Questo documento presenta principalmente l'industria dei sensori MEMS in Cina, discute le difficoltà e i punti chiave della sostituzione dei MEMS in Cina e fornisce conclusioni e soluzioni.Questo articolo contiene molte idee che vale la pena leggere. In particolare, si sottolinea che la capacità di ricerca e sviluppo delle imprese è la chiave per sfondare la sostituzione nazionale. La cooperazione stabile tra imprese e produttori a valle è la chiave per la continua iterazione del prodotto. Il forte riconoscimento del capitale è anche una delle forze trainanti per il rapido sviluppo dell'azienda.

MEMS, abbreviazione di Micro Electro Mechanical System, è un sistema che integra microcircuiti e micromacchine su un chip in base ai requisiti funzionali.

MEMS si basa sulla fotolitografia, sulla corrosione e su altre tecnologie tradizionali dei semiconduttori, integrate con lavorazioni meccaniche di ultraprecisione e combinate con la meccanica, la chimica, l'ottica e le conoscenze e i fondamenti tecnici di altre discipline, in modo che un MEMS millimetrato o micronico abbia caratteristiche meccaniche, chimiche accurate e complete , caratteristiche ottiche e altre della struttura.

I prodotti MEMS possono essere principalmente suddivisi in sensori MEMS e attuatori MEMS, in cui i sensori vengono utilizzati per rilevare e rilevare fenomeni e segnali fisici, chimici, biologici e di altro tipo e gli attuatori vengono utilizzati per ottenere movimento meccanico, forza e coppia e altri comportamenti dei dispositivi.

FICO. 1 sensore MEMS e micromagnificazione locale

Fonte: Sadie Advisors

Il sensore MEMS è un micro sensore prodotto con tecnologia microelettronica e micromeccanica. Esiste un'ampia varietà di prodotti MEMS e sono i prodotti MEMS più utilizzati. Attraverso i componenti del microsensore e le unità di trasmissione, il segnale di ingresso viene convertito ed esportato in un altro segnale monitorato.

Rispetto ai sensori prodotti con la tecnologia tradizionale, ha le caratteristiche di dimensioni ridotte, leggerezza, basso costo, basso consumo energetico, alta affidabilità, adatto alla produzione di massa, facile integrazione e realizzazione intelligente.

I sensori MEMS sono ampiamente utilizzati

Essendo un dispositivo chiave per l'acquisizione e l'interazione delle informazioni, i MEMS svolgono un ruolo importante nel promuovere la miniaturizzazione dei sistemi meccanici. I sensori MEMS sono stati ampiamente utilizzati nell'elettronica automobilistica, nell'elettronica di consumo, nell'aerospaziale, nella biomedicina, nell'industria e in altri campi.

L'elettronica di consumo e l'automotive sono le principali applicazioni dei MEMS. Dal punto di vista della struttura del mercato globale dei MEMS nel 2019, l’elettronica di consumo è il principale campo di applicazione, rappresentando quasi il 60%; L'automotive è la seconda area di applicazione più grande, con una quota pari a circa il 19%. In termini di struttura del mercato MEMS in Cina nel 2019, reti e comunicazioni, computer ed elettronica di consumo rappresentavano insieme il 50%, mentre il settore automobilistico rappresentava il 29%.

Con l’ulteriore miglioramento del tasso di penetrazione dei veicoli a nuova energia e lo sviluppo dell’Internet delle cose, nel 2019, rete e comunicazione, l’elettronica automobilistica ha rappresentato oltre la metà delle applicazioni del mercato MEMS. Con l’arrivo del 5G e della rete intelligente, il tasso di penetrazione dei MEMS continuerà a migliorare e si prevede che lo spazio di mercato nei campi sopra indicati sarà ulteriormente aperto.

4 gennaio 2019年全球MEMS市场结构

Fonte: Yole Development, Guotai Junan Securities Research

Storia dello sviluppo del sensore MEMS

La prima fase, dal 1990 al 2000, ha visto il crescente utilizzo di sensori MEMS nell'elettronica automobilistica e in applicazioni quali airbag, pressione dei freni e sistemi di monitoraggio della pressione dei pneumatici. Questa crescente domanda ha portato aziende in Europa, Giappone e Stati Uniti a sviluppare e produrre in serie sensori MEMS da utilizzare attorno alle automobili;

La seconda fase, dal 2000 al 2010, è stata guidata dalla rapida crescita dell’elettronica di consumo. L'elettronica di consumo come telefoni cellulari, tablet e laptop richiede che i prodotti con sensori MEMS abbiano dimensioni più piccole e prestazioni di consumo energetico inferiori;

La terza fase va dal 2010 al 2020. Con il rapido sviluppo del settore dell’Internet delle cose, l’industria dei sensori MEMS ha un enorme spazio di sviluppo. Oltre agli smartphone, ai tablet e ad altri dispositivi elettronici di consumo, i sensori MEMS saranno ampiamente utilizzati in AR/VR, orologi intelligenti, guida intelligente, logistica intelligente, assistenza medica intelligente e altri campi.

La quarta fase è dal 2020. Con lo sviluppo della guida autonoma, del 5G e la popolarità dell'Internet delle cose, lo spazio di sviluppo dei MEMS viene ulteriormente ampliato e le prestazioni dei prodotti con sensori MEMS vengono migliorate per soddisfare le esigenze dei più piccoli e inferiori. consumo energetico e prestazioni più elevate.

