MEMS adalah singkatan dari Micro Electro Mechanical System, yaitu sistem yang mengintegrasikan sirkuit mikro dan mesin mikro pada sebuah chip sesuai dengan kebutuhan fungsional. MEMS didasarkan pada teknologi semikonduktor tradisional seperti fotolitografi dan korosi, diintegrasikan dengan pemesinan ultra-presisi, dan dikombinasikan dengan pengetahuan dan dasar-dasar teknis dalam mekanika, kimia, optik, dan disiplin ilmu lainnya, sehingga MEMS tingkat milimeter atau mikron memiliki struktur karakteristik mekanik, kimia, optik, dan lainnya yang presisi dan lengkap. Produk MEMS terutama dapat dibagi menjadi sensor MEMS dan aktuator MEMS. Sensor adalah perangkat yang digunakan untuk mendeteksi dan mengamati fenomena dan sinyal fisik, kimia, biologis, dan lainnya, sedangkan aktuator adalah perangkat yang digunakan untuk mewujudkan perilaku seperti gerakan mekanik, gaya, dan torsi.  
      Gambar 1 Sensor MEMS dan perbesaran mikroskopis lokal            Sumber: Vesper       Gambar 2 Prinsip kerja sensor MEMS            Sumber: Institut Penelitian Industri Qianzhan      

Gambar 3 Klasifikasi sensor MEMS

Sumber: CCID Consulting

Sensor MEMS adalah sensor miniatur yang diproduksi menggunakan teknologi mikroelektronika dan mikromekanika. Terdapat banyak jenis dan merupakan produk MEMS yang paling banyak digunakan. Sinyal masukan dikonversi dan diekspor menjadi sinyal lain yang dapat dipantau melalui elemen penginderaan mikro dan unit transmisi. Dibandingkan dengan sensor yang diproduksi dengan proses tradisional, sensor MEMS memiliki karakteristik ukuran kecil, ringan, biaya rendah, konsumsi daya rendah, keandalan tinggi, cocok untuk produksi massal, mudah diintegrasikan, dan cerdas.  
       Sensor MEMS memiliki berbagai macam aplikasi.  
Sebagai perangkat kunci untuk memperoleh informasi dan mewujudkan interaksi, MEMS memainkan peran penting dalam mendorong miniaturisasi sistem mekanik. Sensor MEMS telah banyak digunakan dalam elektronik otomotif, elektronik konsumen, kedirgantaraan, biomedis, industri, dan bidang lainnya. Elektronik konsumen dan otomotif saat ini merupakan bidang aplikasi utama MEMS. Dilihat dari struktur pasar MEMS global pada tahun 2019, elektronik konsumen adalah bidang aplikasi utama, menyumbang hampir 60%; otomotif adalah bidang aplikasi terbesar kedua, menyumbang sekitar 19%. Dilihat dari struktur pasar MEMS Tiongkok pada tahun 2019, jaringan dan komunikasi, komputer, dan elektronik konsumen menyumbang 50%, dan bidang otomotif menyumbang 29%. Dengan semakin meningkatnya tingkat penetrasi kendaraan energi baru dan perkembangan Internet of Things, jaringan dan komunikasi, serta elektronik otomotif, aplikasi pasar MEMS pada tahun 2019 mencakup lebih dari setengahnya. Dengan implementasi 5G dan koneksi jaringan cerdas, tingkat penetrasi MEMS akan terus meningkat, dan ruang pasar di bidang-bidang tersebut diperkirakan akan semakin terbuka.  
      Gambar 4 Struktur pasar MEMS global pada tahun 2019            Sumber: Yole Development, Riset Sekuritas Guotai Junan       Gambar 5 Struktur pasar MEMS Tiongkok pada tahun 2019            Sumber: Yole Development, Riset Sekuritas Guotai Junan  
  Sejarah perkembangan sensor MEMS  
Tahap pertama berlangsung dari tahun 1990 hingga 2000. Peningkatan bertahap pada peralatan dan aplikasi elektronik otomotif mendorong implementasi aplikasi sensor MEMS, seperti airbag, tekanan rem, sistem pemantauan tekanan ban, dll. Pertumbuhan permintaan akan hal ini telah menyebabkan perusahaan-perusahaan di Eropa, Jepang, dan Amerika Serikat mulai mengembangkan dan memproduksi secara massal produk sensor MEMS yang digunakan di sekitar mobil;
Tahap kedua berlangsung dari tahun 2000 hingga 2010, didorong oleh perkembangan pesat elektronik konsumen. Produk elektronik konsumen seperti telepon seluler, tablet, laptop, dan lain-lain membutuhkan produk sensor MEMS yang berukuran lebih kecil dan konsumsi energi lebih rendah;
 
