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chaîne industrielle MEMS (2)
2022-03-17
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3. Le développement des entreprises nationales de capteurs MEMS est confronté à certains défis techniques.
L'industrie chinoise des MEMS a démarré à peu près après l'étranger. Du point de vue de la conception, de la fabrication et du conditionnement, les conditions techniques existantes ont initialement permis la mise en place d'un système intégré pour la conception, le traitement, le conditionnement et les tests des MEMS, offrant ainsi une plateforme solide pour assurer le développement futur de la technologie MEMS en Chine. Cependant, en raison de la fragmentation et de la dispersion des forces dues à des raisons historiques, conjuguées à un manque d'investissement important, malgré de nombreuses avancées, un écart considérable subsiste avec les pays étrangers en termes de qualité, de rapport performance/prix et de commercialisation. La recherche et le développement de la technologie MEMS nécessitent un investissement relativement long. La recherche et le développement d'un capteur prennent généralement de 6 à 8 ans. De plus, le temps nécessaire aux tests et à l'intégration dans la chaîne industrielle avoisine les 20 ans. Par ailleurs, le prix du produit n'est pas directement proportionnel à son importance ou à sa complexité de développement, ce qui empêche les entreprises chinoises de MEMS de tirer profit de la guerre des prix. Par conséquent, les entreprises chinoises doivent améliorer leurs capacités de soutien à la chaîne industrielle et renforcer la coopération en amont et en aval. Dans le même temps, ils doivent explorer activement les avancées en matière de nouveaux matériaux et de technologies intégrées dans les dispositifs MEMS et explorer de nouvelles opportunités de marché.
La conception et la recherche et développement en amont sont concentrées dans les universités, les instituts de recherche scientifique et les plateformes pilotes de R&D. La technologie MEMS fait appel à de nombreux domaines tels que la microélectronique, la mécanique, les matériaux, la chimie et la physique. Hautement interdisciplinaire, elle est complexe à appréhender et son cycle de conception est long. La production en série prend souvent plusieurs années. Actuellement, l'entreprise possède certaines capacités d'innovation, mais ses activités présentent un fort chevauchement, ses produits se positionnent sur le segment moyen à bas de gamme et le chiffre d'affaires global du secteur reste faible. La conception MEMS constitue un maillon à forte valeur ajoutée de la chaîne industrielle. Les produits des entreprises nationales sont principalement des capteurs mécaniques, positionnés sur le segment moyen à bas de gamme du marché.
Dans la fabrication en milieu de chaîne, les propriétés fondamentales des matériaux MEMS, telles que leurs propriétés mécaniques et chimiques, sont déterminantes pour les performances du produit. Les dispositifs MEMS dépendent donc de divers procédés et variables. Un produit MEMS correspond souvent à une ligne d'assemblage, et l'équipe R&D a généralement besoin de plusieurs années d'amélioration et de tests avant sa commercialisation. Les fonderies MEMS se divisent en trois catégories : les lignes pilotes, les fonderies de circuits intégrés et les fonderies MEMS spécialisées. La plupart des lignes pilotes sont rattachées à des universités et des instituts de recherche. Elles servent de plateforme de recherche et développement pour les technologies industrielles courantes. Elles sont à but non lucratif et leur capacité de production est limitée. L'activité MEMS des fonderies de circuits intégrés est encore émergente et leurs capacités sont relativement faibles. Les entreprises de conception nationales d'une certaine envergure optent généralement pour des fonderies étrangères. Les équipementiers professionnels délaissent progressivement les acquisitions au profit de l'internalisation. Par exemple, fin 2015, le fabricant national Nevi Technology a acquis la fonderie MEMS suédoise Silex Microsystems, s'assurant ainsi d'un seul coup la maîtrise de la technologie de fonderie MEMS leader mondial. En 2019, plusieurs sociétés telles que Hanking Microelectronics et Xi'an Reed Microsystems ont successivement lancé des lignes de production MEMS et sont entrées dans le domaine de la fonderie MEMS professionnelle.
La technologie d'encapsulation provient principalement de celle des circuits intégrés, mais la plus grande abondance des produits MEMS la rend plus complexe et difficile à mettre en œuvre. De ce fait, les grandes usines d'encapsulation et de test de semi-conducteurs sous-traitantes s'efforcent de prendre la tête du secteur. Dans le processus d'encapsulation et de fabrication, le retard de la Chine a engendré un écart persistant entre ses capacités et sa précision de production et celles de pays comme les États-Unis, le Japon et l'Allemagne. Les capteurs MEMS produits présentent une durée de vie et une précision limitées, ainsi qu'une qualité inégale, ce qui nuit à leur compétitivité. Bien que la fonderie MEMS chinoise soit en retard par rapport aux grands fabricants internationaux, sa technologie d'encapsulation et de test, développée plus tôt, a obtenu de bons résultats et est devenue compétitive à l'échelle internationale. Parmi ces entreprises, Goertek et AAC Technologies, spécialisées dans les microphones MEMS, occupent une position de leader grâce à leur modèle économique : l'acquisition de la propriété intellectuelle (PI) de produits MEMS auprès de concepteurs étrangers, la sous-traitance de la fabrication (OEM) et l'internalisation de l'encapsulation, des tests et de la commercialisation. Elles figurent ainsi parmi les 30 premières entreprises MEMS au monde.
