מערכת MEMS (מערכות מכניות מיקרו-אלקטרוניות) מתייחסת להתקנים או מערכות בקנה מידה מיקרו או ננומטרי שניתן לייצר בקבוצות ומשלבות מיקרו-חיישנים, מפעילים, מבנים מכניים, מקורות כוח, עיבוד אותות, מעגלי בקרה, התקנים משולבים אלקטרוניים בעלי ביצועים גבוהים, ממשקים ותקשורת.

חיישני MEMS הם תחום מחקר רב-תחומי ופורץ דרך שפותח על בסיס טכנולוגיית מיקרואלקטרוניקה. מדובר בחיישנים חדשים המיוצרים באמצעות טכנולוגיות מיקרואלקטרוניקה ומיקרו-מכונות.

בהשוואה לחיישנים מסורתיים, יש לו את המאפיינים של גודל קטן, משקל קל, עלות נמוכה, צריכת חשמל נמוכה, אמינות גבוהה, מתאים לייצור המוני, שילוב קל ואינטליגנציה.

יחד עם זאת, גודל התכונה בסדר גודל של מיקרון מאפשר לו להשלים פונקציות מסוימות שלא ניתן להשיג על ידי חיישנים מכניים מסורתיים.

טכנולוגיית MEMS היא אחת הטכנולוגיות המהפכניות ביותר במאה ה-21.

המצאת הטרנזיסטור על ידי מעבדות בל בארצות הברית בשנת 1947 הייתה מקור התפתחות התעשייה כולה; בשנת 1987, אוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, המציאה את המיקרו-מנוע, הנחשב לתחילתה של טכנולוגיית ה-MEMS; בשנת 1993, מוצרי המיקרו-מד התאוצה של ADI שימשו בכמויות גדולות בכריות אוויר נגד התנגשויות לרכב, ו-MEMS נכנס רשמית לשלב התיעוש.

מאז 2016, טכנולוגיית החיישנים והתעשייה המקומית התפתחו במהירות. במקביל, בהנעה של האינטרנט של הדברים המקומי, 5G, בינה מלאכותית וטכנולוגיות אחרות, החיישנים המשיכו להתפתח לכיוון MEMS, בינה, יצירת רשתות וסיסטמטיזציה.

שרשרת תעשיית ה-MEMS: הכוללת ארבע חוליות עיקריות

שרשרת תעשיית ה-MEMS כוללת בעיקר ארבע חוליות עיקריות: תכנון ומחקר ופיתוח, ייצור וייצור, אריזה ובדיקה, ויישום מערכות.

החלק העליון של שרשרת תעשיית ה-MEMS כולל את המחקר והפיתוח ואספקת תכנון, חומרים וציוד ייצור של התקני MEMS, החלק האמצעי כולל ייצור, עיבוד, אריזה ובדיקה של התקני MEMS, והחלק התחתון משתמש במוצרי MEMS לשילוב מוצרים אלקטרוניים של סופים.

על פי נתונים סטטיסטיים, כושר הייצור של MEMS וחיישנים יגדל מ-3.9 מיליון יחידות לחודש בשנת 2019 ל-4.7 מיליון יחידות לחודש בשנת 2023.

נוף תחרותי של תעשיית חיישני MEMS

שתי החברות המובילות העיקריות בשוק חיישני ה-MEMS העולמי הן Bosch ו-Broadcom Group, שתיהן תופסות כ-12% מנתח השוק.

סין היא בסיס ייצור המוצרים האלקטרוניים הגדול ביותר והצרכנית הגדולה ביותר של מוצרים אלקטרוניים. בשנת 2019, סין היוותה יותר ממחצית משוק התקני ה-MEMS העולמי.

עם זאת, השוק המקומי עדיין נשלט על ידי יצרנים זרים, ורק 6% מתוך 10 היצרנים המובילים בשוק המקומי שייכים ליצרנים מקומיים. ביניהם, Broadcom, Bosch ו-STMicroelectronics מדורגות בין שלוש המובילות עם נתחי שוק של 11%, 8% ו-4% בהתאמה.

נתח מבנה תעשיית חיישני MEMS

אם לשפוט לפי חלקו של מבנה תעשיית ה-MEMS העולמית בשנת 2019, אלקטרוניקה צרכנית היא תחום היישומים העיקרי, המהווה כמעט 60%, ואלקטרוניקה לרכב היא תחום היישומים השני בגודלו, המהווה כ-19%.

