Linea diretta di assistenza
L'industria MEMS cinese ha iniziato a svilupparsi non molto più tardi rispetto all'estero. Dal punto di vista della progettazione, produzione e confezionamento, le condizioni tecniche esistenti hanno inizialmente creato un sistema integrato per la progettazione, la lavorazione, il confezionamento e il collaudo dei MEMS, fornendo una piattaforma migliore per garantire l'ulteriore sviluppo della tecnologia MEMS del paese. Tuttavia, a causa della frammentazione e della dispersione delle forze dovute a ragioni storiche, unitamente a una grave carenza di investimenti, nonostante i numerosi successi, persiste un grande divario con i paesi stranieri in termini di qualità, rapporto prestazioni-prezzo e commercializzazione. La ricerca e lo sviluppo della tecnologia MEMS richiedono un periodo di investimento relativamente lungo. La ricerca e lo sviluppo di un sensore richiedono generalmente dai 6 agli 8 anni. Inoltre, il tempo necessario per i test e l'introduzione nella catena industriale si aggira intorno ai vent'anni. Infine, il prezzo del prodotto non è direttamente proporzionale alla sua importanza o alla difficoltà di sviluppo, il che impedisce alle aziende MEMS cinesi di trarre profitto dalla guerra dei prezzi. Pertanto, le aziende cinesi devono migliorare le proprie capacità di supporto alla catena industriale e rafforzare la cooperazione a monte e a valle. Al contempo, devono esplorare attivamente le innovazioni nei nuovi materiali e nelle tecnologie integrate nei dispositivi MEMS, nonché individuare nuove opportunità di mercato.
La progettazione R&S a monte è concentrata in università, istituti di ricerca scientifica e piattaforme pilota di R&S. La tecnologia MEMS coinvolge molti campi come la microelettronica, la meccanica, i materiali, la chimica e la fisica. È altamente interdisciplinare, difficile da studiare e ha un lungo ciclo di progettazione. Spesso occorrono diversi anni per raggiungere la produzione di massa. Attualmente, l'azienda possiede alcune capacità di innovazione, ma la sua attività è caratterizzata da un'elevata sovrapposizione, i suoi prodotti si posizionano nella fascia medio-bassa del mercato e il fatturato complessivo del settore è limitato. La progettazione MEMS rappresenta un anello ad alto valore aggiunto nella catena industriale. I prodotti delle aziende nazionali sono principalmente sensori meccanici, che si collocano nella fascia medio-bassa del mercato.
Nella produzione midstream, le proprietà di base dei materiali MEMS, come le proprietà meccaniche strutturali e le proprietà chimiche dei materiali, sono i fattori fondamentali che determinano le prestazioni del prodotto. Pertanto, i dispositivi MEMS dipendono da diversi processi e variabili. Un prodotto MEMS corrisponde spesso a una linea di assemblaggio di processo e il team di ricerca e sviluppo richiede generalmente anni di miglioramenti e test prima che possa essere commercializzato. Le fonderie MEMS possono essere suddivise in tre tipologie: linee pilota, fonderie di circuiti integrati e fonderie professionali MEMS. La maggior parte delle linee pilota si trova presso università e istituti di ricerca scientifica. Servono come piattaforma di ricerca e sviluppo per tecnologie industriali comuni. Non hanno scopo di lucro e hanno una capacità produttiva limitata. Il settore MEMS delle fonderie di circuiti integrati è ancora agli albori e le sue capacità sono relativamente limitate. Le aziende di progettazione nazionali di una certa dimensione scelgono fondamentalmente fonderie estere. Gli OEM professionali si stanno gradualmente spostando dalle acquisizioni alla produzione interna. Ad esempio, alla fine del 2015, il produttore nazionale Nevi Technology ha acquisito la fonderia MEMS svedese Silex Microsystems, acquisendo così in un colpo solo la tecnologia leader mondiale per le fonderie MEMS; Nel 2019, diverse aziende, tra cui Hanking Microelectronics e Xi'an Reed Microsystems, hanno lanciato linee di produzione MEMS e sono entrate nel settore delle fonderie MEMS professionali.