Parmi les industries d'application en aval, l'électronique grand public représente le plus grand marché, principalement grâce à la croissance rapide des smartphones, des objets connectés et d'autres marchés ces dernières années, ainsi qu'au développement rapide de fabricants chinois d'appareils intelligents tels que Huawei, Xiaomi et vivo. Vient ensuite l'électronique automobile. L'intelligence automobile exige des capteurs de haute précision. Les constructeurs automobiles chinois en aval, tels que BYD, NIO et Xiaopeng, connaissent également une croissance rapide. Par ailleurs, d'autres industries d'application en aval, comme les équipements médicaux, l'Industrie 4.0 et l'Internet des objets, sont en forte croissance. Les entreprises consommatrices de ces technologies au sein de la chaîne industrielle chinoise se développent rapidement et affichent une bonne dynamique. Cependant, leurs technologies de base restent dépendantes du soutien étranger et leurs capacités de recherche et développement indépendantes demeurent relativement faibles. Les entreprises ont pris conscience de l'importance de l'innovation indépendante et poursuivent leurs efforts en ce sens.
4. Les flux de capitaux vers l'industrie des MEMS ont augmenté de manière significative.
L'industrie des MEMS étant le pilier du développement scientifique et technologique de l'ère moderne et bénéficiant d'un soutien politique important, les investissements et les financements dans ce secteur en Chine ont progressé d'année en année, tant en quantité qu'en montant. En 2019, le montant des investissements était environ deux fois supérieur à celui de 2018. Malgré un ralentissement global des investissements sur le marché primaire, l'enthousiasme des investisseurs pour l'industrie des MEMS est resté intact.
Du point de vue des sous-domaines, les quatre sous-domaines des MEMS+IA, des MEMS radiofréquences, des MEMS optoélectroniques et des MEMS biologiques présentent le plus grand nombre et le plus fort volume d'investissements. Cette augmentation substantielle témoigne de l'intérêt croissant du marché des capitaux pour l'industrie des MEMS. Sur le plan géographique, Pékin, le Guangdong, Shanghai, le Zhejiang et le Jiangsu arrivent en tête en termes de nombre d'investissements.
Figure 16 Situation des investissements et du financement de l'industrie MEMS en Chine de 2017 à 2019
Source : CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research Figure 17 Montants des investissements et des financements dans les segments de l'industrie MEMS en Chine en 2019 
Source : CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research
Les entreprises de conception de puces en amont se concentrent sur la conception des puces MEMS et l'architecture de leurs produits. Une fois la conception finalisée, elles la confient à des usines de semi-conducteurs tierces pour la production des puces MEMS. Après conditionnement et tests, celles-ci peuvent être expédiées aux clients des secteurs de l'électronique grand public, de l'automobile, du médical, du contrôle industriel et d'autres applications. Actuellement, les procédés de fabrication des MEMS par les entreprises nationales se situent principalement dans la gamme de 0.25 à 1 micron. Le procédé de fabrication n'est pas un facteur limitant pour la chaîne industrielle ; la fonction et la structure sont des aspects relativement plus importants.
Figure 18 Chaîne de valeur de l'industrie MEMS
Source : Recherche sur les valeurs mobilières de Guotai Junan
Il existe deux principaux modes de production intermédiaire : le modèle Fabless et l’IDM. Le modèle Fabless est actuellement le modèle de production dominant et repose sur une division verticale du travail axée sur la conception. L’entreprise est principalement responsable de la conception et de la vente des produits MEMS, et sous-traite la production, les tests, le conditionnement et d’autres étapes. Parmi les entreprises typiques, on peut citer Knowles, HP, Canon, etc.
Figure 19 : Développement en aval de la chaîne industrielle des MEMS
Source : Yole Development, Guotai Junan Securities Research
Les fabricants en aval se répartissent principalement en deux catégories : d’une part, les fabricants de solutions et de produits offrant un support personnalisé et flexible adapté aux besoins des utilisateurs finaux, qu’ils vendent ensuite aux fabricants de terminaux pour une utilisation simplifiée grâce à un débogage logiciel ; d’autre part, les fabricants de produits terminaux, généralement spécialisés dans des domaines précis, mais dont les coûts et les cycles de R&D sont plus élevés. Les premiers sont plus adaptés aux produits destinés au grand public, tandis que les seconds conviennent mieux aux produits de secteurs spécialisés.
Figure 20 Structure des applications du marché chinois des MEMS en 2019 (%)
Source : CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research
Les fournisseurs en amont de MEMS fournissent principalement des matières premières, essentiellement à base de silicium. Les matériaux utilisés dans les MEMS sont fondamentalement les mêmes que ceux des semi-conducteurs traditionnels. Le marché de l'approvisionnement est mature et la concurrence y est féroce, créant un marché favorable aux acheteurs. Lorsque les fournisseurs de capteurs MEMS sont confrontés à de grands fonderies ou à des groupements de fonderies, ces dernières, fortes de leur influence sur le marché, exigent des fournisseurs des matières premières à moindre coût. Cependant, ces deux dernières années, la hausse des prix des matières premières et la limitation des capacités de production de plaquettes ont restreint l'approvisionnement en plaquettes pour les MEMS. Les produits conventionnels de 6 et 8 pouces sont généralement en rupture de stock, ce qui a renforcé le pouvoir de négociation des fournisseurs. On constate ainsi que le pouvoir de négociation des fournisseurs est fortement influencé par l'offre du marché.
2. Les acheteurs ont un pouvoir de négociation élevé
Les entreprises spécialisées dans les MEMS ont intensifié leurs efforts de recherche scientifique et renforcé leur compétitivité, ce qui a entraîné un développement technologique rapide, une mise à niveau accélérée des produits et une baisse des prix. Le développement rapide de l'Internet des objets et la modernisation accélérée du marché de l'électronique grand public ont attiré de nombreuses entreprises et intensifié la concurrence. Cette situation a progressivement fait baisser les prix sur le marché des produits finaux, obligeant les fabricants et les développeurs à réduire leurs tarifs. Parallèlement, l'expansion de ce marché a accru la taille des vendeurs et renforcé le pouvoir de négociation des acheteurs. De plus, la plupart des entreprises nationales étant spécialisées dans les produits d'entrée et de milieu de gamme, elles sont confrontées à une forte concurrence et doivent maintenir leurs parts de marché par une guerre des prix. On constate donc que le pouvoir de négociation des acheteurs est relativement élevé.