Tahap ketiga berlangsung dari tahun 2010 hingga 2020. Perkembangan pesat industri Internet of Things telah memberikan ruang yang sangat besar bagi industri sensor MEMS untuk berkembang. Selain elektronik konsumen seperti ponsel pintar dan tablet, sensor MEMS akan banyak digunakan dalam AR/VR, jam tangan pintar, mengemudi pintar, logistik pintar, medis pintar, dan bidang lainnya.
 
Tahap keempat dimulai dari tahun 2020. Dengan perkembangan kendaraan otonom, 5G, dan popularisasi Internet of Things, ruang lingkup pengembangan MEMS semakin meluas. Dengan meningkatkan kinerja produk sensor MEMS, kebutuhan akan ukuran yang lebih kecil, konsumsi energi yang lebih rendah, dan kinerja yang lebih tinggi dapat terpenuhi.  
     

Gambar 6 Tahapan pengembangan sensor MEMS

Sumber: Aijiwei, Riset Sekuritas Guotai Junan

         

Industri ini baru saja memasuki tahap pertumbuhan.

Dari perspektif ukuran pasar, menurut statistik dan perkiraan Yole, ukuran pasar MEMS global pada tahun 2019 adalah US$11.5 miliar. COVID-19 menyebabkan perlambatan pertumbuhan pasar pada tahun 2020. Pasar akan kembali tumbuh mulai tahun 2021, dan diperkirakan akan mencapai hampir US$17.7 miliar pada tahun 2025, dengan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan sebesar 7.4% dari tahun 2019 hingga 2025. Dengan latar belakang perkembangan pesat industri elektronik konsumen, elektronik otomotif, dan industri lainnya di Tiongkok, Tiongkok telah menjadi negara dengan pertumbuhan tercepat dalam ukuran pasar MEMS dalam lima tahun terakhir dan juga merupakan produsen produk elektronik terbesar di dunia. Ponsel dan tablet memiliki permintaan yang sangat besar untuk produk MEMS. Pengiriman ponsel Tiongkok menempati peringkat pertama di dunia. Pemasok sensor MEMS seperti sensor cahaya dan sensor gerak yang dibutuhkan oleh industri ponsel telah menganggap Tiongkok sebagai pasar terpenting. Menurut statistik dari CCID Think Tank, ukuran pasar Tiongkok mencapai sekitar 60 miliar yuan pada tahun 2019, yang mencakup sekitar 54% dari pasar global. Pasar domestik terus tumbuh lebih cepat daripada pasar global, dan diperkirakan ukuran pasar MEMS Tiongkok akan melampaui 100 miliar yuan pada tahun 2022.  
      Gambar 7 Pertumbuhan pasar MEMS global semakin cepat           Sumber: Yole Development, CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research      Gambar 8. China adalah negara dengan pertumbuhan tercepat dalam ukuran pasar MEMS dalam lima tahun terakhir.            Sumber: CCID Consulting, Riset Guotai Junan Securities      
Dari perspektif struktur produk, lima segmen sensor MEMS teratas di dunia saat ini adalah frekuensi radio, tekanan, mikrofon, akselerometer, dan giroskop, yang mencakup hampir 65%; peringkat di pasar Tiongkok adalah frekuensi radio, tekanan, mikrofon, inersia, dan akselerometer, yang mirip dengan pasar global. Menurut perkiraan Yole, segmen sensor MEMS dengan ukuran pasar lebih dari US$1 miliar pada tahun 2024 meliputi frekuensi radio, kombinasi inersia, sidik jari ultrasonik, tekanan, mikrofon, dan pencetakan inkjet.  
      Gambar 9 Struktur pasar MEMS global pada tahun 2019 (berdasarkan jenis perangkat)            Sumber: Yole Development, Riset Sekuritas Guotai Junan       Gambar 10 Ukuran pasar industri MEMS dan tingkat pertumbuhan majemuk dari tahun 2018 hingga 2024            Sumber: Yole Development, Riset Sekuritas Guotai Junan      