La tecnologia di packaging deriva principalmente da quella dei circuiti integrati, ma la maggiore diffusione dei prodotti MEMS rende la tecnologia più complessa e difficile da sviluppare, rendendo il packaging un settore in cui le principali aziende di produzione e collaudo di semiconduttori in outsourcing si contendono la leadership. Nel processo di produzione e confezionamento, a causa del ritardo iniziale della Cina, esiste ancora un certo divario tra le capacità produttive e la precisione di potenze manifatturiere come Stati Uniti, Giappone e Germania. I sensori MEMS prodotti presentano una durata e una precisione limitate, nonché livelli di qualità non uniformi, con conseguente scarsa competitività del prodotto. Sebbene le fonderie MEMS cinesi siano in ritardo rispetto ai principali produttori internazionali, le tecnologie di packaging e collaudo, sviluppatesi prima, hanno ottenuto buoni risultati e sono diventate competitive a livello internazionale. Tra queste, Goertek e AAC Technologies, i cui prodotti principali sono i microfoni MEMS, occupano una posizione di rilievo grazie al loro modello di business che prevede l'acquisto di IP di prodotti MEMS da produttori esteri, l'affidamento della produzione in OEM e la gestione interna del packaging, del collaudo e della vendita dei prodotti. Per questo motivo, sono ora tra le prime 30 aziende MEMS al mondo.
Tra i settori applicativi a valle, l'elettronica di consumo rappresenta il mercato più ampio, principalmente grazie alla rapida crescita di smartphone, dispositivi indossabili e altri mercati negli ultimi anni, nonché al rapido sviluppo di produttori nazionali di dispositivi intelligenti come Huawei, Xiaomi e vivo. Segue l'elettronica automobilistica. L'intelligenza artificiale applicata al settore automobilistico richiede apparecchiature di rilevamento ad alta precisione. Anche le case automobilistiche nazionali a valle, come BYD, NIO e Xiaopeng, sono in rapida crescita. Inoltre, si registrano anche settori applicativi a valle in rapida espansione, come le apparecchiature mediche, l'Industria 4.0 e l'Internet delle cose. Le aziende che operano nella filiera industriale nazionale si stanno sviluppando rapidamente e godono di un buon slancio. Tuttavia, le tecnologie chiave richiedono ancora il supporto estero e le capacità di ricerca e sviluppo indipendenti sono relativamente limitate. Le imprese hanno compreso l'importanza delle capacità di innovazione indipendenti e continuano a impegnarsi in tal senso.
4. I flussi di capitale verso l'industria MEMS sono aumentati in modo significativo
Poiché l'industria MEMS è alla base dello sviluppo scientifico e tecnologico della nuova era e gode di un forte sostegno politico, gli investimenti e i finanziamenti nel settore MEMS cinese sono aumentati di anno in anno, sia in termini quantitativi che economici. A giudicare dall'ammontare, gli investimenti nel 2019 sono stati circa il doppio rispetto al 2018. Nonostante il generale rallentamento degli investimenti nel mercato primario, l'entusiasmo per gli investimenti nel settore MEMS è rimasto immutato.
Dal punto di vista della suddivisione in settori, i quattro ambiti di MEMS+AI, MEMS a radiofrequenza, MEMS optoelettronici e MEMS biologici presentano il maggior numero e volume di investimenti. Il notevole aumento del numero e dell'ammontare degli investimenti indica che il mercato dei capitali sta prestando sempre maggiore attenzione al settore dei MEMS. In termini di distribuzione geografica, Pechino, Guangdong, Shanghai, Zhejiang e Jiangsu si classificano al primo posto per numero di investimenti.
Figura 16 Situazione degli investimenti e dei finanziamenti nel settore MEMS in Cina dal 2017 al 2019
Fonte: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research Figura 17 Importi degli investimenti e dei finanziamenti nei segmenti dell'industria MEMS in Cina nel 2019
Fonte: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research La progettazione e la fonderia in Cina necessitano di essere rafforzate, mentre l'imballaggio e i test sono competitivi.