3. Il est difficile pour les nouveaux entrants d'être compétitifs dans les domaines existants
L'industrie des capteurs MEMS est confrontée à d'importantes barrières à l'entrée. La première est financière. Du fait de la nature non standardisée des produits, les entreprises MEMS ne peuvent pas garantir la fabrication d'un produit donné via un processus unique. Outre l'utilisation de matériaux en silicium, il n'existe pas de composants de base communs, ce qui implique que chaque produit MEMS requiert un processus différent. Une entreprise doit souvent mener simultanément la conception, le développement, les essais de fabrication, le contrôle qualité et d'autres étapes pour plusieurs produits, ce qui exige des investissements considérables. La seconde barrière est technique. La conception des MEMS nécessite l'intersection de plusieurs disciplines, ce qui la rend complexe. Lors de la fabrication, chaque type de produit requiert des techniques spécifiques, et chaque processus nécessite des étapes de développement et d'optimisation. Par ailleurs, le manque d'expérience des nouveaux entrants rend difficile l'atteinte des niveaux de précision et de qualité requis, ce qui complexifie la production. Enfin, la pénurie de talents constitue un obstacle majeur. En raison de leur faible notoriété et de leur difficulté à attirer les talents, les nouvelles entreprises peinent à surpasser les entreprises établies en termes de capacité d'innovation et de compétitivité. Cependant, avec le développement continu des nouvelles technologies, l'ouverture de segments de marché et d'applications, l'écart initial entre toutes les entreprises dans ces domaines n'est pas important, offrant ainsi des opportunités de développement à certains nouveaux entrants.
4. La concurrence entre les concurrents existants est féroce.
Actuellement, les entreprises américaines détiennent la moitié du marché national des MEMS. Avec les entreprises européennes et japonaises, des sociétés étrangères telles que Broadcom, Bosch, STMicroelectronics et Texas Instruments se partagent la grande majorité du marché. Parmi les principales sociétés cotées, seules deux entreprises chinoises de capteurs affichent un chiffre d'affaires annuel supérieur à 10 milliards de yuans. Cette situation est étroitement liée au développement tardif et à la faible concurrence du secteur. La capacité de production nationale est insuffisante, notamment pour les produits haut de gamme, qui dépendent presque entièrement des importations : 80 % des puces proviennent de l'étranger. Le reste du marché est concentré entre les mains de quelques sociétés cotées, comme Goertek Acoustics, Crystal Optoelectronics, Hanwei Electronics, Silan Micro et Jinlong Electromechanical. Cinq entreprises détiennent plus de 40 % du marché national des MEMS. 70 % des entreprises chinoises du secteur sont des PME, dont les produits se situent principalement sur le segment moyen et bas de gamme. D'une manière générale, la situation actuelle des entreprises chinoises est telle que la concurrence est féroce sur le marché des produits de milieu et bas de gamme, mais qu'elles ne sont pas compétitives sur le marché des produits haut de gamme.
5.Il n'y a pratiquement aucune menace de produits de substitution actuellement.
Les capteurs MEMS constituent une alternative aux capteurs traditionnels. Comparés à ces derniers, ils présentent les avantages suivants : miniaturisation, légèreté et faible consommation d’énergie. Les dispositifs MEMS sont de petite taille ; la taille d’un capteur MEMS se mesure généralement en millimètres, voire en microns. Par ailleurs, les composants mécaniques miniaturisés offrent l’avantage d’une faible inertie, d’une fréquence de résonance élevée et d’un temps de réponse court.
De plus, les capteurs MEMS sont mieux adaptés à la production de masse, ce qui permet de réduire considérablement le coût de production unitaire. Grâce à l'intégration des procédés, un seul MEMS intègre souvent non seulement le capteur mécanique, mais aussi d'autres puces pour faciliter son contrôle. Les capteurs intelligents possèdent des fonctions de traitement de l'information et permettent de corriger diverses erreurs par logiciel, ce qui améliore considérablement leur précision, leur fiabilité et la résistance aux interférences de l'ensemble du système. À exigences de précision égales, les capteurs intelligents multifonctionnels sont nettement plus rentables que les capteurs classiques monofonctionnels et permettent la mesure simultanée de plusieurs paramètres. Compte tenu de ces avantages, la menace que représentent les substituts aux capteurs MEMS est très faible.
L'industrie des MEMS était autrefois dominée par les États-Unis, l'Union européenne et le Japon, chacun ayant ses propres atouts. Les États-Unis utilisent leur armée pour promouvoir les technologies civiles, tirent parti de la synergie entre les secteurs militaire, gouvernemental, industriel, universitaire et de la recherche, et bénéficient d'une suprématie grâce à leur maîtrise globale de la technologie MEMS. Le Japon possède des compétences exceptionnelles dans les MEMS pour l'électronique automobile et la robotique. Parmi les dix premiers géants mondiaux des MEMS, le nombre d'entreprises japonaises est comparable à celui des États-Unis, mais leur taille est légèrement inférieure. L'Union européenne occupe une part de marché importante dans les MEMS pour l'électronique automobile et l'électronique grand public, et compte plus de 100 centres de recherche et développement et de production de puces MEMS.
