MEMS הוא קיצור של Micro Electro Mechanical System, שהיא מערכת המשלבת מיקרו-מעגלים ומיקרו-מכונות על גבי שבב בהתאם לדרישות פונקציונליות. MEMS מבוססת על טכנולוגיות מוליכים למחצה מסורתיות כמו פוטוליוגרפיה וקורוזיה, משולבת עם עיבוד שבבי מדויק במיוחד, ומשולבת עם ידע ויסודות טכניים במכניקה, כימיה, אופטיקה ותחומים אחרים, כך של-MEMS ברמת מילימטר או מיקרון יש מבנים מכניים, כימיים, אופטיים ואחרים מדויקים ומלאים. ניתן לחלק את מוצרי MEMS בעיקר לחיישני MEMS ומפעילי MEMS. חיישנים הם התקנים המשמשים לגילוי וזיהוי תופעות ואותות פיזיקליים, כימיים, ביולוגיים ואחרים, בעוד שמפעילים הם התקנים המשמשים למימוש התנהגויות כגון תנועה מכנית, כוח ומומנט.  
      איור 1 חיישן MEMS והגדלה מיקרוסקופית מקומית            מקור: וספר       איור 2 עקרון העבודה של חיישן MEMS            מקור: מכון המחקר לתעשייה צ'יאנצ'אן      

איור 3 סיווג חיישני MEMS

מקור: ייעוץ CCID

חיישני MEMS הם חיישנים מיניאטוריים המיוצרים באמצעות מיקרואלקטרוניקה וטכנולוגיות מיקרו-מכניות. ישנם סוגים רבים והם מוצרי ה-MEMS הנפוצים ביותר. אות הקלט מומר ומיוצא לאות אחר הניתן לניטור באמצעות רכיבי מיקרו-חישה ויחידות שידור. בהשוואה לחיישנים המיוצרים בתהליכים מסורתיים, יש להם את המאפיינים של גודל קטן, משקל קל, עלות נמוכה, צריכת חשמל נמוכה, אמינות גבוהה, מתאים לייצור המוני, שילוב קל ואינטליגנציה.  
       לחיישני MEMS מגוון רחב של יישומים  
כמכשיר מפתח להשגת מידע ומימוש אינטראקציה, ל-MEMS תפקיד חשוב בקידום המזעור של מערכות מכניות. חיישני MEMS נמצאים בשימוש נרחב באלקטרוניקה לרכב, אלקטרוניקה צרכנית, תעופה וחלל, ביו-רפואה, תעשייה ותחומים אחרים. אלקטרוניקה צרכנית ומכוניות הן כיום תחומי היישום העיקריים של MEMS. אם לשפוט לפי מבנה שוק ה-MEMS העולמי בשנת 2019, אלקטרוניקה צרכנית היא תחום היישום העיקרי, המהווה כמעט 60%; מכוניות הן תחום היישום 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%. עם העלייה הנוספת בשיעור החדירה של כלי רכב אנרגיה חדשים ופיתוח האינטרנט של הדברים, רשתות ותקשורת ואלקטרוניקה לרכב היוו יותר ממחצית מיישומי שוק ה-MEMS בשנת 2019. עם יישום 5G וחיבור רשת חכם, שיעור החדירה של MEMS ימשיך לעלות, ומרחב השוק בתחומים הנ"ל צפוי להיפתח עוד יותר.  
      איור 4 מבנה שוק ה-MEMS העולמי בשנת 2019            מקור: Yole Development, Guotai Junan Securities Research       איור 5 מבנה שוק ה-MEMS בסין בשנת 2019            מקור: Yole Development, Guotai Junan Securities Research  
  היסטוריית פיתוח חיישני MEMS  
השלב הראשון היה בין השנים 1990 ל-2000. העלייה ההדרגתית בציוד ויישומים אלקטרוניים לרכב קידמה את יישום יישומי חיישני MEMS, כגון כריות אוויר, לחץ בלמים, מערכות ניטור לחץ אוויר בצמיגים וכו'. הגידול בביקוש ליישומי חיישנים אלה הוביל חברות באירופה, יפן וארצות הברית להתחיל לפתח ולייצור המוני של מוצרי חיישני MEMS המשמשים סביב כלי רכב;
השלב השני הוא בין השנים 2000 ל-2010, מונע על ידי ההתפתחות המהירה של מוצרי אלקטרוניקה צרכנית. מוצרי אלקטרוניקה צרכנית כמו טלפונים ניידים, טאבלטים, מחשבים ניידים וכו' דורשים ממוצרי חיישני MEMS בגודל קטן יותר ובצריכת אנרגיה נמוכה יותר;
 