图6 MEMS传感器的发展阶段资料来源：爱集微 ，国泰君安证券研究
Il settore è appena entrato nella fase di crescita

Dal punto di vista delle dimensioni del mercato, secondo le statistiche e le previsioni di Yole, la dimensione globale del mercato MEMS nel 2019 è stata di 11.5 miliardi di DOLLARI. La crescita del mercato è rallentata nel 2020 a causa del COVID-19, e il mercato si riprenderà a partire dal 2021 e si prevede che raggiungerà quasi 17.7 miliardi di dollari entro il 2025. Il cagR per il 2019-2025 è del 7.4%.

Nel contesto del rapido sviluppo dell'elettronica di consumo, dell'elettronica automobilistica e dell'industria in Cina, la Cina è il paese con la dimensione del mercato MEMS in più rapida crescita negli ultimi cinque anni ed è anche il più grande produttore mondiale di prodotti elettronici. I telefoni cellulari e i tablet hanno una domanda molto elevata di prodotti MEMS. Le spedizioni di telefoni cellulari della Cina sono al primo posto nel mondo, e i fornitori di sensori MEMS come sensori ottici e sensori di movimento necessari all'industria della telefonia mobile hanno considerato la Cina come il mercato più importante.

Secondo il think tank cCID, nel 60 la dimensione del mercato cinese ammontava a circa 2019 miliardi di yuan, pari a circa il 54% del mercato globale. Il mercato interno continua a crescere più rapidamente del mercato globale e si stima che la dimensione del mercato MEMS cinese supererà i 100 miliardi di yuan nel 2022.

Figura 7. La scala del mercato globale dei MEMS cresce più rapidamente

Fonte: CCID Advisors, Guotai Junan Securities Research

In termini di struttura del prodotto, i primi cinque segmenti di sensori MEMS al mondo sono RF, pressione, microfono, accelerometro e giroscopio, che rappresentano quasi il 65% del totale. Questo ordine per il mercato cinese è RF, pressione, microfono, inerzia e accelerometro, simile al mercato globale.

Secondo le previsioni di Yole, i segmenti di sensori MEMS da oltre un miliardo di dollari entro il 1 includono RF, combinazione inerziale, impronte digitali a ultrasuoni, pressione, microfono e stampa a getto d'inchiostro.

图9 2019年全球MEMS市场结构（按器件类型）资料来源:Yole Development,国泰君安证券研究

Dal punto di vista dei terminali applicativi, guidati dall’Internet delle cose e dalla sostituzione del 5G dei telefoni cellulari, si prevede che la dimensione del mercato globale dei MEMS consumer crescerà da 6.87 miliardi di dollari nel 2019 a 11.14 miliardi di dollari nel 2025, secondo la previsione di Yole. L'auSi prevede che il mercato dei MEMS per l’automotive crescerà da 2.18 miliardi di dollari nel 2019 a 2.6 miliardi di dollari nel 2025, con un CAGR del 3%, guidato dalla maggiore penetrazione dei veicoli intelligenti. Inoltre, la domanda di mercato è in crescita anche nei settori industriale, medico, delle comunicazioni, della difesa e dell'aviazione.

Dal punto di vista della maturità tecnologica, lo sviluppo della tecnologia MEMS in Cina è ancora agli inizi. In termini di ricerca e sviluppo dei prodotti, sebbene il numero di domande di brevetto in Cina sia al terzo posto nel mondo, la qualità dei brevetti è scarsa e ci sono pochi brevetti fondamentali. Inoltre, le unità che richiedono brevetti sono soprattutto università e istituti di ricerca, che hanno un basso livello di industrializzazione e devono ancora trasformare i risultati ottenuti.

In termini di imballaggio e produzione, in Cina manca l'esperienza OEM e l'affidabilità e la resa dei sensori MEMS prodotti dalle imprese OEM nazionali non possono soddisfare pienamente i requisiti della produzione su larga scala e c'è ancora un certo divario rispetto a applicazione di mercato.

In termini di scala aziendale, la maggior parte delle imprese nazionali sono piccole e medie imprese con fondi insufficienti e scarsa capacità di attrarre talenti, con conseguente debole capacità di ricerca scientifica e difficoltà nell’aprire canali di cooperazione con università e istituti di ricerca.

In termini di dimensioni del business e livello di profitto, esiste ancora un evidente divario tra le imprese nazionali di semiconduttori e le principali imprese straniere. Broadcom, azienda leader a livello internazionale, ha realizzato nel 22.597 un fatturato di 2019 miliardi di dollari USA, corrispondente a un margine di profitto lordo del 55.2% sulle vendite. Nel 2019, STMICROELECTRONICS ha registrato un fatturato di 15.416 miliardi di dollari USA e un margine lordo del 38.7%. Con un fatturato di 14.383 miliardi di dollari nel 2019, Texas Instruments ha operato con un margine lordo superiore al 50% o addirittura superiore al 60% negli ultimi anni.

D’altra parte, nel 2019, Goer Shares, la principale impresa nazionale, ha registrato un fatturato operativo di circa 5.068 miliardi di dollari, con un tasso di profitto lordo solo del 15.43%. Le imprese nazionali e i giganti stranieri contrastano, la dimensione dei ricavi e la redditività presentano ancora un grande divario.