Le marché chinois des MEMS a longtemps été dominé par des fabricants étrangers, relativement matures dans tous les aspects de la technologie MEMS et bénéficiant d'avantages considérables en termes de durée de vie et de précision des produits. En 2019, les dix principaux fabricants sur le marché chinois des MEMS étaient Broadcom, Bosch, STMicroelectronics, Texas Instruments, QORVO, HP, Knowles, NXP, Goertek et TDK, dont 54 % étaient des entreprises américaines. L'entreprise chinoise Goertek a fait son entrée dans le top 10, et son chiffre d'affaires lié aux MEMS a progressé de 36 % en 2019 par rapport à l'année précédente, surpassant largement celui des autres leaders du secteur. AAC Technology se classait 22e, avec une croissance de son chiffre d'affaires de 11 % sur un an, également supérieure à la moyenne du secteur.
Figure 21 Structure des fabricants du marché chinois des MEMS en 2019
Source : CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research
Actuellement, le nombre de fabricants chinois de capteurs MEMS reste relativement faible. Hormis Goertek et AAC, dont le chiffre d'affaires annuel dépasse les 100 millions de dollars, les fabricants locaux tels que MEMSIC Semiconductor, Mattel Technology et Core Microelectronics affichent tous un chiffre d'affaires annuel inférieur à 60 millions de dollars, ce qui confirme leur taille modeste. De plus, les fabricants chinois se concentrent généralement sur une seule catégorie de produits, la plupart ne proposant qu'une seule gamme. La plupart d'entre eux sont des fournisseurs de composants, et leurs capacités d'intégration sont limitées. À l'inverse, les géants internationaux Invensense et Infineon proposent deux à trois gammes de produits, tandis que Bosch, Denso, STMicroelectronics et d'autres fabricants de capteurs MEMS en proposent plus de quatre et sont en mesure de fournir des solutions intégrées. En revanche, il est difficile pour les petits fournisseurs d'atteindre une production de masse rapidement. Par conséquent, la part de marché des principaux fournisseurs demeure relativement stable et le marché est fortement concentré.
2. Analyse KSF des entreprises nationales
Tout d'abord, les capacités de R&D de l'entreprise sont essentielles aux avancées majeures en matière de substitution sur le marché national. Actuellement, la R&D en MEMS en Chine est principalement menée dans les instituts de recherche et les universités, et les capacités de R&D des entreprises restent relativement limitées. L'industrie des MEMS étant à la base des nouvelles technologies, le lancement de produits novateurs ou des améliorations significatives sont indispensables pour s'imposer sur le marché. Par conséquent, les entreprises innovantes dotées d'une compétitivité propre méritent une attention particulière. À titre d'exemple, Goertek est un leader dans le domaine des microphones ; le capteur accéléromètre de sa filiale Suzhou Gutech est numéro un des ventes en Chine ; le capteur de gaz de Weisheng Technology, filiale de Hanwei Electronics, a obtenu des résultats probants et peut être utilisé dans des produits de détection de gaz, des dispositifs portables intelligents, etc.
Deuxièmement, la capacité des entreprises à coopérer durablement avec les fabricants en aval est essentielle à l'amélioration continue des produits. La demande intérieure est considérable. Les excellents fabricants nationaux bénéficient d'atouts intrinsèques pour collaborer avec les grandes entreprises du pays. Cependant, ces fabricants fonctionnent majoritairement sans usine de fabrication intégrée (Fabless). Comparées aux entreprises IDM (Integrated Design Manufacturers), leurs chaînes d'approvisionnement et de vente sont imparfaites, et l'absence de fabricants en amont et en aval stables constitue un problème majeur. Par conséquent, les entreprises dotées de chaînes industrielles complètes et d'une coopération stable avec de grands fabricants en aval, ainsi que celles établies de longue date et disposant de systèmes intégrés, méritent également l'attention. De plus, la maîtrise de la conception et de la fourniture de puces est fondamentale pour permettre aux capteurs MEMS de s'adapter aux évolutions et innovations technologiques. Ainsi, les fabricants nationaux de semi-conducteurs spécialisés dans la R&D et la conception de MEMS disposent de vastes opportunités de marché pour la substitution aux importations et l'innovation.
Enfin, un solide soutien financier de la part d'une entreprise constitue également un moteur de développement rapide. Les entreprises spécialisées dans les MEMS investissant massivement dans le développement initial, il leur est difficile de dégager des bénéfices et elles ont besoin de davantage de fonds, de talents et d'autres ressources pour poursuivre leur développement. Celles qui bénéficient du soutien de grands groupes ou d'un solide réseau d'investisseurs peuvent se développer plus rapidement.
Deuxième conclusion principale :Les conditions sont favorables au développement de l'industrie des capteurs MEMS : soutien politique, croissance de la demande, offre abondante, investissements importants et itérations technologiques. Toutefois, des améliorations subsistent au niveau des processus de la chaîne de valeur. Si les leaders internationaux affichent des marges brutes supérieures à celles des fabricants nationaux, leurs produits sont plus chers, ce qui offre aux entreprises locales une certaine marge de progression. Par ailleurs, la nature personnalisée des MEMS laisse entrevoir des avancées technologiques majeures pour certaines entreprises locales dans de nouveaux segments.
