Sistem MEMS (Microelectron Mechanical Systems) merujuk pada perangkat atau sistem skala mikro atau nano yang dapat diproduksi secara massal dan mengintegrasikan sensor mikro, aktuator, struktur mekanik, sumber daya, pemrosesan sinyal, sirkuit kontrol, perangkat elektronik terintegrasi berkinerja tinggi, antarmuka, dan komunikasi.

Sensor MEMS adalah bidang penelitian mutakhir multidisiplin yang dikembangkan berdasarkan teknologi mikroelektronika. Sensor ini merupakan sensor baru yang diproduksi menggunakan teknologi mikroelektronika dan permesinan mikro.

Dibandingkan dengan sensor tradisional, sensor ini memiliki karakteristik ukuran kecil, bobot ringan, biaya rendah, konsumsi daya rendah, keandalan tinggi, cocok untuk produksi massal, mudah diintegrasikan, dan diintelktualisasikan.

Pada saat yang sama, ukuran fitur yang berada dalam orde mikron memungkinkan sensor ini untuk menyelesaikan fungsi-fungsi tertentu yang tidak dapat dicapai oleh sensor mekanik tradisional.

Teknologi MEMS adalah salah satu teknologi tinggi revolusioner di abad ke-21.

Penemuan transistor oleh Bell Labs di Amerika Serikat pada tahun 1947 merupakan asal mula perkembangan seluruh industri; pada tahun 1987, Universitas California, Berkeley, menemukan mikromotor, yang dianggap sebagai awal mula teknologi MEMS; pada tahun 1993, produk mikroakselerometer ADI digunakan dalam jumlah besar pada kantung udara anti-tabrakan mobil, dan MEMS secara resmi memasuki tahap industrialisasi.

Sejak tahun 2016, teknologi dan industri sensor dalam negeri telah berkembang pesat. Pada saat yang sama, didorong oleh Internet of Things (IoT), 5G, kecerdasan buatan, dan teknologi lainnya di dalam negeri, sensor terus berkembang ke arah MEMS, kecerdasan, jaringan, dan sistematisasi.

Rantai industri MEMS: melibatkan empat mata rantai utama

Rantai industri MEMS terutama melibatkan empat mata rantai utama: desain dan R&D, produksi dan manufaktur, pengemasan dan pengujian, serta aplikasi sistem.

Hulu rantai industri MEMS mencakup penelitian dan pengembangan serta penyediaan desain perangkat MEMS, material, dan peralatan produksi, bagian tengah mencakup pembuatan, pengolahan, pengemasan, dan pengujian perangkat MEMS, dan bagian hilir menggunakan produk MEMS untuk mengintegrasikan produk elektronik terminal.

Menurut statistik, kapasitas produksi MEMS & foundry sensor akan meningkat dari 3.9 juta unit/bulan pada tahun 2019 menjadi 4.7 juta unit/bulan pada tahun 2023.

Gambaran persaingan industri sensor MEMS

Dua perusahaan terkemuka di pasar sensor MEMS global adalah Bosch dan Broadcom Group, yang masing-masing menguasai sekitar 12% pangsa pasar.

China adalah basis produksi produk elektronik terbesar dan konsumen produk elektronik terbesar. Pada tahun 2019, China menguasai lebih dari setengah pasar perangkat MEMS global.

Namun, pasar domestik masih didominasi oleh produsen asing, dan hanya 6% dari 10 produsen teratas di pasar domestik yang merupakan produsen dalam negeri. Di antara mereka, Broadcom, Bosch, dan STMicroelectronics berada di peringkat tiga teratas dengan pangsa pasar masing-masing 11%, 8%, dan 4%.

Struktur industri sensor MEMS

Dilihat dari proporsi struktur industri MEMS global pada tahun 2019, elektronik konsumen merupakan bidang aplikasi utama, yang mencakup hampir 60%, dan elektronik otomotif merupakan bidang aplikasi terbesar kedua, yang mencakup sekitar 19%.

Dilihat dari struktur pasar MEMS China pada tahun 2019, jaringan dan komunikasi, komputer, dan elektronik konsumen menyumbang 50%, dan bidang otomotif menyumbang 29%.