图12 部分MEMS上市公司历史毛利率（%）资料来源：Eolico, 国泰君安证券研究

Dal punto di vista del numero di concorrenti, esistono molti tipi e produttori di sensori MEMSrs. Nel 2019, il mercato MEMS cinese è dominato principalmente da produttori stranieri, con Broadcom e Bosch in testa, mentre altri importanti concorrenti includono STMICROELECTRONICS, Texas Instruments, Qorvo, ecc.

I produttori americani rappresentano più della metà, mentre i produttori europei, americani e giapponesi sono relativamente sviluppati nel campo dei chip MEMS e della produzione MEMS. Bene anche i concorrenti nazionali. Goer è stata classificata per la prima volta tra i primi 10 produttori mondiali di MEMS volta nel 2019 e Resound Technology si è classificata al 22° posto. Nel settore della fonderia, Si Microelectronics Holdings Silex si è classificata al primo posto. In generale, i concorrenti internazionali presentano evidenti vantaggi, ma le imprese nazionali stanno recuperando terreno a un ritmo accelerato.

Figura 13 Il settore domestico dei sensori MEMS è appena entrato in una fase di crescita

Fonte: Guotai Junan Securities Research

In sintesi, sulla base dell’analisi di cui sopra relativa alle dimensioni del mercato, alla maturità tecnologica, allo stato operativo dell’impresa, al numero di concorrenti e ad altri aspetti, riteniamo che la sostituzione nazionale del settore dei sensori MEMS sia ancora nella fase iniziale di crescita e che le imprese MEMS nazionali siano ancora in fase di crescita. accelerare per raggiungere i giganti del settore. Con lo sviluppo dell’Internet delle cose, dei veicoli intelligenti e della tecnologia 5G, l’industria dei sensori MEMS domestici continuerà a crescere e si prevede che il ritmo della sostituzione domestica accelererà.

I produttori nazionali di MEMS hanno un ampio spazio di sviluppo

1. Le politiche nazionali sostengono fortemente lo sviluppo dell’industria dei sensori MEMS

Il sensore MEMS svolge un ruolo molto importante nella tecnologia moderna, come l'Internet delle cose, la produzione intelligente, la logistica intelligente e così via. La Cina è il più grande mercato di sensori MEMS al mondo e vale la pena prestare attenzione al mercato dei sensori MEMS in Cina in termini di portata e importanza.

Il contesto politico per lo sviluppo dell’industria nazionale dei sensori continua ad essere ottimizzato. Con la vigorosa promozione della "Manufacturing Power Strategy" e del piano d'azione "Internet +", l'importanza della tecnologia dei sensori e dell'industria dei sensori diventerà sempre più evidente. Si può prevedere che in futuro la tecnologia dei sensori avrà la massima priorità nello sviluppo della scienza e della tecnologia in Cina.

1 articolo su MEMS资料来源：国务院, 国家发改委, 工业和信息化部, 国泰君安证券

2. La domanda proveniente dai mercati a valle guida la continua crescita del mercato dell’industria MEMS

Il settore dell’elettronica di consumo è il mercato numero uno per i MEMS, grazie al mercato in crescita di smartphone, dispositivi indossabili e case intelligenti. La Cina, la più grande base di produzione elettronica del mondo, consuma quasi la metà dei dispositivi MEMS mondiali.

La continua crescita delle vendite di prodotti di elettronica di consumo MEMS in Cina, come smartphone e tablet, ha guidato la crescita del settore MEMS, come sensori accelerometri e microfoni. Inoltre, con lo sviluppo della guida intelligente e dei veicoli a nuova energia, il mercato MEMS nell’elettronica automobilistica sta crescendo rapidamente, con una quota di mercato del 17.8% nel 2019, posizionandosi al secondo posto.

Il governo sostiene fortemente il settore 5G e la Cina ha formato un vivace mercato industriale 5G. Gli investitori sono pieni di fiducia e speranza nel mercato 5G, che offre un ampio spazio per la promozione e l’applicazione del 5G.

Il 5G è il fondamento dell’Internet di tutto e ne accelera anche lo sviluppo. L'Internet delle cose è diventato il prossimo "tuyere" atteso da tutti i settori e l'industria globale dell'Internet delle cose si sta sviluppando rapidamente. Il mercato cinese dell'Internet delle cose sta crescendo più rapidamente rispetto al resto del mondo ed è diventato il mercato delle applicazioni Internet delle cose più attivo al mondo. Ccid Consultants prevede che il mercato cinese del 5G continuerà a crescere ad alta velocità.

图14 中国2020-2025年中国5G投资预测资料来源:赛迪顾问,国泰君安证券研究

Nel campo dell’Internet delle cose, il mercato sta guidando la rapida crescita del mercato dei sensori MEMS. I sensori MEMS svolgono un ruolo chiave nel collegare il mondo analogico e quello digitale e la loro consapevolezza e raccolta di dati sull'ambiente circostante ci fornisce una comprensione obiettiva e completa del normale funzionamento di vari dispositivi e sistemi.