השלב השלישי הוא בין 2010 ל-2020. ההתפתחות המהירה של תעשיית האינטרנט של הדברים נתנה לתעשיית חיישני MEMS מרחב עצום לפיתוח. בנוסף למוצרי אלקטרוניקה כמו סמארטפונים וטאבלטים, חיישני MEMS יהיו בשימוש נרחב במציאות רבודה/מציאות מדומה, שעונים חכמים, נהיגה חכמה, לוגיסטיקה חכמה, רפואה חכמה ותחומים אחרים.
 
השלב הרביעי מתחיל בשנת 2020. עם פיתוח הנהיגה האוטונומית, 5G והפופולריות של האינטרנט של הדברים, מרחב הפיתוח של MEMS הורחב עוד יותר. על ידי שיפור ביצועי מוצרי חיישני MEMS, הם יכולים לענות על הצרכים של צריכת אנרגיה נמוכה יותר וביצועים גבוהים יותר.  
     

איור 6 שלבי פיתוח של חיישני MEMS

מקור: Aijiwei, Guotai Junan Securities Research

         

התעשייה רק ​​נכנסה לשלב הצמיחה

מנקודת מבט של גודל השוק, על פי סטטיסטיקות ותחזיות של Yole, גודל שוק ה-MEMS העולמי בשנת 2019 היה 11.5 מיליארד דולר. COVID-19 גרם להאטה בצמיחת השוק בשנת 2020. השוק יחזור לצמוח החל משנת 2021, והשוק צפוי להגיע לכמעט 17.7 מיליארד דולר עד 2025, עם קצב צמיחה שנתי מצטבר של 7.4% בין השנים 2019 ל-2025. על רקע ההתפתחות המהירה של מוצרי האלקטרוניקה הצרכנית, האלקטרוניקה לרכב ותעשיית הרכב בסין, סין הייתה המדינה עם הצמיחה המהירה ביותר בגודל שוק ה-MEMS בחמש השנים האחרונות והיא גם היצרנית הגדולה בעולם של מוצרים אלקטרוניים. לטלפונים ניידים וטאבלטים יש ביקוש עצום למוצרי MEMS. משלוחי הטלפונים הניידים מסין מדורגים במקום הראשון בעולם. ספקי חיישני MEMS כגון חיישני אור וחיישני תנועה הנדרשים על ידי תעשיית הטלפונים הניידים ראו בסין את השוק החשוב ביותר. על פי נתונים סטטיסטיים של CCID Think Tank, גודל השוק של סין היה כ-60 מיליארד יואן בשנת 2019, המהווה כ-54% מהשוק העולמי. השוק המקומי ממשיך לצמוח מהר יותר מהשוק העולמי, וצפוי שגודל שוק ה-MEMS של סין יעלה על 100 מיליארד יואן בשנת 2022.  
      איור 7 צמיחת שוק ה-MEMS העולמית מואצת           מקור: Yole Development, CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research      איור 8 סין היא המדינה עם הצמיחה המהירה ביותר בגודל שוק ה-MEMS בחמש השנים האחרונות            מקור: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research      
מנקודת מבט של מבנה המוצר, חמשת מקטעי חיישני ה-MEMS המובילים כיום בעולם הם תדר רדיו, לחץ, מיקרופון, מד תאוצה וג'ירוסקופ, המהווים כמעט 65%; הדירוג בשוק הסיני הוא תדר רדיו, לחץ, מיקרופון, אינרציה ומד תאוצה, בדומה לשוק העולמי. על פי תחזית Yole, מקטעי חיישני MEMS עם גודל שוק של יותר ממיליארד דולר בשנת 2024 כוללים תדר רדיו, שילוב אינרציאלי, טביעות אצבע אולטרסאונד, לחץ, מיקרופון והדפסת הזרקת דיו.  
      איור 9 מבנה שוק ה-MEMS העולמי בשנת 2019 (לפי סוג התקן)            מקור: Yole Development, Guotai Junan Securities Research       איור 10 גודל שוק תעשיית ה-MEMS וקצב הצמיחה המצטבר בין השנים 2018 ל-2024            מקור: Yole Development, Guotai Junan Securities Research      