Berkat pertumbuhan produksi produk elektronik konsumen yang stabil seperti ponsel pintar dan tablet di Tiongkok, permintaan akan produk MEMS seperti akselerometer, giroskop, dan mikrofon mikro juga meningkat, menjadikan Tiongkok sebagai wilayah dengan pertumbuhan tercepat di pasar MEMS global.

elektronik konsumen

Saat ini, elektronik konsumen merupakan pasar aplikasi terbesar dalam industri MEMS global, dan pangsa pasarnya di seluruh industri MEMS terus meningkat. Produk MEMS termasuk MEMS frekuensi radio, mikrofon mikro, sensor tekanan, akselerometer, giroskop, dan lain-lain, banyak digunakan dalam produk elektronik konsumen yang diwakili oleh ponsel pintar dan tablet.

Pada ponsel pintar, sensor MEMS menyediakan berbagai macam aplikasi dalam performa suara, peralihan adegan, pengenalan gerakan, orientasi, dan sensor suhu/tekanan/kelembaban.

Pada tahun 2019, ukuran pasar MEMS global di bidang elektronik konsumen mencapai sekitar US$7.163 miliar, dengan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan sebesar 8.4% dari tahun 2019 hingga 2024.

Elektronik otomotif

Industri elektronik otomotif dianggap sebagai penggerak gelombang pertama aplikasi sensor MEMS, yang meningkatkan kinerja kendaraan dengan sensor tabrakan kantung udara, sistem pemantauan tekanan ban, dan kontrol stabilitas kendaraan.

Persepsi informasi lingkungan merupakan dasar bagi sistem bantuan mengemudi. Pengemudian otonom tingkat L1/2 hanya membutuhkan 1 modul kamera, 1-3 radar ultrasonik dan lidar, serta 0-1 sensor fusi. Kendaraan otonom tingkat L4/5 akan memperkenalkan 7-13 radar ultrasonik dan lidar, 6-8 modul kamera, modul V2X, dan solusi fusi multi-sensor. Nilai semikonduktor baru tersebut lebih dari US$1,000.

kesehatan medis

Sensor MEMS banyak digunakan dalam produk elektronik biologi dan medis, seperti alat pacu jantung, instrumen bedah presisi, mesin medis, prostesis pintar, alat pengukur glukosa darah, sphygmomanometer digital, penganalisis gas darah, denyut nadi digital, monitor detak jantung, termometer digital, tes kehamilan, sistem pengiriman obat transdermal, sistem dialisis, dan konsentrator oksigen, dll.

Sensor tekanan, mikrofluida, pengukur aliran, dan akselerometer mendominasi pangsa pasar MEMS medis. Ukuran pasar MEMS global di bidang medis mencapai US$844 juta pada tahun 2019, dengan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan sebesar 7.5% dari tahun 2019 hingga 2024.

Internet hal

Popularisasi Internet of Things (IoT) telah memperluas skenario aplikasi MEMS secara signifikan. IoT telah menghadirkan banyak pasar tambahan, seperti speaker pintar, TV pintar, perangkat yang dapat dikenakan, dan lain-lain. Pada saat yang sama, tingkat kecerdasan juga terus meningkat, mendorong peningkatan penggunaan MEMS pada mesin-mesin individual.

Proporsi jenis perangkat dalam industri sensor MEMS

Dalam struktur produk MEMS global, MEMS frekuensi radio menempati peringkat pertama dengan pangsa 19.2%, dan di antara produk lainnya, sensor tekanan, mikrofon, dan akselerometer memiliki pangsa lebih dari 10%.

Struktur pasar Tiongkok mirip dengan struktur pasar dunia. Data menunjukkan bahwa pendapatan produk RF MEMS domestik mencapai 25.9% pada tahun 2019; sensor tekanan menyumbang 19.2%, menempati peringkat kedua, dan mikrofon, kombinasi inersia, serta akselerometer masing-masing menyumbang 7.1%, 8.9%, dan 6.5%.