Secondo le statistiche della GSMA, il numero di dispositivi IoT a livello globale è aumentato da 2 miliardi nel 2010 a 12 miliardi nel 2019. Beneficiando della commercializzazione del 5G e dello sviluppo del Wi-FI6, il mercato IoT ha un enorme potenziale per il futuro. La GSMA prevede che i dispositivi IoT globali raggiungeranno i 24.6 miliardi entro il 2025, con un tasso di crescita composto del 12.7% dal 2019 al 2025.

Figura 15 Crescita rapida dei dispositivi IoT (unità: miliardi)

Fonte: GSMA, Guotai Junan Securities Research

Nel settore sanitario, il COVID-19 ha portato un enorme disastro al mondo intero, ma ha portato a un’enorme crescita del mercato dei sensori MEMS medici. Che si tratti di termometri elettronici, dispositivi diagnostici o ventilatori, tutti questi dispositivi medici sono collegati a sensori MEMS, portando alla rapida crescita del mercato in queste aree.

Yole prevede che il mercato dei MEMS medici crescerà del 10.6% nel 2020. Inoltre, l'epidemia ha aumentato l'attenzione delle persone alla salute e ha accelerato lo sviluppo del mercato di consumo medicoT. Anche i dispositivi medici indossabili che monitorano costantemente gli indicatori fisici si sono sviluppati rapidamente.

A causa della prevenzione e del controllo dell’epidemia, l’aumento della domanda di servizi senza contatto, consegna di robot, impianti di lavorazione di robot e così via ha indirettamente promosso il rapido sviluppo dell’industria MEMS.

Inoltre, l’abitudine delle persone all’automazione significa che, anche se l’epidemia finisse in futuro, le persone continueranno a fare affidamento su servizi automatizzati e senza pilota BASATI su MEmS, quindi il settore non si ridurrà, ma continuerà a crescere.

3. Lo sviluppo delle imprese nazionali di sensori MEMS deve affrontare alcune sfide tecniche

L'industria cinese dei MEMS è iniziata non molto più tardi rispetto ai paesi stranieri, dalla progettazione, produzione e confezionamento di tre collegamenti, le condizioni tecniche esistenti hanno inizialmente formato una progettazione, elaborazione, confezionamento e test dei MEMS di un sistema drago, per garantire l'ulteriore sviluppo dei MEMS cinesi tecnologia per fornire una piattaforma migliore.

Tuttavia, a causa della frammentazione e del decentramento del potere causati da ragioni storiche, insieme ad una grave mancanza di investimenti, nonostante siano stati raggiunti molti risultati, esiste ancora un grande divario con l’estero in termini di qualità, rapporto prestazioni-prezzo e commercializzazione. .

La ricerca e lo sviluppo della tecnologia MEMS richiedono un investimento di tempo relativamente lungo, la ricerca e lo sviluppo di un sensore richiedono generalmente 6-8 anni e il tempo di test e importazione nella catena industriale richiede generalmente quasi 20 anni. Inoltre, il prezzo del prodotto non è proporzionale all’importanza del prodotto o alla difficoltà di sviluppo, con il risultato che le imprese cinesi MEMS non possono trarre profitto dalla guerra dei prezzi.

Pertanto, le imprese cinesi devono migliorare la capacità di supporto della catena industriale e rafforzare la cooperazione a monte e a valle, esplorare attivamente la scoperta di nuovi materiali e tecnologie di integrazione nei dispositivi MEMS ed esplorare nuove opportunità di mercato.

La ricerca e sviluppo upstream e la progettazione si concentrano su università, istituti di ricerca e piattaforma pilota di ricerca e sviluppo. La tecnologia MEMS coinvolge molti campi come la microelettronica, i macchinari, i materiali, la chimica, la fisica e così via. Il grado di interdisciplinarietà è elevato, la ricerca è difficile, il ciclo di progettazione è lungo e spesso occorrono diversi anni per poter arrivare alla produzione in serie.

Allo stato attuale, l'impresa ha una certa capacità di innovazione, ma la convergenza aziendale è elevata, il posizionamento del prodotto è di fascia media e bassa e la scala dei ricavi complessivi del settore è ridotta. La progettazione MEMS appartiene all'anello ad alto valore aggiunto della catena industriale. I prodotti delle imprese nazionali sono principalmente sensori meccanici, che si collocano nella fascia media e bassa del mercato.

Nella produzione mid-stream, le proprietà dei materiali MEMS di base, come le proprietà meccaniche strutturali e le proprietà chimiche dei materiali, sono i fattori fondamentali per determinare le prestazioni del prodotto. Di conseguenza, i dispositivi MEMS si basano su una varietà di processi e variabili e spesso esiste una pipeline di processi per ciascun prodotto MEMS. I team di ricerca e sviluppo in genere necessitano di anni di miglioramenti e test prima della commercializzazione.

La fonderia MEMS può essere suddivisa in linea di test pilota, fonderia IC e fonderia professionale MEMS.

La linea pilota è composta principalmente da università e istituti di ricerca scientifica, che fungono da piattaforme di ricerca e sviluppo di tecnologie generiche industriali, senza scopo di lucro e con capacità limitata. Il business dei MEMS IC OEM è agli inizi e la sua capacità è relativamente debole. La maggior parte delle imprese di progettazione nazionali di una certa dimensione scelgono OEM stranieri.