Le aziende di progettazione di chip a monte si concentrano sulla progettazione di chip MEMS e sulle relative strutture di prodotto. Una volta completata la progettazione, la affidano a fabbriche di wafer di terze parti per la produzione dei chip MEMS. Dopo l'incapsulamento e il collaudo, questi possono essere spediti ai clienti nei settori dell'elettronica di consumo, dell'automotive, del medicale, del controllo industriale e in altri campi applicativi. Attualmente, i processi di produzione di MEMS delle aziende nazionali si concentrano principalmente sulla gamma 0.25-1 micron. Il processo di produzione non rappresenta un vincolo per la catena industriale. La funzionalità e la struttura sono relativamente più importanti.
Figura 18 Catena industriale dei MEMS
Fonte: Guotai Junan Securities Research Esistono due modalità principali di produzione midstream: Fabless e IDM. Il modello Fabless è attualmente il modello di produzione dominante ed è un modello di divisione del lavoro verticale orientato alla progettazione. L'azienda si occupa principalmente della progettazione e della vendita di prodotti MEMS, esternalizzando la produzione, il collaudo, il confezionamento e altre fasi. Tra le aziende tipiche si annoverano Knowles, HP, Canon, ecc.
Figura 19: Sviluppo a valle della catena industriale dei MEMS
Fonte: Yole Development, Guotai Junan Securities Research I produttori a valle possono essere classificati principalmente in due categorie: la prima comprende i produttori che forniscono soluzioni, offrendo prodotti con un supporto flessibile e personalizzato in base alle esigenze a valle, per poi venderli ai produttori di terminali che li utilizzano tramite un semplice debug del software; la seconda comprende i produttori che forniscono prodotti terminali, generalmente focalizzati su settori specifici, ma che presentano costi di ricerca e sviluppo più elevati e cicli di ricerca e sviluppo più lunghi. La prima tipologia di produttori è più adatta ai prodotti destinati al mercato di massa, mentre la seconda è più indicata per prodotti in settori specializzati.
Figura 20 Struttura applicativa del mercato MEMS in Cina nel 2019 (%)
Fonte: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research Opportunità di sviluppo e sfide coesistono per le aziende nazionali produttrici di sensori MEMS.
I fornitori a monte della filiera MEMS forniscono principalmente materie prime, soprattutto a base di silicio. I materiali utilizzati nei MEMS sono sostanzialmente gli stessi dei semiconduttori tradizionali. Il mercato di fornitura è maturo e la concorrenza è agguerrita, creando un mercato favorevole agli acquirenti. Quando i fornitori di sensori MEMS si trovano a fronteggiare grandi fonderie e gruppi di clienti, questi produttori, forti della loro influenza sul mercato, richiedono ai fornitori materie prime a prezzi più bassi. Tuttavia, negli ultimi due anni, a causa dell'aumento dei prezzi delle materie prime e della limitazione della capacità produttiva di wafer, la filiera dei wafer MEMS si è ristretta. I prodotti convenzionali da 6 e 8 pollici sono generalmente esauriti e il potere contrattuale dei fornitori è aumentato. È evidente che il potere contrattuale dei fornitori è fortemente influenzato dall'offerta di mercato.
2. Gli acquirenti hanno un elevato potere contrattuale
Le aziende produttrici di MEMS hanno intensificato i loro sforzi nella ricerca scientifica e migliorato la loro competitività di base, con conseguente rapido sviluppo tecnologico, accelerazione dell'aggiornamento dei prodotti e rapida riduzione dei prezzi. Il rapido sviluppo dell'Internet delle cose e l'accelerata evoluzione del mercato dell'elettronica di consumo hanno spinto molte aziende ad entrare nel mercato, rendendo la concorrenza sempre più agguerrita. Ciò ha gradualmente ridotto i prezzi nel mercato dei dispositivi finali, costringendo produttori e sviluppatori a ridurre i prezzi di vendita. Allo stesso tempo, l'espansione del mercato dei dispositivi finali ha aumentato il numero di venditori e rafforzato il potere contrattuale degli acquirenti. Inoltre, poiché la maggior parte delle aziende nazionali è specializzata in prodotti di fascia medio-bassa, si trova ad affrontare un elevato numero di concorrenti e deve mantenere la propria quota di mercato attraverso guerre di prezzo. Di conseguenza, il potere contrattuale degli acquirenti risulta relativamente alto.