Gambar 11 Ukuran dan perkiraan pasar MEMS di berbagai bidang (USD 100 juta)

Sumber: Yole Development, Riset Sekuritas Guotai Junan

Dari perspektif terminal aplikasi, menurut perkiraan Yole, didorong oleh Internet of Things dan penggantian telepon seluler 5G, pasar MEMS konsumen global diperkirakan akan tumbuh dari US$6.87 miliar pada tahun 2019 menjadi US$11.14 miliar pada tahun 2025; didorong oleh peningkatan penetrasi mobil pintar, pasar MEMS otomotif diperkirakan akan tumbuh dari US$2.18 miliar pada tahun 2019 menjadi US$2.6 miliar pada tahun 2025, dengan CAGR sebesar 3% selama periode tersebut. Selain itu, permintaan pasar di bidang industri, perawatan medis, komunikasi, pertahanan nasional, dan penerbangan juga meningkat.  
Dari perspektif kematangan teknologi, pengembangan teknologi MEMS domestik masih dalam tahap awal. Dalam hal penelitian dan pengembangan produk, meskipun negara kita menempati peringkat ketiga di dunia dalam jumlah permohonan paten, kualitas patennya buruk dan hanya sedikit paten inti; terlebih lagi, unit yang mengajukan paten sebagian besar adalah universitas dan lembaga penelitian, dan tingkat industrialisasinya rendah, serta hasilnya masih perlu ditransformasikan. Dalam hal pengemasan dan manufaktur, Tiongkok kurang memiliki pengalaman OEM. Keandalan dan tingkat hasil sensor MEMS yang diproduksi oleh perusahaan OEM domestik tidak sepenuhnya memenuhi persyaratan produksi skala besar, dan masih ada kesenjangan tertentu antara mereka dan aplikasi pasar. Dalam hal skala perusahaan, sebagian besar perusahaan domestik adalah usaha kecil dan menengah dengan dana yang tidak mencukupi dan kemampuan yang buruk untuk menarik talenta, sehingga mengakibatkan kemampuan penelitian ilmiah yang lemah dan kesulitan dalam membuka saluran kerja sama dengan universitas dan lembaga penelitian.
 