Gli OEM professionali passano gradualmente dall'acquisizione all'autocostruzione, ad esempio: alla fine del 2015, il produttore nazionale NVA ha acquisito l'OEM svedese MEMS Silex Microsystems, padroneggiando così la tecnologia OEM MEMS leader a livello mondiale;

La tecnologia di confezionamento deriva principalmente dalla tecnologia di confezionamento di circuiti integrati, ma i prodotti MEMS sono più abbondanti, quindi la tecnologia è più complessa e difficile, con il risultato che la tecnologia di confezionamento è diventata un campo leader per i principali impianti di test di confezionamento di semiconduttori in outsourcing.

Nel processo di confezionamento e produzione, poiché la Cina ha iniziato in ritardo e la capacità e l'accuratezza della produzione di Stati Uniti, Giappone, Germania e altre potenze manifatturiere presentano ancora un certo divario, il sensore MEMS prodotto nella durata e l'accuratezza sono scadenti e il livello di qualità è non uniforme, la competitività del prodotto è bassa. Sebbene gli OEM MEMS nazionali siano in ritardo rispetto ai grandi produttori internazionali, la tecnologia di confezionamento e test è iniziata prima e ha ottenuto buoni risultati ed è diventata competitiva a livello internazionale.

Tra questi, i principali prodotti del microfono MEMS sono Goer Stock e Ruisen Technology. Poiché il loro modello di business prevede l'acquisto della proprietà intellettuale dei prodotti MEMS da produttori di design stranieri e quindi il completamento dei test di imballaggio e delle vendite dei prodotti da soli dopo la produzione OEM, c'è un certo spazio premium e ora sono nel campo MEMS TOP30 globale.

Nel settore delle applicazioni downstream, l'elettronica di consumo rappresenta il mercato più grande, principalmente a causa della rapida crescita degli smartphone, dei dispositivi indossabili e di altri mercati negli ultimi anni e del rapido sviluppo di produttori nazionali di dispositivi intelligenti come le principali aziende tecnologiche cinesi, Xiaomi e Vivo. Il secondo è l'elettronica automobilistica, l'intelligenza automobilistica richiede apparecchiature di rilevamento ad alta precisione, come BYD, NIO, Xiaopeng anche i produttori di automobili nazionali a valle si stanno sviluppando in pieno svolgimento. Inoltre, apparecchiature mediche, industria 4.0, Internet delle cose e altri settori di applicazioni downstream in rapido sviluppo. Le imprese a valle della catena industriale nazionale si stanno sviluppando rapidamente con un buon slancio, ma le loro tecnologie chiave necessitano ancora di sostegno estero e la loro capacità di ricerca e sviluppo indipendente è relativamente scarsa. Le imprese hanno compreso l'importanza della capacità di innovazione indipendente e continuano a compiere sforzi.

4. I flussi di capitale verso l’industria MEMS sono aumentati notevolmente

Poiché l’industria MEMS è il fondamento dello sviluppo della scienza e della tecnologia nella nuova era e il sostegno politico è forte, i casi di investimento e finanziamento dell’industria MEMS in Cina stanno aumentando di anno in anno, sia in termini di quantità che di importo. In termini di importo degli investimenti, nel 2019 l’importo degli investimenti è stato circa il doppio rispetto a quello del 2018. Sebbene gli investimenti nel mercato primario siano stati freddi, gli investimenti nel settore MEMS hanno continuato ad aumentare.

In termini di segmentazione, MEMS+AI, MEMS RF, MEMS fotoelettrici e MEMS biologici hanno il maggior numero di casi di investimento e quantità di denaro. Il significativo aumento del numero e dell’importo degli investimenti indica che il mercato dei capitali sta prestando maggiore attenzione al settore MEMS. In termini di distribuzione geografica, Pechino, Guangdong, Shanghai, Zhejiang e Jiangsu sono in cima alla lista in termini di numero di casi di investimento.

图16 2017-2019年中国MEMS行业投融情况资料来源:赛迪顾问,国泰君安证券研究

Il design cinese e l'OEM devono essere rafforzati e il test chiuso è competitivo

Similmente al settore dei circuiti integrati, la catena industriale MEMS coinvolge principalmente progettazione e sviluppo, produzione e fabbricazione, imballaggio e test e applicazione di sistemi. La parte a monte della catena industriale MEMS comprende la progettazione dei dispositivi MEMS, la ricerca, lo sviluppo e la fornitura di materiali e apparecchiature di produzione, la parte centrale comprende la produzione di dispositivi MEMS e i test sugli imballaggi, mentre la parte a valle utilizza i prodotti MEMS per integrare prodotti elettronici terminali.

Le società di progettazione di chip a monte si concentrano sulla progettazione dei chip MEMS e sulla loro struttura di prodotto. Dopo aver completato la progettazione, si rivolgono a fabbriche di terze parti per produrre chip MEMS. Dopo l'imballaggio e il test, i chip MEMS possono essere spediti ai clienti che operano nel settore dell'elettronica di consumo, automobilistico, medico e delle applicazioni di controllo industriale. Allo stato attuale, i processi di produzione MEMS delle aziende nazionali sono principalmente nell'intervallo 0.25-1 micron. I processi produttivi non sono un fattore vincolante della catena industriale, ma la funzione e la struttura sono relativamente più importanti.