Mikrofon MEMS

Mikrofon MEMS merupakan salah satu segmen yang paling cepat berkembang di pasar MEMS. Kemakmuran pasar mikrofon MEMS terutama didorong oleh perkembangan ponsel pintar, speaker pintar, dan headset TWS.

Mikrofon MEMS merupakan konfigurasi standar pada ponsel pintar. Beberapa ponsel pintar kelas atas bahkan menggunakan 3 hingga 4 mikrofon MEMS. Sebuah speaker pintar dapat memiliki 2 hingga 8 mikrofon MEMS, dan sepasang headphone TWS dapat memiliki 4 hingga 6 mikrofon MEMS, yang membawa momentum pertumbuhan yang kuat bagi pasar mikrofon MEMS.

Tren perkembangan industri sensor MEMS di Tiongkok

miniaturisasi

Dalam era miniaturisasi peralatan dan konsumsi energi rendah di masa depan, pengurangan ukuran dan biaya produk secara terus-menerus merupakan salah satu tren perkembangan penting dalam industri sensor MEMS.

Aplikasi hilir produk sensor MEMS memiliki persyaratan yang lebih tinggi untuk produk yang lebih tipis dan ringan. Di satu sisi, produsen MEMS meningkatkan struktur pengemasan dan mengurangi ukuran perangkat sambil memastikan kinerja produk. Di sisi lain, mereka juga mengurangi ukuran chip. Ketika ukuran wafer tunggal tetap, pengurangan ukuran chip meningkatkan output chip dan secara efektif mengurangi biaya rata-rata. Di masa depan, seiring dengan menyusutnya ukuran MEMS, MEMS (sistem mikroelektromekanik) secara bertahap akan berubah menjadi NEMS (sistem nanoelektromekanik) dan mencapai pengurangan ukuran dan biaya yang berkelanjutan.

integrasi

Penggabungan dan kolaborasi multi-sensor. Jumlah sensor yang terpasang pada satu perangkat secara bertahap meningkat. Pada saat yang sama, untuk meningkatkan efek pengenalan dan pengumpulan sinyal serta tingkat integrasi perangkat, sensor mulai mencapai penggabungan dan kolaborasi (misalnya, akselerometer, giroskop, magnetometer, dan IMU digabungkan untuk membentuk kelompok sensor inersia).

MEMS sensitif tekanan yang fleksibel memiliki keunggulan yang jelas.

Dibandingkan dengan solusi kapasitif tradisional, MEMS fleksibel memiliki persyaratan yang lebih rendah pada struktur dan ruang internal produk akhir, dapat secara efektif mengurangi biaya perakitan, dan memiliki potensi aplikasi yang besar di bidang-bidang seperti sentuhan sensitif tekanan pada ponsel pintar, produk yang dapat dikenakan, dan pengukuran industri/medis.

Skenario aplikasi yang terdiversifikasi

Dengan perkembangan kecerdasan buatan dan teknologi Internet of Things, skenario aplikasi sensor MEMS akan menjadi lebih beragam. Sensor MEMS merupakan salah satu perangkat keras dasar yang penting untuk kecerdasan buatan. Semakin kaya dan akurat data yang dikumpulkan oleh sensor, semakin lengkap pula fungsi kecerdasan buatan.

Di masa depan, bidang industri baru seperti rumah pintar, internet industri, internet kendaraan, dan kota pintar akan menghadirkan ruang pasar yang luas bagi industri sensor MEMS.

Penafian: Artikel ini direproduksi dari "Le Jing Think Tank Selection", yang mendukung perlindungan hak kekayaan intelektual. Harap sebutkan sumber asli dan penulis dari cetakan ulang. Jika ada pelanggaran, silakan hubungi kami untuk menghapusnya.

Nomor telepon perusahaan: +86-0755-83044319
Faks/FAX: +86-0755-83975897
Surel: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Manajer Li

QQ: 332496225 Manajer Qiu

Alamat: Ruang 809, Gedung C, Gedung Teknologi Zhantao, No. 1079 Jalan Minzhi, Distrik Baru Longhua, Shenzhen