אם לשפוט לפי מבנה שוק ה-MEMS הסיני בשנת 2019, רשתות ותקשורת, מחשבים ואלקטרוניקה צרכנית היוו 50%, ותחום הרכב היווה 29%.

הביקוש למוצרי MEMS כגון מדי תאוצה, גירוסקופים ומיקרופון, שנהנים מהצמיחה המתמדת בתפוקה של מוצרי אלקטרוניקה צריכה כגון סמארטפונים וטאבלטים בסין, גם הוא גדל, מה שהופך את סין לאזור הצומח ביותר בשוק ה-MEMS העולמי.

מוצרי אלקטרוניקה

כיום, מוצרי אלקטרוניקה צרכנית הם שוק היישומים הגדול ביותר בתעשיית ה-MEMS העולמית, ונתח השוק שלה בכל תעשיית ה-MEMS הולך וגדל. מוצרי MEMS, כולל MEMS בתדרי רדיו, מיקרופונים, חיישני לחץ, מדי תאוצה, גירוסקופים וכו', נמצאים בשימוש נרחב במוצרי אלקטרוניקה צרכנית המיוצגים על ידי סמארטפונים וטאבלטים.

בטלפונים חכמים, חיישני MEMS מספקים מגוון רחב של יישומים בביצועי צליל, החלפת סצנות, זיהוי מחוות, כיוון וחיישני טמפרטורה/לחץ/לחות.

בשנת 2019, גודל שוק ה-MEMS העולמי בתחום האלקטרוניקה הצרכנית היה כ-7.163 מיליארד דולר, עם קצב צמיחה שנתי מצטבר של 8.4% בין השנים 2019 ל-2024.

אלקטרוניקה לרכב

תעשיית האלקטרוניקה לרכב נחשבת למניעה של הגל הראשון של יישומים של חיישני MEMS, אשר משפרים את ביצועי הרכב באמצעות חיישני התנגשות של כריות אוויר, מערכות ניטור לחץ אוויר בצמיגים ובקרת יציבות הרכב.

תפיסת מידע סביבתי היא הבסיס למערכות סיוע לנהיגה. נהיגה אוטונומית ברמה L1/2 דורשת רק מודול מצלמה אחד, 1-3 מכ"מים ולידרים קוליים, וחיישני היתוך 0-1. כלי רכב אוטונומיים ברמה L4/5 יציגו 7-13 מכ"מים ולידרים קוליים, 6-8 מודולי מצלמה, מודולי V2X ופתרונות היתוך מרובי חיישנים. ערך המוליכים למחצה החדשים עולה על 1,000 דולר אמריקאי.

בריאות רפואית

חיישני MEMS נמצאים בשימוש נרחב במוצרים אלקטרוניים ביולוגיים ורפואיים, כגון קוצבי לב, מכשירים כירורגיים מדויקים, מכונות רפואיות, תותבות חכמות, מדי גלוקוז בדם, מדי לחץ דם דיגיטליים, מנתחי גזים בדם, דופק דיגיטלי, מדי דופק, מדי חום דיגיטליים, בדיקות הריון, מערכות להובלת תרופות דרך העור, מערכות דיאליזה ומרכזי חמצן ועוד.

חיישני לחץ, מיקרופלואידיקה, מדי זרימה ומדי תאוצה תופסים נתח משמעותי משוק ה-MEMS הרפואי. גודל שוק ה-MEMS העולמי בתחום הרפואי היה 844 מיליון דולר בשנת 2019, עם קצב צמיחה שנתי מצטבר של 7.5% בין השנים 2019 ל-2024.

אינטרנט של דברים

הפופולריות של האינטרנט של הדברים הרחיבה מאוד את תרחישי היישומים של MEMS. האינטרנט של הדברים הביא לשווקים רבים ומגוונים, כגון רמקולים חכמים, טלוויזיות חכמות, מכשירים לבישים וכו'. במקביל, רמת האינטליגנציה גם היא משתפרת כל הזמן, מה שמניע את העלייה בשימוש ב-MEMS במכונות בודדות.

שיעור סוגי המכשירים בתעשיית חיישני MEMS

במבנה מוצרי ה-MEMS העולמי, MEMS בתדר רדיו מדורג במקום הראשון עם נתח של 19.2%, ובין שאר המוצרים, חיישני לחץ, מיקרופונים ומדי תאוצה חולקים יותר מ-10%.

מבנה השוק של סין דומה לזה של העולם. נתונים מראים כי הכנסות מוצרי RF MEMS מקומיים היוו 25.9% בשנת 2019; חיישני לחץ היוו 19.2%, במקום השני, ומיקרופונים, שילובי אינרציאליות ומדי תאוצה היוו 7.1%, 8.9% ו-6.5% בהתאמה.

