MEMSはMicro Electro Mechanical Systemの略で、機能要件に応じてマイクロ回路とマイクロマシンをチップ上に集積したシステムです。MEMSは、フォトリソグラフィやエッチングなどの従来の半導体技術をベースに、超精密加工と統合し、力学、化学、光学などの分野の知識と技術基盤を組み合わせることで、ミリメートルまたはミクロンレベルのMEMSが精密かつ完全な機械的、化学的、光学的などの特性構造を持つようにしています。MEMS製品は、主にMEMSセンサとMEMSアクチュエータに分類されます。センサは、物理的、化学的、生物学的などの現象や信号を検出するために使用されるデバイスであり、アクチュエータは、機械的な動き、力、トルクなどの動作を実現するために使用されるデバイスです。  
      図1 MEMSセンサーと局所的な顕微鏡画像            出典：ヴェスパー       図2 MEMSセンサーの動作原理            出典：千站工業研究所      

図3 MEMSセンサーの分類

出典：CCIDコンサルティング

MEMSセンサーは、マイクロエレクトロニクスとマイクロメカニカル技術を用いて製造される小型センサーです。種類は豊富で、MEMS製品の中でも最も広く利用されています。入力信号は、マイクロセンシング素子と伝送ユニットを介して、別の監視可能な信号に変換され、出力されます。従来の製造プロセスで製造されたセンサーと比較して、小型軽量、低コスト、低消費電力、高信頼性、量産性、容易な集積化、そして高度なインテリジェンスといった特徴を備えています。  
       MEMS sensors have a wide range of applications  
情報取得と相互作用実現のための主要デバイスとして、MEMSは機械システムの小型化を促進する上で重要な役割を果たしています。MEMSセンサーは、自動車エレクトロニクス、民生用電子機器、航空宇宙、バイオメディカル、産業などの分野で広く使用されています。現在、民生用電子機器と自動車がMEMSの主な応用分野です。2019年の世界のMEMS市場構造を見ると、民生用電子機器が主な応用分野で、約60%を占めています。自動車は2番目に大きな応用分野で、約19%を占めています。2019年の中国のMEMS市場構造を見ると、ネットワークと通信、コンピュータ、民生用電子機器が50%を占め、自動車分野が29%を占めています。新エネルギー車の普及率のさらなる上昇とIoT（モノのインターネット）の発展に伴い、ネットワーク通信および車載エレクトロニクスは、2019年のMEMS市場アプリケーションの半分以上を占めました。5Gとインテリジェントネットワーク接続の実現により、MEMSの普及率は今後も上昇し続け、上記の分野における市場空間はさらに拡大すると予想されます。  
      図4　2019年における世界のMEMS市場構造            出典: Yole Development、国泰君南証券調査       図5 2019年における中国のMEMS市場構造            出典: Yole Development、国泰君南証券調査  
  MEMSセンサー開発の歴史  
最初の段階は1990年から2000年まででした。自動車用電子機器やアプリケーションの漸進的な増加により、エアバッグ、ブレーキ圧、タイヤ空気圧監視システムなどのMEMSセンサーアプリケーションの実装が促進されました。これらの需要の増加により、ヨーロッパ、日本、米国の企業は自動車周辺で使用されるMEMSセンサー製品の開発と量産を開始しました。
第2段階は2000年から2010年で、民生用電子機器の急速な発展によって推進されました。携帯電話、タブレット、ノートパソコンなどの民生用電子機器製品では、MEMSセンサー製品の小型化と低消費電力化が求められました。
 
The third stage is from 2010 to 2020. The rapid development of the Internet of Things industry has given the MEMS sensor industry huge room for development. In addition to consumer electronics such as smartphones and tablets, MEMS sensors will be widely used in AR/VR, smart watches, smart driving, smart logistics, smart medical and other fields.
 
第4段階は2020年から始まります。自動運転、5G、IoTの普及に伴い、MEMSの発展領域はさらに拡大しました。MEMSセンサー製品の性能向上により、小型化、低消費電力化、高性能化といったニーズに応えることができます。  
     

Figure 6 Development stages of MEMS sensors

出典: Aijiwei、国泰君南証券調査

         