3. È difficile per i nuovi operatori competere nei settori esistenti
Il settore dei sensori MEMS presenta notevoli ostacoli. Il primo è di natura finanziaria. A causa della natura non standardizzata dei prodotti, le aziende produttrici di MEMS non possono supportare un determinato prodotto attraverso un unico processo. Oltre all'utilizzo di materiali al silicio, non esistono componenti di base comuni, il che significa che ogni prodotto MEMS richiede un processo diverso. Un'azienda spesso deve occuparsi contemporaneamente di progettazione e sviluppo, prototipazione, produzione, test di qualità e altre fasi per più prodotti, il che richiede ingenti investimenti di capitale. In secondo luogo, vi sono ostacoli tecnici. La progettazione dei MEMS richiede l'intersezione di diverse discipline, rendendo la progettazione complessa. Durante la lavorazione, ogni tipo di prodotto richiede tecniche di lavorazione diverse e ogni processo richiede fasi di sviluppo e ottimizzazione. Allo stesso tempo, a causa della mancanza di esperienza dei nuovi entranti, è difficile soddisfare i requisiti di precisione e qualità della lavorazione, il che rende il processo complesso. Infine, vi è la barriera del talento. A causa della loro scarsa reputazione e della difficoltà nell'attrarre talenti, le nuove aziende faticano a superare le aziende già consolidate in termini di capacità di innovazione e competitività di base. Tuttavia, con il continuo sviluppo di nuove tecnologie, l'apertura di segmenti di mercato e applicazioni, il divario iniziale tra tutte le imprese in questi settori non è elevato, offrendo ad alcuni nuovi operatori opportunità di sviluppo.
4. La concorrenza tra i concorrenti esistenti è agguerrita
Attualmente, le aziende americane detengono metà della quota di mercato nazionale dei MEMS. Insieme alle aziende europee e giapponesi, società straniere come Broadcom, Bosch, STMicroelectronics e Texas Instruments occupano la stragrande maggioranza del mercato interno. A giudicare dalle principali società quotate, solo due aziende nazionali di sensori hanno un fatturato annuo superiore a 10 miliardi. Ciò è strettamente legato al ritardo nello sviluppo e alla forte concorrenza nel settore dei sensori a livello nazionale. La capacità produttiva interna del mio paese è insufficiente, soprattutto per quanto riguarda i prodotti di fascia alta, quasi interamente importati, e l'80% dei chip proviene dall'estero; le quote rimanenti sono concentrate nelle mani di poche società quotate, come Goertek Acoustics, Crystal Optoelectronics, Hanwei Electronics, Silan Micro e Jinlong Electromechanical. Cinque aziende detengono oltre il 40% del mercato nazionale dei MEMS; il 70% delle aziende nazionali di MEMS sono piccole e medie imprese e i loro prodotti sono principalmente concentrati nella fascia medio-bassa. In generale, la situazione attuale delle imprese cinesi è caratterizzata da una forte concorrenza nel segmento dei prodotti di fascia medio-bassa, mentre non sono competitive nel segmento dei prodotti di fascia alta.
5.Al momento non sussiste praticamente alcuna minaccia di prodotti sostitutivi.
I sensori MEMS rappresentano un'alternativa ai sensori tradizionali. Rispetto a questi ultimi, offrono i seguenti vantaggi: miniaturizzazione, leggerezza e basso consumo energetico. I dispositivi MEMS sono di dimensioni ridotte e, in genere, le dimensioni di un singolo sensore MEMS si misurano in millimetri o addirittura in micron. Allo stesso tempo, i componenti meccanici miniaturizzati presentano i vantaggi di una bassa inerzia, un'elevata frequenza di risonanza e un breve tempo di risposta.