איור 11 גודל שוק ה-MEMS ותחזיתו בתחומים שונים (100 מיליון דולר)

מקור: Yole Development, Guotai Junan Securities Research

מנקודת מבט של מסופי יישומים, על פי תחזיתו של Yole, בהשראת האינטרנט של הדברים והחלפת טלפונים ניידים בדור ה-5, שוק ה-MEMS הצרכני העולמי צפוי לגדול מ-6.87 מיליארד דולר בשנת 2019 ל-11.14 מיליארד דולר בשנת 2025; בהשראת העלייה בחדירת מכוניות חכמות, שוק ה-MEMS לרכב צפוי לגדול מ-2.18 מיליארד דולר בשנת 2019 ל-2.6 מיליארד דולר בשנת 2025, עם קצב צמיחה שנתי ממוצע (CAGR) של 3% במהלך התקופה. בנוסף, גם הביקוש בשוק בתחומי התעשייה, שירותי הבריאות, התקשורת, ההגנה הלאומית והתעופה נמצא במגמת עלייה.  
מנקודת מבט של בגרות טכנולוגית, פיתוח טכנולוגיית MEMS מקומית עדיין בחיתוליו. מבחינת מחקר ופיתוח מוצרים, למרות שמדינתי מדורגת במקום השלישי בעולם במספר בקשות הפטנטים, איכות הפטנטים ירודה ויש מעט פטנטים מרכזיים; יתר על כן, היחידות המבקשות פטנטים הן בעיקר אוניברסיטאות ומכוני מחקר, ומידת התיעוש נמוכה, והתוצאות עדיין דורשות שינוי. מבחינת אריזה וייצור, לסין חסר ניסיון ב-OEM. האמינות ושיעור התפוקה של חיישני MEMS המיוצרים על ידי חברות OEM מקומיות אינם יכולים לעמוד במלואם בדרישות הייצור בקנה מידה גדול, ועדיין קיים פער מסוים בינם לבין יישומי השוק. מבחינת קנה המידה של הארגון, רוב המפעלים המקומיים הם מפעלים קטנים ובינוניים עם משאבים לא מספיקים ויכולת ירודה למשוך כישרונות, מה שמביא ליכולות מחקר מדעי חלשות וקושי בפתיחת ערוצים לשיתוף פעולה עם אוניברסיטאות ומכוני מחקר.
 
