100 millones de dólares estadounidenses, los fabricantes locales de sensores MEMS, como MEMSIC Semiconductor, Mattel Technology y Core Microelectronics, tienen ingresos anuales inferiores a los 60 millones de dólares estadounidenses, y su escala general es relativamente pequeña. Además, los fabricantes nacionales operan con categorías de productos relativamente limitadas, y la mayoría de las líneas de productos se limitan a una sola. La mayoría son proveedores de componentes y su capacidad para ofrecer soluciones es escasa. Los fabricantes extranjeros, como los gigantes internacionales Invensense e Infineon, cuentan con entre dos y tres líneas de productos, mientras que Bosch, Denso, STMicroelectronics y otras empresas de MEMS tienen más de cuatro y la capacidad de proporcionar soluciones integradas. En cambio, a los pequeños proveedores les resulta difícil alcanzar la producción en masa y la fabricación en un corto período de tiempo. Por lo tanto, la cuota de mercado de los principales proveedores es relativamente estable y la concentración del mercado es alta.
2. Análisis KSF de empresas nacionales
En primer lugar, las capacidades de I+D de la empresa son fundamentales para los avances en la sustitución de tecnologías nacionales. Actualmente, la I+D de MEMS en el país se lleva a cabo principalmente en institutos de investigación y universidades, y las capacidades de I+D de las empresas son relativamente limitadas. Dado que la industria de MEMS es la base de la nueva tecnología, los productos innovadores o las mejoras sustanciales son cruciales para que se afiance en el mercado. Por lo tanto, las empresas innovadoras con una competitividad central propia merecen atención. Por ejemplo, Goertek es una empresa líder en el campo de los micromicrófonos; el sensor acelerómetro de la filial de Suzhou Gutech ocupa el primer lugar en ventas nacionales; el sensor de gas de Weisheng Technology, filial de Hanwei Electronics, ha logrado resultados prometedores y puede aplicarse a productos de detección de gas, dispositivos portátiles inteligentes, etc.
En segundo lugar, la capacidad de las empresas para cooperar de forma estable con los fabricantes de la cadena de suministro es clave para la iteración continua de productos. La demanda interna es enorme. Los fabricantes nacionales de excelencia tienen ventajas inherentes al cooperar con grandes empresas nacionales. Sin embargo, la mayoría de los fabricantes nacionales operan en formato Fabless. En comparación con las empresas IDM, la cadena de suministro y la cadena de ventas no son perfectas, y la falta de fabricantes estables en las fases anteriores y posteriores de la cadena de suministro representa un problema importante. Por lo tanto, las empresas con cadenas industriales completas y una cooperación estable con grandes empresas de la cadena de suministro, así como las empresas con una larga trayectoria y sistemas completos, también merecen atención. Además, las capacidades de diseño y suministro de chips son fundamentales para que los sensores MEMS puedan adaptarse a las iteraciones e innovaciones tecnológicas. Por consiguiente, los fabricantes nacionales de semiconductores centrados en I+D y diseño en el campo de los MEMS tienen amplias oportunidades de mercado para la sustitución de importaciones y la innovación.
Finalmente, el sólido respaldo financiero de una empresa es también uno de los factores clave para un desarrollo rápido. Dado que las empresas de MEMS invierten fuertemente en el desarrollo inicial, les resulta difícil obtener beneficios y requieren más fondos, talento y otros recursos para su crecimiento. Las empresas que cuentan con el apoyo de grandes compañías o con una sólida trayectoria de inversión pueden desarrollarse con mayor rapidez.
Tabla 2 Empresas no cotizadas de MEMS
Conclusiones principales
Segunda conclusión principal:Las condiciones para el desarrollo de la industria de sensores MEMS son favorables, incluyendo el apoyo político, el crecimiento de la demanda, la abundante oferta, la inversión de capital y la mejora tecnológica. Sin embargo, aún hay margen de mejora en los procesos de la cadena de valor. Si bien los líderes internacionales suelen tener márgenes de beneficio bruto superiores a los de los fabricantes nacionales, sus productos tienen precios más elevados, lo que ofrece a las empresas nacionales cierto margen de crecimiento. Asimismo, debido a la naturaleza personalizada de los MEMS, se espera que algunas empresas nacionales logren avances tecnológicos significativos en nuevos sectores.
Tercera conclusión principal:En comparación con las empresas de países desarrollados, los fabricantes nacionales se han desarrollado más tarde y tienen una baja cuota de mercado. La mayor parte del mercado está ocupada por fabricantes estadounidenses, japoneses y alemanes. Las ventajas locales residen principalmente en las aplicaciones posteriores, la innovación de modelos y la comprensión de las diversas demandas del mercado. En los últimos años, con la implementación de aplicaciones de sensores de huellas dactilares, imágenes y sonido, se espera que las empresas con innovación de productos y una larga trayectoria tengan mayor margen de crecimiento, y se prevé que surjan empresas de alta calidad en diversos subsectores. Se recomienda prestar atención a las oportunidades de inversión en el mercado primario de empresas como Mattel Electronics, Shendi Semiconductor, Kunshan Shuangqiao, Minghao Sensing, Nengxun High Energy, Juge Electronics, Wuxi Haoda, Mindray y Zhiwei Sensing.
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