Inoltre, i sensori MEMS sono più adatti alla produzione di massa, il che può ridurre notevolmente il costo di produzione di un singolo MEMS. Grazie all'integrazione dei processi, un singolo MEMS spesso non solo racchiude il sensore meccanico, ma integra anche altri chip per facilitare il controllo del chip MEMS stesso. I sensori intelligenti dispongono di funzioni di elaborazione delle informazioni e vari errori possono essere corretti tramite software, il che migliora notevolmente la precisione del sensore, l'affidabilità del sensore e le prestazioni anti-interferenza dell'intero sistema. A parità di requisiti di precisione, i sensori intelligenti multifunzionali sono significativamente più convenienti rispetto ai sensori ordinari con una singola funzione e consentono la misurazione multi-sensore di molteplici parametri complessivi. Sulla base dei vantaggi sopra descritti, la minaccia di sostituti per i sensori MEMS è molto bassa.
Analisi del panorama competitivo e dei fattori chiave di successo (KSF).
Un tempo, l'industria dei MEMS era dominata da Stati Uniti, Unione Europea e Giappone, ognuno con i propri punti di forza. Gli Stati Uniti, grazie alla loro potenza militare a supporto del settore civile, sfruttano la sinergia tra forze armate, governo, industria, università e ricerca, e vantano un vantaggio competitivo nella tecnologia MEMS a 360 gradi. Il Giappone, invece, eccelle nei MEMS per l'elettronica automobilistica e per la robotica. Tra i primi 10 produttori mondiali di MEMS, il numero di aziende giapponesi è paragonabile a quello degli Stati Uniti, sebbene le dimensioni delle imprese siano leggermente inferiori. L'Unione Europea detiene un'importante quota di mercato nei MEMS per l'elettronica automobilistica e per l'elettronica di consumo, e conta oltre 100 istituti di ricerca e sviluppo e produzione di chip MEMS.
Il mercato cinese dei MEMS è da tempo dominato da produttori stranieri, relativamente maturi in tutti gli aspetti della tecnologia MEMS e con evidenti vantaggi in termini di durata e precisione dei prodotti. Nel 2019, i primi dieci produttori nel mercato cinese dei MEMS erano Broadcom, Bosch, STMicroelectronics, Texas Instruments, QORVO, HP, Knowles, NXP, Goertek e TDK, di cui il 54% era rappresentato da aziende statunitensi. L'azienda cinese Goertek è riuscita a entrare nella top ten, registrando un aumento del fatturato del 36% su base annua nel 2019, superando di gran lunga le altre aziende leader del settore; AAC Technology si è classificata al 22° posto, con un aumento del fatturato dell'11% su base annua, anch'esso superiore alla media del settore.
Figura 21 Struttura dei produttori del mercato MEMS cinese nel 2019
Fonte: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research Attualmente, il mercato nazionale dei sensori MEMS non è particolarmente ampio. Fatta eccezione per Goertek e AAC, che vantano un fatturato annuo superiore a 100 milioni di dollari, i produttori locali di sensori MEMS come MEMSIC Semiconductor, Mattel Technology e Core Microelectronics hanno tutti un fatturato annuo inferiore a 60 milioni di dollari, e la dimensione complessiva del mercato è relativamente ridotta. Inoltre, i produttori nazionali si concentrano su categorie di prodotto piuttosto limitate, con la maggior parte delle linee di prodotto che comprendono un solo prodotto. La maggior parte di essi sono fornitori di componenti e le loro capacità di offrire soluzioni complete sono scarse. I produttori stranieri, come i colossi internazionali Invensense e Infineon, offrono da 2 a 3 linee di prodotto, mentre Bosch, Denso, STMicroelectronics e altri produttori di sensori MEMS ne offrono più di 4, garantendo così soluzioni integrate. Al contrario, per i piccoli fornitori è difficile raggiungere la produzione di massa in tempi brevi. Di conseguenza, la quota di mercato dei principali fornitori rimane relativamente stabile e la concentrazione del mercato è elevata.