מנקודת מבט של היקף העסק ורמת הרווח, עדיין קיים פער ברור בין חברות מוליכים למחצה מקומיות לחברות זרות מובילות. ברודקום, חברה בינלאומית מובילה, השיגה הכנסות תפעוליות של 22.597 מיליארד דולר בשנת 2019, המקבילות לשולי רווח גולמי של 55.2%. הרווח התפעולי של STMicroelectronics בשנת 2019 היה 15.416 מיליארד דולר, עם שולי רווח גולמי של 38.7%; הרווח התפעולי של טקסס אינסטרומנטס בשנת 2019 היה 14.383 מיליארד דולר, ושולי הרווח הגולמי שלה היו יותר מ-50% או אפילו יותר מ-60% בשנים האחרונות. בהשוואה לחברות מקומיות, לגורטק, החברה המקומית מספר אחת, הייתה הכנסות תפעוליות של כ-5.068 מיליארד דולר בשנת 2019, עם שולי רווח גולמי של 15.43% בלבד. בהשוואה בין חברות מקומיות לענקיות זרות, עדיין קיים פער גדול בהיקף ההכנסות וברווחיות.   
      איור 12 שולי רווח גולמי היסטוריים (%) של כמה חברות MEMS רשומות            מקור: Wind, Guotai Junan Securities Research      
אם לשפוט לפי מספר המתחרים, ישנם סוגים רבים של חיישני MEMS ויצרנים רבים. בשנת 2019, שוק ה-MEMS של סין נשלט על ידי יצרנים זרים. Broadcom ו-Bosch צמודות זו לזו. מתחרים עיקריים אחרים כוללים את STMicroelectronics, Texas Instruments, Qorvo וכו'. יצרנים אמריקאים מהווים יותר ממחצית, ויצרנים אירופאים, אמריקאים ויפנים מפותחים יחסית בתחומים העיקריים של ייצור שבבי MEMS וייצור מיקרו-אלקטרומכני. גם מתחרים מקומיים הציגו ביצועים טובים. Goertek דורגה לראשונה בין עשרת יצרני ה-MEMS המובילים בעולם בשנת 2019, ו-AAC Technology דורגה במקום ה-22; בתחום היציקה, Silex, חברת אחזקות של Silex, דורגה במקום הראשון. בסך הכל, למתחרים בינלאומיים יש יתרונות ברורים, אך חברות מקומיות עולות מאיצות להדביק את הפער.  
      איור 13 תעשיית חיישני MEMS המקומית נכנסה זה עתה לשלב הצמיחה            מקור: Guotai Junan Securities Research      
בהתבסס על הניתוח לעיל של גודל השוק, בגרות הטכנולוגיה, תנאי הפעילות העסקיים, מספר המתחרים וכו', אנו סבורים כי התחלופה המקומית בתעשיית חיישני ה-MEMS המקומית עדיין נמצאת בשלבי צמיחה מוקדמים, וחברות MEMS מקומיות מאיצות להדביק את הפער עם ענקיות התעשייה. עם התפתחות האינטרנט של הדברים, מכוניות חכמות וטכנולוגיית 5G, תעשיית חיישני ה-MEMS המקומית תמשיך לצמוח, וקצב התחלופה המקומית צפוי להאיץ.  
         