图18 MEMS产业链资料来源：国泰君安证券研究

Esistono due modalità di produzione midstream: Fables e IDM. La modalità Fable è attualmente la modalità di produzione principale. Si tratta di una divisione verticale del lavoro basata sulla progettazione. Le imprese sono principalmente responsabili della progettazione e della vendita di prodotti MEMS e esternalizzano la produzione, i test, l'imballaggio e altri aspetti. La modalità IDM è la modalità di produzione di dispositivi integrati, che attualmente è anche la principale modalità di business delle grandi fabbriche internazionali. I tipici produttori IDM sono Bosch, Samsung, TI, Toshiba, ST e così via.

图19：MEMS产业链下游发展情况资料来源:Yole Development,国泰君安证券研究

I produttori a valle possono essere classificati in due tipologie: uno è un fornitore di soluzioni che fornisce prodotti flessibili personalizzati in base ai requisiti a valle e poi li vende ai produttori di terminali per l'utilizzo tramite un semplice debugging del software. In secondo luogo, i produttori che forniscono prodotti terminali generalmente si concentrano su settori specifici, ma i costi di ricerca e sviluppo sono elevati e il ciclo di ricerca e sviluppo è lungo. Il primo tipo di produttore è più adatto ai prodotti del mercato di consumo di massa, mentre il secondo tipo di produttore è più adatto ai prodotti del settore specializzato.

图20 2019年中国MEMS市场应用结构（%）资料来源:赛迪顾问,国泰君安证券研究

Le opportunità e le sfide per lo sviluppo delle imprese di sensori MEMS domestici coesistono

1. I fornitori hanno un potere contrattuale mediocre

I fornitori a monte di MEMS forniscono principalmente materie prime, principalmente materiali a base di silicio. I materiali MEMS e i materiali semiconduttori tradizionali sono sostanzialmente gli stessi, il mercato dell'offerta è maturo, la concorrenza è più feroce, la formazione di un mercato dell'acquirente. Quando i fornitori di sensori MEMS si trovano ad affrontare grandi clienti OEM e clienti OEM, questi clienti OEM fanno affidamento su un forte potere di mercato e richiedono materie prime a prezzi inferiori dai fornitori. Tuttavia, negli ultimi due anni, a causa dell’aumento dei prezzi delle materie prime e della limitazione della capacità di produzione dei wafer, il collegamento dei MEMS ai wafer è stato limitato. I prodotti convenzionali da 6 e 8 pollici sono generalmente esauriti e il potere contrattuale dei fornitori è aumentato. Si può vedere che il potere contrattuale dei fornitori è fortemente influenzato dall’offerta di mercato.

2. Gli acquirenti hanno un elevato potere contrattuale

Le imprese MEMS aumentano gli sforzi di ricerca scientifica, migliorano la rispettiva competitività di base, in modo che il rapido sviluppo della tecnologia, l'aggiornamento dei prodotti accelerino e la riduzione dei prezzi.

Con il rapido sviluppo dell’Internet delle cose e l’accelerato potenziamento del mercato dell’elettronica di consumo, molte aziende sono entrate nel mercato e la concorrenza è diventata sempre più agguerrita. Ciò fa sì che i prezzi del mercato al consumo finale si riducano gradualmente, i produttori, le attività di ricerca e sviluppo riducano il prezzo; Allo stesso tempo, l’espansione del mercato del consumo finale migliora il volume dei venditori finali e il potere contrattuale degli acquirenti.

Inoltre, poiché la maggior parte delle imprese nazionali è brava nei prodotti di fascia bassa, devono anche affrontare un gran numero di concorrenti, quindi devono garantire la quota di mercato attraverso la guerra dei prezzi. Si può vedere che il potere contrattuale degli acquirenti è elevato.

3. È difficile per i nuovi operatori competere nei settori esistenti

Le barriere del settore dei sensori MEMS sono elevate. Innanzitutto ci sono le barriere finanziarie. A causa delle caratteristiche non standardizzate dei prodotti, le imprese MEMS non possono supportare un determinato prodotto attraverso un unico processo. Oltre all'utilizzo di materiali in silicio, non esiste un componente di base comune, il che significa che ogni prodotto MEMS necessita di un processo diverso.

Tuttavia, un'impresa spesso ha bisogno di eseguire progettazione e sviluppo, elaborazione e produzione di prova, test di qualità e altre fasi di più prodotti contemporaneamente, e richiede un ingente investimento di capitale. In secondo luogo, le barriere tecniche, la progettazione dei MEMS devono incrociare le discipline, la progettazione è difficile. Nel processo di elaborazione, ogni tipo di prodotto necessita di una tecnologia di elaborazione diversa e ogni processo necessita delle fasi di sviluppo e ottimizzazione del processo. Allo stesso tempo, a causa della mancanza di esperienza in nuove imprese, è difficile soddisfare l'accuratezza e la qualità della lavorazione e la lavorazione è difficile.

Infine, c’è la barriera del talento. A causa della scarsa popolarità delle nuove imprese e della loro debole capacità di attrarre talenti, è difficile per loro superare le imprese esistenti in termini di capacità di innovazione e competitività di base. Tuttavia, con il continuo sviluppo di nuove tecnologie e l’apertura di segmenti di mercato e applicazioni, esiste un piccolo divario tra tutte le imprese in questi settori, che offre ad alcune nuove imprese opportunità di sviluppo.