業界は成長段階に入ったばかりだ

From the perspective of market size, according to Yole statistics and forecasts, the global MEMS market size in 2019 was US$11.5 billion. COVID-19 caused a slowdown in market growth in 2020. The market will resume growth from 2021, and the market is expected to reach nearly US$17.7 billion by 2025, with a compound annual growth rate of 7.4% from 2019 to 2025. Against the background of the rapid development of China's consumer electronics, automotive electronics and industry, China has been the country with the fastest growth in MEMS market size in the past five years and is also the world's largest producer of electronic products. Mobile phones and tablets have a huge demand for MEMS products. China’s mobile phone shipments rank first in the world. Suppliers of MEMS sensors such as light sensors and motion sensors required by the mobile phone industry have regarded China as the most important market. According to statistics from CCID Think Tank, China's market size was approximately 60 billion yuan in 2019, accounting for approximately 54% of the global market. The domestic market continues to grow faster than the global market, and it is expected that China's MEMS market size will exceed 100 billion yuan in 2022.  
      Figure 7 Global MEMS market growth is accelerating           出典：Yole Development、CCID Consulting、Guotai Junan Securities Research      図8 中国は過去5年間でMEMS市場規模が最も急速に成長した国である            出典：CCIDコンサルティング、国泰君安証券調査      
製品構成の観点から見ると、現在世界のMEMSセンサー上位5セグメントは、無線周波数、圧力、マイクロフォン、加速度計、ジャイロスコープで、全体の約65%を占めています。中国市場の順位は、無線周波数、圧力、マイクロフォン、慣性、加速度計で、世界市場とほぼ同じです。Yoleの予測によると、2024年に市場規模が10億米ドルを超えるMEMSセンサーセグメントには、無線周波数、慣性複合、超音波指紋、圧力、マイクロフォン、インクジェット印刷が​​含まれます。  
      図9 2019年における世界のMEMS市場構造（デバイスタイプ別）            出典: Yole Development、国泰君南証券調査       図10 MEMS産業の市場規模と2018年から2024年までの複合成長率            出典: Yole Development、国泰君南証券調査      

図11　MEMS市場規模と分野別予測（単位：100億米ドル）

出典: Yole Development、国泰君南証券調査

From the perspective of application terminals, according to Yole's forecast, driven by the Internet of Things and 5G mobile phone replacement, the global consumer MEMS market is expected to grow from US$6.87 billion in 2019 to US$11.14 billion in 2025; driven by the increase in smart car penetration, the automotive MEMS market is expected to grow from US$2.18 billion in 2019 to US$2.6 billion in 2025, with a CAGR of 3% during the period. In addition, market demand in the fields of industry, medical care, communications, national defense, and aviation is also increasing.  
技術成熟度の観点から見ると、国内のMEMS技術の開発はまだ初期段階にある。製品の研究開発においては、特許出願件数で世界第3位にランクインしているものの、特許の質は低く、コア特許は少ない。さらに、特許出願主体は主に大学や研究機関であり、産業化の度合いは低く、成果の実用化には課題が残る。パッケージングと製造の面では、中​​国はOEM経験が不足している。国内OEM企業が製造するMEMSセンサーの信頼性と歩留まりは、大規模生産の要求を十分に満たしておらず、市場への応用との間には依然として一定のギャップが存在する。企業規模の面では、国内企業のほとんどは資金不足と人材確保能力の低さから中小企業であり、その結果、研究開発能力が弱く、大学や研究機関との連携ルートの開拓が困難となっている。
 
From the perspective of business scale and profit level, there is still a clear gap between domestic semiconductor companies and leading foreign companies. Broadcom, a leading international company, achieved operating revenue of US$22.597 billion in 2019, corresponding to a gross sales profit margin of 55.2%. STMicroelectronics' operating income in 2019 was US$15.416 billion, with a gross profit margin of 38.7%; Texas Instruments' operating income in 2019 was US$14.383 billion, and its gross profit margin has been more than 50% or even more than 60% in recent years. Looking at domestic companies, Goertek, the number one domestic company, had an operating income of approximately US$5.068 billion in 2019, with a gross profit margin of only 15.43%. Comparing domestic enterprises with foreign giants, there is still a large gap in revenue scale and profitability.   
      図12 上場MEMS企業数社の過去の売上総利益率（％）            出典：Wind、国泰君安証券調査      
競合企業の数から判断すると、MEMSセンサーの種類とメーカーは多岐にわたる。2019年の中国のMEMS市場は外国メーカーが支配的で、ブロードコムとボッシュが拮抗している。その他の主要な競合企業には、STマイクロエレクトロニクス、テキサス・インスツルメンツ、コーボなどがある。アメリカのメーカーが半数以上を占め、欧米および日本のメーカーはMEMSチップとマイクロ電気機械製造の主要分野で比較的発展している。国内の競合企業も好調で、Goertekは2019年に初めて世界のMEMSメーカー上位10社にランクインし、AAC Technologyは22位にランクインした。ファウンドリ分野では、Silexの持株会社であるSilexが1位を獲得した。全体的に見ると、海外の競合企業が明らかに優位に立っているが、台頭する国内企業は追いつくために加速している。  
      図13　国内MEMSセンサー産業は成長段階に入ったばかりである            出典：国泰君安証券調査      
市場規模、技術成熟度、事業運営状況、競合企業数などの上記の分析に基づき、国内MEMSセンサー業界における国内代替はまだ成長の初期段階にあり、国内MEMS企業は業界大手企業に追いつこうと加速していると判断する。IoT、スマートカー、5G技術の発展に伴い、国内MEMSセンサー業界は今後も成長を続け、国内代替のペースはさらに加速すると予想される。  
         