ליצרני MEMS מקומיים יש מרחב עצום לפיתוח

1. מדיניות לאומית תומכת מאוד בפיתוח תעשיית חיישני MEMS  
חיישני MEMS ממלאים תפקיד חשוב מאוד בטכנולוגיות מודרניות, כגון האינטרנט של הדברים, ייצור חכם, לוגיסטיקה חכמה וכו'. סין היא השוק הגדול ביותר לחיישני MEMS בעולם. שוק חיישני ה-MEMS הסיני הוא שוק הראוי לתשומת לב מבחינת היקף וחשיבות. סביבת המדיניות לפיתוח תעשיית החיישנים הלאומית ממשיכה להיות אופטימלית. עם קידום נמרץ של "אסטרטגיית כוח הייצור" ותוכנית הפעולה "אינטרנט +", חשיבותה של טכנולוגיית החיישנים ותעשיית החיישנים תהפוך לבולטת יותר ויותר. ניתן לצפות שטכנולוגיית החיישנים תהיה בראש סדר העדיפויות של הפיתוח המדעי והטכנולוגי של ארצי בעתיד.  
      טבלה 1: כמה מהמדיניות של תעשיית חיישני MEMS שהונפקה על ידי המדינה            מקור: מועצת המדינה, הוועדה הלאומית לפיתוח ורפורמה, משרד התעשייה וטכנולוגיית המידע, מחקר ניירות הערך גואטאי ג'ונאן  
       2. ביקוש משווקים במורד הזרם מקדם את הצמיחה המתמשכת של שוק תעשיית ה-MEMS  
תחום האלקטרוניקה הצרכנית הוא השוק הגדול ביותר עבור מערכות MEMS, בעיקר בשל השוק הגדל של סמארטפונים, מכשירים לבישים ובתים חכמים. כבסיס ייצור המוצרים האלקטרוניים הגדול בעולם, סין צורכת כמעט מחצית ממכשירי ה-MEMS בעולם. הצמיחה המתמשכת במכירות מוצרי האלקטרוניקה הצרכנית MEMS של סין, כגון סמארטפונים וטאבלטים, הניעה את הצמיחה של תעשיות MEMS כגון חיישני תאוצה ומיקרופונים. בנוסף, עם פיתוח נהיגה חכמה וכלי רכב בעלי אנרגיה חדשה, שוק ה-MEMS בתחום האלקטרוניקה לרכב צמח במהירות, עם נתח שוק של 17.8% בשנת 2019, במקום השני.  
הממשלה תומכת מאוד בתחום ה-5G, וסין יצרה שוק תוסס של תעשיית 5G. למשקיעים יש אמון מלא ותקווה בשוק ה-5G, המספק מרחב פיתוח רחב לקידום ויישום של 5G. 5G הוא הבסיס של האינטרנט של הכל, והוא גם מקדם את הפיתוח המואץ של האינטרנט של הכל. האינטרנט של הדברים הפך ל"מגמה" הבאה שכל התעשיות מצפות לה, ותעשיית האינטרנט של הדברים העולמית מתפתחת במהירות. קצב הצמיחה של שוק האינטרנט של הדברים של סין מוביל את העולם והפך לשוק יישומי האינטרנט של הדברים הפעיל ביותר בעולם. CCID Consulting צופה ששוק ה-5G של סין ימשיך לצמוח בקצב גבוה.  
      איור 14 תחזית ההשקעות של סין ב-5G בין השנים 2020 ל-2025            מקור: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research      
בתחום האינטרנט של הדברים, השוק מניע את ההתפתחות המהירה של שוק חיישני ה-MEMS. חיישני MEMS ממלאים תפקיד מפתח בחיבור העולם האנלוגי והדיגיטלי. התפיסה שלהם ואיסוף הנתונים שלהם מהסביבה הסובבת נותנים לנו הבנה אובייקטיבית ומקיפה של הפעולה הרגילה של מכשירים ומערכות שונות. על פי נתונים סטטיסטיים של איגוד המערכות הגלובליות לתקשורת ניידת GSMA, מספר מכשירי ה-IoT העולמיים גדל מ-2 מיליארד יחידות בשנת 2010 ל-12 מיליארד יחידות בשנת 2019. בעתיד, הודות למסחור של 5G ופיתוח Wi-Fi6, פוטנציאל שוק ה-IoT הוא עצום. GSMA צופה כי מספר מכשירי ה-IoT העולמי יגיע ל-24.6 מיליארד יחידות עד 2025, עם קצב צמיחה מצטבר של 12.7% בין השנים 2019 ל-2025.  
      איור 15 מספר מכשירי האינטרנט של הדברים גדל במהירות (יחידה: מיליארד)            מקור: GSMA, Guotai Junan Securities Research      
בתחום הרפואי, COVID-19 הביא אסונות עצומים לעולם כולו, אך הדבר גרם לצמיחה משמעותית של שוק חיישני MEMS רפואיים. בין אם מדובר במדחומים אלקטרוניים, ציוד אבחון או מכונות הנשמה, מכשירים רפואיים אלה בלתי נפרדים מחיישני MEMS, מה שגרם לגודל השוק בתחומים אלה לגדול במהירות. יול צופה כי שוק ה-MEMS הרפואי יצמח ב-10.6% בשנת 2020. בנוסף, המגיפה הגבירה את הדגש של אנשים על בריאות והאיצה את התפתחות שוק הצרכנים הרפואי. מכשירים רפואיים לבישים המנטרים את מדדי הגוף בכל עת התפתחו גם הם במהירות. בשל מניעה ובקרה של מגפות, הביקוש הגובר לשירותים ללא מגע, הפצת רובוטים ומפעלי עיבוד רובוטיים קידם בעקיפין את ההתפתחות המהירה של תעשיית ה-MEMS. בנוסף, ההרגל של אנשים לפתח אוטומציה פירושו שגם אם המגיפה תסתיים יום אחד בעתיד, אנשים עדיין יסתמכו על שירותים בלתי מאוישים ואוטומטיים המבוססים על MEMS. לכן, התעשייה לא תתכווץ, אלא תמשיך לצמוח.  
 
     

הצהרת אחריות: מאמר זה פורסם מחדש מתוך "Semiconductor Circle". מאמר זה מייצג רק את דעותיו האישיות של המחבר ואינו מייצג את דעותיה של Sacco Micro והתעשייה. הוא מיועד אך ורק להדפסה מחדש ושיתוף לצורך תמיכה בהגנה על זכויות קניין רוחני. אנא ציינו את המקור המקורי ואת המחבר לצורך הדפסה מחדש. במקרה של 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