4. La concorrenza da parte dei concorrenti esistenti è accanita

Attualmente, le aziende americane rappresentano la metà della quota di mercato MEMS nazionale, oltre alle aziende europee e giapponesi, mentre aziende straniere come Broadcom, Bosch, STMICROELECTRONICS e Texas Instruments occupano la maggior parte del mercato interno. Dal punto di vista delle principali imprese quotate, ci sono solo 2 imprese di sensori nazionali con oltre 10 miliardi di ricavi, il che è legato allo sviluppo tardivo e alla concorrenza delle imprese di sensori nazionali.

La capacità di approvvigionamento interno della Cina è insufficiente, soprattutto i prodotti di fascia alta si affidano quasi tutti a forniture importate, l'80% dei chip dipende da paesi stranieri; La quota rimanente è concentrata solo nelle mani di poche società quotate, come Goeracoustics, Crystal Optoelectronics, Hanwei Electronics, Shilanwei e Jinlong Electromechanical. 5 società occupano oltre il 40% del mercato MEMS nazionale; Il 70% delle imprese MEMS nazionali sono piccole e medie imprese e i loro prodotti sono concentrati principalmente nella fascia media e bassa. In generale, la situazione attuale delle imprese cinesi è che i prodotti di fascia media e bassa competono ferocemente, mentre non c’è competitività nella concorrenza dei prodotti di fascia alta.

5. C'è poca minaccia sostitutiva

Il sensore MEMS sostituisce i sensori tradizionali. Rispetto ai sensori tradizionali, il sensore MEMS presenta i seguenti vantaggi: miniaturizzazione, leggerezza e basso consumo energetico. I dispositivi MEMS sono di piccole dimensioni. Generalmente, la dimensione di un singolo sensore MEMS viene misurata in millimetri o addirittura micron. Allo stesso tempo, i componenti meccanici dopo la miniaturizzazione presentano i vantaggi di piccola inerzia, elevata frequenza di risonanza, tempi di risposta brevi e così via.

Inoltre, i sensori MEMS sono più adatti alla produzione di massa, il che può ridurre notevolmente i costi di produzione dei singoli MEMS. Integrazione dell'elaborazione, un singolo MEMS è spesso nella confezione di sensori meccanici, ma è anche integrato con altri chip, comodo controllo del chip MEMS.

Il sensore intelligente ha una funzione di elaborazione delle informazioni, attraverso il software può correggere tutti i tipi di errori, migliorare notevolmente la precisione del sensore, migliorare l'affidabilità del sensore, migliorare le parti anti-interferenza dell'intero sistema. Richiedendo la stessa precisione, il sensore intelligente multifunzionale ha migliorato significativamente il rapporto costi-prestazioni rispetto al sensore ordinario con una singola funzione, e il sensore intelligente multifunzionale può realizzare la misurazione di più parametri completi tramite più sensori. Insieme a questi vantaggi, le alternative ai sensori MEMS rappresentano una minaccia minima.

Modello di concorrenza e analisi KSF

Il mercato cinese dei MEMS è stato a lungo dominato da produttori stranieri, che sono maturi in tutti gli aspetti della tecnologia MEMS e presentano evidenti vantaggi in termini di durata e precisione del prodotto.

Nel 2019, Broadcom, Bosch, STMICROELECTRONICS, Texas Instruments, QORVO, HP, Lou, NXP, Goel e TDK si sono classificati tra i primi 10 FORNITORI nel mercato MEMS cinese, di cui le società americane rappresentavano il 54%. La società cinese Goer è entrata nella top 10 e i ricavi MEMS sono cresciuti del 36% su base annua nel 2019, superando di gran lunga le altre aziende leader del settore. Resound è al 22° posto, con una crescita dei ricavi dell'11% su base annua, anch'essa superiore a quella del settore nel suo insieme.

Figura 21. Struttura dei fornitori del mercato MEMS in Cina nel 2019

Fonte: CCID Advisors, Guotai Junan Securities Research

Al momento, la scala complessiva dei produttori di sensori MEMS nazionali non è ampia. Oltre al fatturato annuo di oltre 100 milioni di dollari per Goer e Resound, il fatturato annuo dei produttori locali di sensori MEMS come Micron semiconductor, Mattel Technology, Microchip Microchip è inferiore a 60 milioni di dollari e la scala complessiva è ridotta.

Inoltre, i produttori nazionali gestiscono una categoria di prodotti relativamente unica, la maggior parte delle linee di prodotti sono una, la maggior parte di essi sono fornitori di componenti e la capacità di fornitura di soluzioni è scarsa. I giganti internazionali Invensense, Infineon e altri produttori stranieri hanno da 2 a 3 linee di prodotti, mentre Bosch, Denso, STMICROELECTRONICS e altre linee di prodotti MEMS ne hanno più di 4 e hanno la capacità di fornire soluzioni integrate. Al contrario, è difficile per i piccoli fornitori raggiungere la produzione di massa in un breve periodo di tempo, quindi la quota di mercato dei principali grandi fornitori è relativamente stabile e la concentrazione del mercato è elevata.