L'industrie chinoise des MEMS a démarré à peu près après l'étranger. Du point de vue de la conception, de la fabrication et du conditionnement, les conditions techniques existantes ont initialement permis la mise en place d'un système intégré pour la conception, le traitement, le conditionnement et les tests des MEMS, offrant ainsi une plateforme solide pour assurer le développement futur de la technologie MEMS en Chine. Cependant, en raison de la fragmentation et de la dispersion des forces dues à des raisons historiques, conjuguées à un manque d'investissement important, malgré de nombreuses avancées, un écart considérable subsiste avec les pays étrangers en termes de qualité, de rapport performance/prix et de commercialisation. La recherche et le développement de la technologie MEMS nécessitent un investissement relativement long. La recherche et le développement d'un capteur prennent généralement de 6 à 8 ans. De plus, le temps nécessaire aux tests et à l'intégration dans la chaîne industrielle avoisine les 20 ans. Par ailleurs, le prix du produit n'est pas directement proportionnel à son importance ou à sa complexité de développement, ce qui empêche les entreprises chinoises de MEMS de tirer profit de la guerre des prix. Par conséquent, les entreprises chinoises doivent améliorer leurs capacités de soutien à la chaîne industrielle et renforcer la coopération en amont et en aval. Dans le même temps, ils doivent explorer activement les avancées en matière de nouveaux matériaux et de technologies intégrées dans les dispositifs MEMS et explorer de nouvelles opportunités de marché.
La conception et la recherche et développement en amont sont concentrées dans les universités, les instituts de recherche scientifique et les plateformes pilotes de R&D. La technologie MEMS fait appel à de nombreux domaines tels que la microélectronique, la mécanique, les matériaux, la chimie et la physique. Hautement interdisciplinaire, elle est complexe à appréhender et son cycle de conception est long. La production en série prend souvent plusieurs années. Actuellement, l'entreprise possède certaines capacités d'innovation, mais ses activités présentent un fort chevauchement, ses produits se positionnent sur le segment moyen à bas de gamme et le chiffre d'affaires global du secteur reste faible. La conception MEMS constitue un maillon à forte valeur ajoutée de la chaîne industrielle. Les produits des entreprises nationales sont principalement des capteurs mécaniques, positionnés sur le segment moyen à bas de gamme du marché.
Dans la fabrication en milieu de chaîne, les propriétés fondamentales des matériaux MEMS, telles que leurs propriétés mécaniques et chimiques, sont déterminantes pour les performances du produit. Les dispositifs MEMS dépendent donc de divers procédés et variables. Un produit MEMS correspond souvent à une ligne d'assemblage, et l'équipe R&D a généralement besoin de plusieurs années d'amélioration et de tests avant sa commercialisation. Les fonderies MEMS se divisent en trois catégories : les lignes pilotes, les fonderies de circuits intégrés et les fonderies MEMS spécialisées. La plupart des lignes pilotes sont rattachées à des universités et des instituts de recherche. Elles servent de plateforme de recherche et développement pour les technologies industrielles courantes. Elles sont à but non lucratif et leur capacité de production est limitée. L'activité MEMS des fonderies de circuits intégrés est encore émergente et leurs capacités sont relativement faibles. Les entreprises de conception nationales d'une certaine envergure optent généralement pour des fonderies étrangères. Les équipementiers professionnels délaissent progressivement les acquisitions au profit de l'internalisation. Par exemple, fin 2015, le fabricant national Nevi Technology a acquis la fonderie MEMS suédoise Silex Microsystems, s'assurant ainsi d'un seul coup la maîtrise de la technologie de fonderie MEMS leader mondial. En 2019, plusieurs sociétés telles que Hanking Microelectronics et Xi'an Reed Microsystems ont successivement lancé des lignes de production MEMS et sont entrées dans le domaine de la fonderie MEMS professionnelle.
La technologie d'encapsulation provient principalement de celle des circuits intégrés, mais la plus grande abondance des produits MEMS la rend plus complexe et difficile à mettre en œuvre. De ce fait, les grandes usines d'encapsulation et de test de semi-conducteurs sous-traitantes s'efforcent de prendre la tête du secteur. Dans le processus d'encapsulation et de fabrication, le retard de la Chine a engendré un écart persistant entre ses capacités et sa précision de production et celles de pays comme les États-Unis, le Japon et l'Allemagne. Les capteurs MEMS produits présentent une durée de vie et une précision limitées, ainsi qu'une qualité inégale, ce qui nuit à leur compétitivité. Bien que la fonderie MEMS chinoise soit en retard par rapport aux grands fabricants internationaux, sa technologie d'encapsulation et de test, développée plus tôt, a obtenu de bons résultats et est devenue compétitive à l'échelle internationale. Parmi ces entreprises, Goertek et AAC Technologies, spécialisées dans les microphones MEMS, occupent une position de leader grâce à leur modèle économique : l'acquisition de la propriété intellectuelle (PI) de produits MEMS auprès de concepteurs étrangers, la sous-traitance de la fabrication (OEM) et l'internalisation de l'encapsulation, des tests et de la commercialisation. Elles figurent ainsi parmi les 30 premières entreprises MEMS au monde.
Parmi les industries d'application en aval, l'électronique grand public représente le plus grand marché, principalement grâce à la croissance rapide des smartphones, des objets connectés et d'autres marchés ces dernières années, ainsi qu'au développement rapide de fabricants chinois d'appareils intelligents tels que Huawei, Xiaomi et vivo. Vient ensuite l'électronique automobile. L'intelligence automobile exige des capteurs de haute précision. Les constructeurs automobiles chinois en aval, tels que BYD, NIO et Xiaopeng, connaissent également une croissance rapide. Par ailleurs, d'autres industries d'application en aval, comme les équipements médicaux, l'Industrie 4.0 et l'Internet des objets, sont en forte croissance. Les entreprises consommatrices de ces technologies au sein de la chaîne industrielle chinoise se développent rapidement et affichent une bonne dynamique. Cependant, leurs technologies de base restent dépendantes du soutien étranger et leurs capacités de recherche et développement indépendantes demeurent relativement faibles. Les entreprises ont pris conscience de l'importance de l'innovation indépendante et poursuivent leurs efforts en ce sens.