Domestic MEMS manufacturers have huge room for development

1. 国の政策はMEMSセンサー産業の発展を強力に支援している。  
MEMSセンサーは、IoT（モノのインターネット）、スマート製造、スマート物流など、現代のテクノロジーにおいて非常に重要な役割を果たしています。中国は世界最大のMEMSセンサー市場であり、その規模と重要性から注目に値する市場です。国家センサー産業の発展に向けた政策環境は引き続き最適化されており、「製造力強化戦略」と「インターネット＋」行動計画の積極的な推進により、センサー技術とセンサー産業の重要性はますます高まっています。センサー技術は、将来、我が国の科学技術開発における最優先事項となることが予想されます。  
      表1 州が発行したMEMSセンサー産業に関する政策の一部            出典：国務院、国家発展改革委員会、工業情報化部、国泰君安証券研究  
       2. 下流市場からの需要がMEMS産業市場の継続的な成長を促進する  
家電製品分野は、スマートフォン、ウェアラブルデバイス、スマートホーム市場の成長を主な要因として、MEMSにとって最大の市場となっています。世界最大の電子製品生産拠点である中国は、世界のMEMSデバイスのほぼ半分を消費しています。スマートフォンやタブレットなどの中国のMEMS家電製品の販売が継続的に増加していることが、加速度センサーやマイクロフォンなどのMEMS産業の成長を牽引しています。さらに、スマートドライビングや新エネルギー車の開発に伴い、車載エレクトロニクス分野のMEMS市場も急速に成長しており、2019年には市場シェア17.8%で第2位にランクインしました。  
政府は5G分野を強力に支援しており、中国は活気ある5G産業市場を形成しています。投資家は5G市場に全幅の信頼と期待を寄せており、5Gの普及と応用に向けて幅広い発展の余地を提供しています。5Gはモノのインターネットの基盤であり、モノのインターネットの急速な発展を促進します。モノのインターネットは、あらゆる産業が期待する次の「トレンド」となり、世界のモノのインターネット産業は急速に発展しています。中国のIoT市場の成長率は世界をリードしており、世界で最も活発なIoTアプリケーション市場となっています。CCIDコンサルティングは、中国の5G市場が今後も高速で成長し続けると予測しています。  
      図14 中国の5G投資予測（2020年～2025年）            出典：CCIDコンサルティング、国泰君安証券調査      
IoT（モノのインターネット）の分野では、市場がMEMSセンサー市場の急速な発展を牽引しています。MEMSセンサーは、アナログとデジタルの世界をつなぐ上で重要な役割を果たしています。周囲環境の認識とデータ収集により、様々なデバイスやシステムの正常な動作を客観的かつ包括的に理解することができます。グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーションズ協会（GSMA）の統計によると、世界のIoTデバイス数は2010年の2億台から2019年には12億台に増加しました。今後、5Gの商用化とWi-Fi6の開発により、IoT市場の潜在力は計り知れません。GSMAは、世界のIoTデバイス数が2025年までに24.6億台に達し、2019年から2025年までの複合成長率は12.7%になると予測しています。  
      図15 IoTデバイスの数は急速に増加している（単位：十億）            出典: GSMA、国泰君南証券調査      
医療分野では、COVID-19が世界全体に甚大な被害をもたらしましたが、同時に医療用MEMSセンサー市場は大きく成長しました。電子体温計、診断機器、人工呼吸器など、これらの医療機器はMEMSセンサーと切り離せない関係にあり、これらの分野の市場規模は急速に拡大しています。Yoleは、2020年の医療用MEMS市場が10.6%成長すると予測しています。さらに、パンデミックによって人々の健康意識が高まり、医療消費者市場の発展が加速しました。常に身体の状態をモニタリングするウェアラブル医療機器も急速に発展しています。感染症予防・抑制のため、非接触型サービス、ロボット配送、ロボット加工工場への需要が急増し、間接的にMEMS産業の急速な発展を後押ししました。加えて、人々が自動化技術の開発に関心を持っていることから、将来パンデミックが終息したとしても、人々はMEMSを基盤とした無人・自動化サービスに頼り続けるでしょう。したがって、この産業は縮小することなく、成長を続けると考えられます。  
 
     

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