Dari perspektif skala bisnis dan tingkat keuntungan, masih terdapat kesenjangan yang jelas antara perusahaan semikonduktor domestik dan perusahaan asing terkemuka. Broadcom, perusahaan internasional terkemuka, mencapai pendapatan operasional sebesar US$22.597 miliar pada tahun 2019, dengan margin laba kotor sebesar 55.2%. Pendapatan operasional STMicroelectronics pada tahun 2019 adalah US$15.416 miliar, dengan margin laba kotor sebesar 38.7%; pendapatan operasional Texas Instruments pada tahun 2019 adalah US$14.383 miliar, dan margin laba kotornya telah lebih dari 50% atau bahkan lebih dari 60% dalam beberapa tahun terakhir. Melihat perusahaan domestik, Goertek, perusahaan domestik nomor satu, memiliki pendapatan operasional sekitar US$5.068 miliar pada tahun 2019, dengan margin laba kotor hanya 15.43%. Membandingkan perusahaan domestik dengan raksasa asing, masih terdapat kesenjangan besar dalam skala pendapatan dan profitabilitas.   
      Gambar 12 Margin laba kotor historis (%) dari beberapa perusahaan MEMS yang terdaftar di bursa saham            Sumber: Wind, Riset Sekuritas Guotai Junan      
Dilihat dari jumlah pesaingnya, terdapat banyak jenis sensor MEMS dan banyak produsen. Pada tahun 2019, pasar MEMS Tiongkok didominasi oleh produsen asing. Broadcom dan Bosch bersaing ketat. Pesaing utama lainnya termasuk STMicroelectronics, Texas Instruments, Qorvo, dll. Produsen Amerika menguasai lebih dari setengah pangsa pasar, dan produsen Eropa, Amerika, dan Jepang relatif maju di bidang utama pembuatan chip MEMS dan mikroelektromekanik. Pesaing domestik juga menunjukkan kinerja yang baik. Goertek masuk dalam peringkat sepuluh besar produsen MEMS global untuk pertama kalinya pada tahun 2019, dan AAC Technology berada di peringkat ke-22; di bidang foundry, Silex, perusahaan induk Silex, berada di peringkat pertama. Secara keseluruhan, pesaing internasional memiliki keunggulan yang jelas, tetapi perusahaan domestik yang sedang berkembang semakin cepat untuk mengejar ketertinggalan.  
      Gambar 13 Industri sensor MEMS domestik baru saja memasuki tahap pertumbuhan            Sumber: Penelitian Sekuritas Guotai Junan      
Berdasarkan analisis di atas mengenai ukuran pasar, kematangan teknologi, kondisi operasional bisnis, jumlah pesaing, dll., kami menilai bahwa substitusi domestik di industri sensor MEMS domestik masih dalam tahap awal pertumbuhan, dan perusahaan MEMS domestik sedang mempercepat upaya untuk mengejar ketertinggalan dengan raksasa industri. Dengan perkembangan Internet of Things, mobil pintar, dan teknologi 5G, industri sensor MEMS domestik akan terus tumbuh, dan laju substitusi domestik diperkirakan akan semakin cepat.  
         

Produsen MEMS dalam negeri memiliki ruang pengembangan yang sangat besar.