4. Les flux de capitaux vers l'industrie des MEMS ont augmenté de manière significative.
L'industrie des MEMS étant le pilier du développement scientifique et technologique de l'ère moderne et bénéficiant d'un soutien politique important, les investissements et les financements dans ce secteur en Chine ont progressé d'année en année, tant en quantité qu'en montant. En 2019, le montant des investissements était environ deux fois supérieur à celui de 2018. Malgré un ralentissement global des investissements sur le marché primaire, l'enthousiasme des investisseurs pour l'industrie des MEMS est resté intact.
Du point de vue des sous-domaines, les quatre sous-domaines des MEMS+IA, des MEMS radiofréquences, des MEMS optoélectroniques et des MEMS biologiques présentent le plus grand nombre et le plus fort volume d'investissements. Cette augmentation substantielle témoigne de l'intérêt croissant du marché des capitaux pour l'industrie des MEMS. Sur le plan géographique, Pékin, le Guangdong, Shanghai, le Zhejiang et le Jiangsu arrivent en tête en termes de nombre d'investissements.
Figure 16 Situation des investissements et du financement de l'industrie MEMS en Chine de 2017 à 2019
Source : CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research Figure 17 Montants des investissements et des financements dans les segments de l'industrie MEMS en Chine en 2019 Source : CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research Les secteurs chinois de la conception et de la fonderie doivent être renforcés, et l'emballage et les tests sont compétitifs.
Les entreprises de conception de puces en amont se concentrent sur la conception des puces MEMS et l'architecture de leurs produits. Une fois la conception finalisée, elles la confient à des usines de semi-conducteurs tierces pour la production des puces MEMS. Après conditionnement et tests, celles-ci peuvent être expédiées aux clients des secteurs de l'électronique grand public, de l'automobile, du médical, du contrôle industriel et d'autres applications. Actuellement, les procédés de fabrication des MEMS par les entreprises nationales se situent principalement dans la gamme de 0.25 à 1 micron. Le procédé de fabrication n'est pas un facteur limitant pour la chaîne industrielle ; la fonction et la structure sont des aspects relativement plus importants.
Figure 18 Chaîne de valeur de l'industrie MEMS
Source : Recherche sur les valeurs mobilières de Guotai Junan Il existe deux principaux modes de production intermédiaire : le modèle Fabless et l’IDM. Le modèle Fabless est actuellement le modèle de production dominant et repose sur une division verticale du travail axée sur la conception. L’entreprise est principalement responsable de la conception et de la vente des produits MEMS, et sous-traite la production, les tests, le conditionnement et d’autres étapes. Parmi les entreprises typiques, on peut citer Knowles, HP, Canon, etc.
Figure 19 : Développement en aval de la chaîne industrielle des MEMS
Source : Yole Development, Guotai Junan Securities Research Les fabricants en aval se répartissent principalement en deux catégories : d’une part, les fabricants de solutions et de produits offrant un support personnalisé et flexible adapté aux besoins des utilisateurs finaux, qu’ils vendent ensuite aux fabricants de terminaux pour une utilisation simplifiée grâce à un débogage logiciel ; d’autre part, les fabricants de produits terminaux, généralement spécialisés dans des domaines précis, mais dont les coûts et les cycles de R&D sont plus élevés. Les premiers sont plus adaptés aux produits destinés au grand public, tandis que les seconds conviennent mieux aux produits de secteurs spécialisés.
Figure 20 Structure des applications du marché chinois des MEMS en 2019 (%)
Source : CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research Les opportunités et les défis de développement coexistent pour les entreprises nationales de capteurs MEMS.
Les fournisseurs en amont de MEMS fournissent principalement des matières premières, essentiellement à base de silicium. Les matériaux utilisés dans les MEMS sont fondamentalement les mêmes que ceux des semi-conducteurs traditionnels. Le marché de l'approvisionnement est mature et la concurrence y est féroce, créant un marché favorable aux acheteurs. Lorsque les fournisseurs de capteurs MEMS sont confrontés à de grands fonderies ou à des groupements de fonderies, ces dernières, fortes de leur influence sur le marché, exigent des fournisseurs des matières premières à moindre coût. Cependant, ces deux dernières années, la hausse des prix des matières premières et la limitation des capacités de production de plaquettes ont restreint l'approvisionnement en plaquettes pour les MEMS. Les produits conventionnels de 6 et 8 pouces sont généralement en rupture de stock, ce qui a renforcé le pouvoir de négociation des fournisseurs. On constate ainsi que le pouvoir de négociation des fournisseurs est fortement influencé par l'offre du marché.
2. Les acheteurs ont un pouvoir de négociation élevé
Les entreprises spécialisées dans les MEMS ont intensifié leurs efforts de recherche scientifique et renforcé leur compétitivité, ce qui a entraîné un développement technologique rapide, une mise à niveau accélérée des produits et une baisse des prix. Le développement rapide de l'Internet des objets et la modernisation accélérée du marché de l'électronique grand public ont attiré de nombreuses entreprises et intensifié la concurrence. Cette situation a progressivement fait baisser les prix sur le marché des produits finaux, obligeant les fabricants et les développeurs à réduire leurs tarifs. Parallèlement, l'expansion de ce marché a accru la taille des vendeurs et renforcé le pouvoir de négociation des acheteurs. De plus, la plupart des entreprises nationales étant spécialisées dans les produits d'entrée et de milieu de gamme, elles sont confrontées à une forte concurrence et doivent maintenir leurs parts de marché par une guerre des prix. On constate donc que le pouvoir de négociation des acheteurs est relativement élevé.