2. Analisi KSF delle imprese nazionali
Innanzitutto, le capacità di ricerca e sviluppo dell'azienda sono fondamentali per le innovazioni di sostituzione a livello nazionale. Attualmente, la ricerca e sviluppo sui MEMS in Cina è condotta principalmente da istituti di ricerca e università, mentre le capacità di ricerca e sviluppo delle imprese sono relativamente limitate. Poiché l'industria dei MEMS è alla base delle nuove tecnologie, prodotti innovativi o miglioramenti sostanziali sono elementi cruciali per affermarsi sul mercato. Pertanto, le aziende innovative con una propria competitività di base meritano attenzione. Ad esempio, Goertek è un'azienda leader nel settore dei micromicrofoni; il sensore accelerometro della filiale Suzhou Gutech è al primo posto nelle vendite nazionali; il sensore di gas di Weisheng Technology, una filiale di Hanwei Electronics, ha ottenuto risultati parziali e può essere applicato a prodotti per il rilevamento di gas, dispositivi indossabili intelligenti, ecc.
In secondo luogo, la capacità delle imprese di collaborare stabilmente con i produttori a valle è fondamentale per l'iterazione continua del prodotto. La domanda interna è enorme. I produttori nazionali di eccellenza godono di vantaggi intrinseci nella collaborazione con le grandi imprese nazionali. Tuttavia, i produttori nazionali operano fondamentalmente in un formato fabless. Rispetto alle aziende IDM (Integrated Design Manufacturer), la catena di fornitura e di vendita non è perfetta e la mancanza di produttori a monte e a valle stabili rappresenta un problema importante. Pertanto, anche le aziende con catene industriali complete e una collaborazione stabile con grandi aziende a valle, così come le aziende con una lunga storia e sistemi completi, meritano attenzione. Inoltre, le capacità di progettazione e fornitura di chip sono fondamentali affinché i sensori MEMS possano affrontare le iterazioni e le innovazioni tecnologiche. Pertanto, i produttori nazionali di semiconduttori che si concentrano sulla ricerca e sviluppo e sulla progettazione nel settore MEMS hanno ampie opportunità di mercato per la sostituzione delle importazioni e l'innovazione.
Infine, un solido supporto finanziario da parte di un'azienda è uno dei fattori trainanti per una rapida crescita. Poiché le aziende MEMS investono ingenti somme nella fase iniziale di sviluppo, è difficile generare profitti e necessitano di maggiori fondi, talenti e altre risorse per lo sviluppo. Le aziende che godono del supporto di grandi imprese o di una solida base di investimenti possono crescere più rapidamente.
Tabella 2 Società non quotate nel settore MEMS


Principali conclusioni
Seconda conclusione principale:Le condizioni favorevoli allo sviluppo del settore dei sensori MEMS sono ottime, grazie al supporto politico, alla crescita della domanda, all'abbondanza di offerta, all'attenzione dei capitali e all'evoluzione tecnologica. Tuttavia, vi è ancora margine di miglioramento a livello di processo lungo tutta la catena produttiva. Considerando che, sebbene i leader internazionali abbiano margini di profitto lordo superiori a quelli dei produttori nazionali, i loro prodotti hanno prezzi più elevati, le aziende nazionali godono di un certo margine di crescita. Allo stesso tempo, data la natura personalizzabile dei MEMS, si prevede che alcune aziende nazionali raggiungeranno importanti traguardi tecnologici in nuovi segmenti di mercato.
Terza conclusione principale:Rispetto alle aziende dei paesi sviluppati, i produttori nazionali si sono sviluppati più tardi e detengono una quota di mercato inferiore. La maggior parte del mercato è occupata da produttori americani, giapponesi e tedeschi. I vantaggi locali risiedono principalmente nelle applicazioni a valle, nell'innovazione dei modelli e nella comprensione delle diverse esigenze del mercato. Negli ultimi anni, con l'implementazione di applicazioni di sensori per impronte digitali, immagini e suoni, si prevede che le aziende con innovazione di prodotto e una presenza a lungo termine otterranno maggiori opportunità di crescita, e si prevede che emergeranno aziende di alta qualità in vari settori. Si consiglia di prestare attenzione alle opportunità di investimento nel mercato primario di aziende come Mattel Electronics, Shendi Semiconductor, Kunshan Shuangqiao, Minghao Sensing, Nengxun High Energy, Juge Electronics, Wuxi Haoda, Mindray e Zhiwei Sensing.
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