2. Analisi KSF delle imprese nazionali

Innanzitutto, la capacità di ricerca e sviluppo delle imprese è il fulcro della svolta alternativa nazionale. Al momento, la RICERCA nazionale e lo sviluppo dei MEMS si svolgono principalmente negli istituti di ricerca e nelle università, e la capacità di ricerca e sviluppo delle imprese è relativamente scarsa. E il settore MEMS, in quanto fondamento della nuova tecnologia, dispone di nuovi prodotti rivoluzionari o di grandi miglioramenti che rappresentano un modo importante per prendere piede nel mercato. Pertanto, le imprese innovative e con una propria competitività di base sono degne di attenzione.

Ad esempio, Goer è un'azienda leader nel campo dei micromicrofoni; Il sensore accelerometro della filiale Suzhou Gootechnetium è al primo posto nelle vendite nazionali. Il sensore di gas di Weisheng Technology, una filiale di Hanway Electronics, ha raggiunto i risultati iniziali e può essere applicato a prodotti per il rilevamento di gas e dispositivi indossabili intelligenti.

In secondo luogo, la cooperazione stabile tra imprese e produttori a valle è la chiave per una continua iterazione del prodotto. La domanda interna è enorme, gli eccellenti produttori nazionali che cooperano con le grandi imprese nazionali hanno un vantaggio congenito, ma ai produttori nazionali viene data priorità alla forma base di Fables, rispetto alle imprese IDM, la catena di fornitura e la catena di distribuzione non sono perfette, non c'è stabilità, a valle i fornitori sono un grosso problema, quindi l'intera catena industriale e le grandi imprese a valle con una cooperazione stabile, Oltre alla lunga esistenza, merita attenzione anche il sistema di integrità dell'impresa.

Inoltre, la progettazione dei chip e la capacità di fornitura costituiscono la base affinché i sensori MEMS possano far fronte all'iterazione e all'innovazione tecnologica. Pertanto, i produttori nazionali di semiconduttori che si concentrano sulla progettazione e ricerca sui MEMS hanno ampie opportunità di mercato per la sostituzione e l’innovazione delle importazioni.

Infine, le imprese dispongono di un forte sostegno di capitale che è anche una delle forze trainanti per un rapido sviluppo. A causa dei grandi investimenti e delle difficoltà nel realizzare profitti nello sviluppo iniziale delle imprese MEMS, e della grande quantità di capitale, talenti e altre risorse necessarie per lo sviluppo, le imprese con il sostegno di grandi imprese o un forte background di investimenti potrebbero svilupparsi più rapidamente.

表2 MEMS非上市公司资料来源：企名片 ，国泰君安证券研究

La conclusione principale

Conclusione principale 1: i sensori MEMS sono ricchi di varietà e ampiamente utilizzati, e rappresentano i dispositivi chiave per ottenere informazioni e realizzare interazioni. Con la penetrazione accelerata dell’Internet delle cose, del 5G, della guida intelligente e di altri settori, la domanda di applicazioni è ampia e il mercato è enorme.

Secondo le statistiche del CCID Think Tank, la dimensione del mercato cinese è di circa 60 miliardi di yuan nel 2019, pari a circa il 54% del mercato globale, e il tasso di crescita del mercato interno continua ad essere superiore a quello mondiale . Si prevede che entro il 2022 la dimensione del mercato cinese dei MEMS supererà i 100 miliardi di yuan, con una forte domanda interna sostitutiva. Tuttavia, esiste ancora un divario tra la tecnologia dei sensori MEMS nazionali e le prestazioni rispetto ai giganti stranieri. Riteniamo che il settore MEMS sia ancora nella fase iniziale di crescita.

Conclusione principale 2: le condizioni trainanti per lo sviluppo del settore dei sensori MEMS sono buone, compreso il sostegno politico, la crescita della domanda, l’offerta abbondante, l’attenzione al capitale e l’iterazione tecnologica. Tuttavia, c’è ancora spazio per miglioramenti a livello di processo della catena industriale. Considerando che il livello del margine lordo delle aziende leader a livello internazionale è superiore a quello dei produttori nazionali, ma il prezzo del prodotto è più elevato, il che offre alle imprese nazionali un certo spazio di crescita. Allo stesso tempo, a causa delle caratteristiche della personalizzazione dei MEMS, si prevede che alcune imprese nazionali realizzeranno scoperte tecnologiche in nuovi segmenti.

Conclusione principale 3: rispetto alle imprese dei paesi sviluppati, i produttori nazionali si sono sviluppati tardi e avevano una quota di mercato bassa, e la maggior parte del mercato era occupata da produttori americani, giapponesi e tedeschi.

Il vantaggio locale risiede principalmente nell'applicazione a valle, nell'innovazione delle modalità e nella comprensione della domanda diversificata del mercato. Negli ultimi anni, con l’applicazione di sensori di impronte digitali, immagini e suoni, si prevede che le imprese con innovazione di prodotto e una lunga esistenza otterranno maggiore spazio di crescita e si prevede che emergeranno aziende di alta qualità in tutti i segmenti.

Si consiglia di prestare attenzione a Mattel Electronics, Deep-HAO Semiconductor, Kunshan Shuangqiao, MingHAO sensing, ENERGY hao, BIG Brother Electronics, Wuxi Good Up, Minhao Micro, microsensori e altre società alle opportunità di investimento nel mercato primario.

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