1. Kebijakan nasional sangat mendukung pengembangan industri sensor MEMS.  
Sensor MEMS memainkan peran yang sangat penting dalam teknologi modern, seperti Internet of Things, manufaktur cerdas, logistik cerdas, dan lain-lain. Tiongkok adalah pasar sensor MEMS terbesar di dunia. Pasar sensor MEMS Tiongkok adalah pasar yang patut diperhatikan dari segi skala dan kepentingannya. Lingkungan kebijakan untuk pengembangan industri sensor nasional terus dioptimalkan. Dengan promosi yang gencar dari "Strategi Kekuatan Manufaktur" dan rencana aksi "Internet +", pentingnya teknologi sensor dan industri sensor akan semakin menonjol. Dapat diprediksi bahwa teknologi sensor akan menjadi prioritas utama pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi negara kita di masa depan.  
      Tabel 1 Beberapa kebijakan industri sensor MEMS yang dikeluarkan oleh negara            Sumber: Dewan Negara, Komisi Pembangunan dan Reformasi Nasional, Kementerian Perindustrian dan Teknologi Informasi, Riset Sekuritas Guotai Junan  
       2. Permintaan dari pasar hilir mendorong pertumbuhan berkelanjutan pasar industri MEMS.  
Sektor elektronik konsumen merupakan pasar terbesar untuk MEMS, terutama karena pertumbuhan pasar smartphone, perangkat wearable, dan rumah pintar. Sebagai basis produksi produk elektronik terbesar di dunia, Tiongkok mengonsumsi hampir setengah dari perangkat MEMS dunia. Pertumbuhan penjualan produk elektronik konsumen MEMS di Tiongkok yang berkelanjutan, seperti smartphone dan tablet, telah mendorong pertumbuhan industri MEMS seperti sensor akselerasi dan mikrofon. Selain itu, dengan perkembangan kendaraan pintar dan kendaraan energi baru, pasar MEMS di bidang elektronik otomotif telah tumbuh pesat, dengan pangsa pasar 17.8% pada tahun 2019, menempati peringkat kedua.  
Pemerintah sangat mendukung bidang 5G, dan Tiongkok telah membentuk pasar industri 5G yang dinamis. Investor memiliki kepercayaan dan harapan penuh pada pasar 5G, yang menyediakan ruang pengembangan yang luas untuk promosi dan penerapan 5G. 5G adalah fondasi dari Internet of Everything, dan juga mendorong percepatan pengembangan Internet of Everything. Internet of Things telah menjadi "tren" berikutnya yang dinantikan oleh semua industri, dan industri Internet of Things global berkembang pesat. Tingkat pertumbuhan pasar IoT Tiongkok memimpin dunia dan telah menjadi pasar aplikasi IoT paling aktif di dunia. CCID Consulting memprediksi bahwa pasar 5G Tiongkok akan terus tumbuh dengan kecepatan tinggi.  
      Gambar 14. Proyeksi investasi 5G Tiongkok dari tahun 2020 hingga 2025.            Sumber: CCID Consulting, Riset Guotai Junan Securities      
Di bidang Internet of Things (IoT), pasar mendorong perkembangan pesat pasar sensor MEMS. Sensor MEMS memainkan peran kunci dalam menghubungkan dunia analog dan digital. Persepsi dan pengumpulan data lingkungan sekitar memberi kita pemahaman objektif dan komprehensif tentang operasi normal berbagai perangkat dan sistem. Menurut statistik dari Global System for Mobile Communications Association (GSMA), jumlah perangkat IoT global telah meningkat dari 2 miliar unit pada tahun 2010 menjadi 12 miliar unit pada tahun 2019. Di masa depan, dengan memanfaatkan komersialisasi 5G dan pengembangan Wi-Fi 6, potensi pasar IoT sangat besar. GSMA memprediksi bahwa jumlah perangkat IoT global akan mencapai 24.6 miliar unit pada tahun 2025, dengan tingkat pertumbuhan gabungan sebesar 12.7% dari tahun 2019 hingga 2025.  
      Gambar 15 Jumlah perangkat IoT meningkat pesat (satuan: miliar)            Sumber: GSMA, Riset Sekuritas Guotai Junan      
Di bidang medis, COVID-19 telah membawa bencana besar bagi seluruh dunia, tetapi hal ini menyebabkan pasar sensor MEMS medis tumbuh secara signifikan. Baik itu termometer elektronik, peralatan diagnostik, atau ventilator, perangkat medis ini tidak terlepas dari sensor MEMS, menyebabkan ukuran pasar di bidang ini tumbuh pesat. Yole memprediksi bahwa pasar MEMS medis akan tumbuh sebesar 10.6% pada tahun 2020. Selain itu, epidemi telah meningkatkan penekanan masyarakat pada kesehatan dan mempercepat perkembangan pasar konsumen medis. Perangkat medis yang dapat dikenakan yang memantau indikator tubuh setiap saat juga berkembang pesat. Karena pencegahan dan pengendalian epidemi, lonjakan permintaan akan layanan tanpa kontak, distribusi robot, dan pabrik pengolahan robot secara tidak langsung telah mendorong perkembangan pesat industri MEMS. Selain itu, kebiasaan masyarakat untuk mengembangkan otomatisasi berarti bahwa bahkan jika epidemi berakhir suatu hari nanti di masa depan, orang-orang akan tetap bergantung pada layanan tanpa awak dan otomatis berbasis MEMS. Oleh karena itu, industri ini tidak akan menyusut, tetapi akan terus tumbuh.  
 
     

Penafian: Artikel ini dicetak ulang dari "Semiconductor Circle". Artikel ini hanya mewakili pandangan pribadi penulis dan tidak mewakili pandangan Sacco Micro dan industri. Tujuan pencetakan ulang dan berbagi ini hanya untuk mendukung perlindungan hak kekayaan intelektual. Harap sebutkan sumber dan penulis asli untuk pencetakan 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