3. Il est difficile pour les nouveaux entrants d'être compétitifs dans les domaines existants
L'industrie des capteurs MEMS est confrontée à d'importantes barrières à l'entrée. La première est financière. Du fait de la nature non standardisée des produits, les entreprises MEMS ne peuvent pas garantir la fabrication d'un produit donné via un processus unique. Outre l'utilisation de matériaux en silicium, il n'existe pas de composants de base communs, ce qui implique que chaque produit MEMS requiert un processus différent. Une entreprise doit souvent mener simultanément la conception, le développement, les essais de fabrication, le contrôle qualité et d'autres étapes pour plusieurs produits, ce qui exige des investissements considérables. La seconde barrière est technique. La conception des MEMS nécessite l'intersection de plusieurs disciplines, ce qui la rend complexe. Lors de la fabrication, chaque type de produit requiert des techniques spécifiques, et chaque processus nécessite des étapes de développement et d'optimisation. Par ailleurs, le manque d'expérience des nouveaux entrants rend difficile l'atteinte des niveaux de précision et de qualité requis, ce qui complexifie la production. Enfin, la pénurie de talents constitue un obstacle majeur. En raison de leur faible notoriété et de leur difficulté à attirer les talents, les nouvelles entreprises peinent à surpasser les entreprises établies en termes de capacité d'innovation et de compétitivité. Cependant, avec le développement continu des nouvelles technologies, l'ouverture de segments de marché et d'applications, l'écart initial entre toutes les entreprises dans ces domaines n'est pas important, offrant ainsi des opportunités de développement à certains nouveaux entrants.
4. La concurrence entre les concurrents existants est féroce.
Actuellement, les entreprises américaines détiennent la moitié du marché national des MEMS. Avec les entreprises européennes et japonaises, des sociétés étrangères telles que Broadcom, Bosch, STMicroelectronics et Texas Instruments se partagent la grande majorité du marché. Parmi les principales sociétés cotées, seules deux entreprises chinoises de capteurs affichent un chiffre d'affaires annuel supérieur à 10 milliards de yuans. Cette situation est étroitement liée au développement tardif et à la faible concurrence du secteur. La capacité de production nationale est insuffisante, notamment pour les produits haut de gamme, qui dépendent presque entièrement des importations : 80 % des puces proviennent de l'étranger. Le reste du marché est concentré entre les mains de quelques sociétés cotées, comme Goertek Acoustics, Crystal Optoelectronics, Hanwei Electronics, Silan Micro et Jinlong Electromechanical. Cinq entreprises détiennent plus de 40 % du marché national des MEMS. 70 % des entreprises chinoises du secteur sont des PME, dont les produits se situent principalement sur le segment moyen et bas de gamme. D'une manière générale, la situation actuelle des entreprises chinoises est telle que la concurrence est féroce sur le marché des produits de milieu et bas de gamme, mais qu'elles ne sont pas compétitives sur le marché des produits haut de gamme.
5.Il n'y a pratiquement aucune menace de produits de substitution actuellement.
Les capteurs MEMS constituent une alternative aux capteurs traditionnels. Comparés à ces derniers, ils présentent les avantages suivants : miniaturisation, légèreté et faible consommation d’énergie. Les dispositifs MEMS sont de petite taille ; la taille d’un capteur MEMS se mesure généralement en millimètres, voire en microns. Par ailleurs, les composants mécaniques miniaturisés offrent l’avantage d’une faible inertie, d’une fréquence de résonance élevée et d’un temps de réponse court.
De plus, les capteurs MEMS sont mieux adaptés à la production de masse, ce qui permet de réduire considérablement le coût de production unitaire. Grâce à l'intégration des procédés, un seul MEMS intègre souvent non seulement le capteur mécanique, mais aussi d'autres puces pour faciliter son contrôle. Les capteurs intelligents possèdent des fonctions de traitement de l'information et permettent de corriger diverses erreurs par logiciel, ce qui améliore considérablement leur précision, leur fiabilité et la résistance aux interférences de l'ensemble du système. À exigences de précision égales, les capteurs intelligents multifonctionnels sont nettement plus rentables que les capteurs classiques monofonctionnels et permettent la mesure simultanée de plusieurs paramètres. Compte tenu de ces avantages, la menace que représentent les substituts aux capteurs MEMS est très faible.
Analyse du paysage concurrentiel et des facteurs clés de succès
L'industrie des MEMS était autrefois dominée par les États-Unis, l'Union européenne et le Japon, chacun ayant ses propres atouts. Les États-Unis utilisent leur armée pour promouvoir les technologies civiles, tirent parti de la synergie entre les secteurs militaire, gouvernemental, industriel, universitaire et de la recherche, et bénéficient d'une suprématie grâce à leur maîtrise globale de la technologie MEMS. Le Japon possède des compétences exceptionnelles dans les MEMS pour l'électronique automobile et la robotique. Parmi les dix premiers géants mondiaux des MEMS, le nombre d'entreprises japonaises est comparable à celui des États-Unis, mais leur taille est légèrement inférieure. L'Union européenne occupe une part de marché importante dans les MEMS pour l'électronique automobile et l'électronique grand public, et compte plus de 100 centres de recherche et développement et de production de puces MEMS.
Le marché chinois des MEMS a longtemps été dominé par des fabricants étrangers, relativement matures dans tous les aspects de la technologie MEMS et bénéficiant d'avantages considérables en termes de durée de vie et de précision des produits. En 2019, les dix principaux fabricants sur le marché chinois des MEMS étaient Broadcom, Bosch, STMicroelectronics, Texas Instruments, QORVO, HP, Knowles, NXP, Goertek et TDK, dont 54 % étaient des entreprises américaines. L'entreprise chinoise Goertek a fait son entrée dans le top 10, et son chiffre d'affaires lié aux MEMS a progressé de 36 % en 2019 par rapport à l'année précédente, surpassant largement celui des autres leaders du secteur. AAC Technology se classait 22e, avec une croissance de son chiffre d'affaires de 11 % sur un an, également supérieure à la moyenne du secteur.