מיקרופון MEMS

מיקרופוני MEMS הם אחד הפלחים הצומחים ביותר בשוק ה-MEMS. שגשוג שוק מיקרופוני ה-MEMS נהנה בעיקר מפיתוח טלפונים חכמים, רמקולים חכמים ואוזניות TWS.

מיקרופוני MEMS הם תצורה סטנדרטית של סמארטפונים. חלק מהסמארטפונים המתקדמים אף משתמשים ב-3 עד 4 מיקרופוני MEMS. רמקול חכם יכול לשאת 2 עד 8 מיקרופוני MEMS, וזוג אוזניות TWS יכול להכיל 4 עד 6 מיקרופוני MEMS, מה שמביא תנופת צמיחה חזקה לשוק מיקרופוני ה-MEMS.

מגמות פיתוח של תעשיית חיישני MEMS בסין

מזעור

בעתיד של מזעור ציוד וצריכת אנרגיה נמוכה, הפחתה מתמשכת של גודל המוצר ועלות המוצר היא אחת ממגמות הפיתוח החשובות של תעשיית חיישני MEMS.

ליישומים הישירים של מוצרי חיישני MEMS יש דרישות גבוהות יותר למוצרים דקים וקלים יותר. מצד אחד, יצרני MEMS משפרים את מבנה האריזה ומקטינים את גודל המכשיר תוך הבטחת ביצועי המוצר. מצד שני, הם גם מקטינים את גודל השבב. כאשר גודל הוופל הבודד קבוע, הקטנת גודל השבב מגדילה את תפוקת השבב ומפחיתה ביעילות את העלות הממוצעת. בעתיד, ככל שגודל ה-MEMS יקטן, MEMS (מערכות מיקרו-אלקטרו-מכניות) יהפכו בהדרגה ל-NEMS (מערכות ננו-אלקטרו-מכניות) וישיגו הפחתות מתמשכות בגודל ובעלות.

אינטגרציה

איחוד ושיתוף פעולה של חיישנים מרובים מספר החיישנים המותקנים על מכשיר יחיד גדל בהדרגה. במקביל, על מנת לשפר את אפקט זיהוי ואיסוף האותות ואת מידת האינטגרציה של המכשירים, חיישנים מתחילים להשיג איחוד ושיתוף פעולה (לדוגמה, מדי תאוצה, גירוסקופים, מגנטומטרים ויחידות אינרציה משולבים ליצירת קבוצת חיישנים אינרציאלית).

ל-MEMS גמישים רגישים ללחץ יש יתרונות ברורים

בהשוואה לפתרונות קיבוליים מסורתיים, ל-MEMS גמיש יש דרישות נמוכות יותר לגבי המבנה והמרחב הפנימי של מוצרים סופיים, יכול להפחית ביעילות את עלויות ההרכבה, ויש לו פוטנציאל יישום גדול בתחומים כמו מגע רגיש ללחץ בסמארטפונים, מוצרים לבישים ומדידה תעשייתית/רפואית.

תרחישי יישומים מגוונים

עם התפתחות הבינה המלאכותית וטכנולוגיית האינטרנט של הדברים, תרחישי היישום של חיישני MEMS יהפכו מגוונים יותר. חיישני MEMS הם אחד החומרות הבסיסיות החשובות של בינה מלאכותית. ככל שהנתונים הנאספים על ידי החיישנים יהיו עשירים ומדויקים יותר, כך תפקודי הבינה המלאכותית יהיו שלמים יותר.

בעתיד, תחומים תעשייתיים חדשים כמו בתים חכמים, אינטרנט תעשייתי, אינטרנט של כלי רכב וערים חכמות יביאו מרחב שוק רחב לתעשיית חיישני ה-MEMS.

הצהרת אחריות: מאמר זה נלקח מ"Le Jing Think Tank Selection", התומך בהגנה על זכויות קניין רוחני. אנא ציינו את המקור המקורי ואת מחבר ההדפסה המחודשת. אם ישנה הפרה כלשהי, אנא צרו עמנו קשר כדי למחוק אותה.

מספר טלפון של החברה: 86-0755-83044319+
פקס/פקס: 86-0755-83975897+
דוא"ל: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 מנהל לי

QQ: 332496225 מנהל Qiu

כתובת: חדר 809, בניין C, בניין הטכנולוגיה ז'אנטאו, שדרת מינגז'י מס' 1079, רובע לונגהואה החדש, שנזן