Figure 21 Structure des fabricants du marché chinois des MEMS en 2019
Source : CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research Actuellement, le nombre de fabricants chinois de capteurs MEMS reste relativement faible. Hormis Goertek et AAC, dont le chiffre d'affaires annuel dépasse les 100 millions de dollars, les fabricants locaux tels que MEMSIC Semiconductor, Mattel Technology et Core Microelectronics affichent tous un chiffre d'affaires annuel inférieur à 60 millions de dollars, ce qui confirme leur taille modeste. De plus, les fabricants chinois se concentrent généralement sur une seule catégorie de produits, la plupart ne proposant qu'une seule gamme. La plupart d'entre eux sont des fournisseurs de composants, et leurs capacités d'intégration sont limitées. À l'inverse, les géants internationaux Invensense et Infineon proposent deux à trois gammes de produits, tandis que Bosch, Denso, STMicroelectronics et d'autres fabricants de capteurs MEMS en proposent plus de quatre et sont en mesure de fournir des solutions intégrées. En revanche, il est difficile pour les petits fournisseurs d'atteindre une production de masse rapidement. Par conséquent, la part de marché des principaux fournisseurs demeure relativement stable et le marché est fortement concentré.
2. Analyse KSF des entreprises nationales
Tout d'abord, les capacités de R&D de l'entreprise sont essentielles aux avancées majeures en matière de substitution sur le marché national. Actuellement, la R&D en MEMS en Chine est principalement menée dans les instituts de recherche et les universités, et les capacités de R&D des entreprises restent relativement limitées. L'industrie des MEMS étant à la base des nouvelles technologies, le lancement de produits novateurs ou des améliorations significatives sont indispensables pour s'imposer sur le marché. Par conséquent, les entreprises innovantes dotées d'une compétitivité propre méritent une attention particulière. À titre d'exemple, Goertek est un leader dans le domaine des microphones ; le capteur accéléromètre de sa filiale Suzhou Gutech est numéro un des ventes en Chine ; le capteur de gaz de Weisheng Technology, filiale de Hanwei Electronics, a obtenu des résultats probants et peut être utilisé dans des produits de détection de gaz, des dispositifs portables intelligents, etc.
Deuxièmement, la capacité des entreprises à coopérer durablement avec les fabricants en aval est essentielle à l'amélioration continue des produits. La demande intérieure est considérable. Les excellents fabricants nationaux bénéficient d'atouts intrinsèques pour collaborer avec les grandes entreprises du pays. Cependant, ces fabricants fonctionnent majoritairement sans usine de fabrication intégrée (Fabless). Comparées aux entreprises IDM (Integrated Design Manufacturers), leurs chaînes d'approvisionnement et de vente sont imparfaites, et l'absence de fabricants en amont et en aval stables constitue un problème majeur. Par conséquent, les entreprises dotées de chaînes industrielles complètes et d'une coopération stable avec de grands fabricants en aval, ainsi que celles établies de longue date et disposant de systèmes intégrés, méritent également l'attention. De plus, la maîtrise de la conception et de la fourniture de puces est fondamentale pour permettre aux capteurs MEMS de s'adapter aux évolutions et innovations technologiques. Ainsi, les fabricants nationaux de semi-conducteurs spécialisés dans la R&D et la conception de MEMS disposent de vastes opportunités de marché pour la substitution aux importations et l'innovation.
Enfin, un solide soutien financier de la part d'une entreprise constitue également un moteur de développement rapide. Les entreprises spécialisées dans les MEMS investissant massivement dans le développement initial, il leur est difficile de dégager des bénéfices et elles ont besoin de davantage de fonds, de talents et d'autres ressources pour poursuivre leur développement. Celles qui bénéficient du soutien de grands groupes ou d'un solide réseau d'investisseurs peuvent se développer plus rapidement.
Tableau 2 Sociétés MEMS non cotées
principales conclusions
Deuxième conclusion principale :Les conditions sont favorables au développement de l'industrie des capteurs MEMS : soutien politique, croissance de la demande, offre abondante, investissements importants et itérations technologiques. Toutefois, des améliorations subsistent au niveau des processus de la chaîne de valeur. Si les leaders internationaux affichent des marges brutes supérieures à celles des fabricants nationaux, leurs produits sont plus chers, ce qui offre aux entreprises locales une certaine marge de progression. Par ailleurs, la nature personnalisée des MEMS laisse entrevoir des avancées technologiques majeures pour certaines entreprises locales dans de nouveaux segments.
Troisième conclusion principale :Comparativement aux entreprises des pays développés, les fabricants nationaux se sont développés plus tardivement et détiennent une faible part de marché. La majeure partie du marché est occupée par des fabricants américains, japonais et allemands. Les atouts locaux résident principalement dans les applications en aval, l'innovation en matière de modèles et la compréhension des demandes diversifiées du marché. Ces dernières années, avec le déploiement d'applications de capteurs d'empreintes digitales, d'images et de sons, les entreprises innovantes et établies de longue date devraient bénéficier d'un potentiel de croissance accru, et des entreprises de haute qualité devraient émerger dans divers segments. Il est recommandé de s'intéresser aux opportunités d'investissement sur le marché primaire d'entreprises telles que Mattel Electronics, Shendi Semiconductor, Kunshan Shuangqiao, Minghao Sensing, Nengxun High Energy, Juge Electronics, Wuxi Haoda, Mindray et Zhiwei Sensing.
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