Sistem MEMS (Sistem Mekanikal Mikroelektron) merujuk kepada peranti atau sistem berskala mikro atau nano yang boleh dihasilkan dalam kelompok dan mengintegrasikan sensor mikro, penggerak, struktur mekanikal, sumber kuasa, pemprosesan isyarat, litar kawalan, peranti bersepadu elektronik berprestasi tinggi, antara muka dan komunikasi.

Sensor MEMS ialah bidang penyelidikan canggih pelbagai disiplin yang dibangunkan berdasarkan teknologi mikroelektronik. Ia merupakan sensor baharu yang dihasilkan menggunakan teknologi mikroelektronik dan mikropemesinan.

Berbanding dengan sensor tradisional, ia mempunyai ciri-ciri saiz kecil, ringan, kos rendah, penggunaan kuasa yang rendah, kebolehpercayaan yang tinggi, sesuai untuk pengeluaran besar-besaran, integrasi mudah dan kecerdasan.

Pada masa yang sama, saiz ciri pada susunan mikron membolehkannya menyelesaikan fungsi tertentu yang tidak dapat dicapai oleh sensor mekanikal tradisional.

Teknologi MEMS merupakan salah satu teknologi tinggi revolusioner pada abad ke-21.

Ciptaan transistor oleh Bell Labs di Amerika Syarikat pada tahun 1947 merupakan asal usul perkembangan keseluruhan industri; pada tahun 1987, Universiti California, Berkeley, mencipta mikromotor, yang dianggap sebagai permulaan teknologi MEMS; pada tahun 1993, produk pecutan mikro ADI telah digunakan dalam kuantiti yang banyak dalam beg udara anti-perlanggaran kereta, dan MEMS secara rasminya memasuki peringkat perindustrian.

Sejak tahun 2016, teknologi dan industri sensor domestik telah berkembang pesat. Pada masa yang sama, didorong oleh Internet Pelbagai Benda domestik, 5G, kecerdasan buatan dan teknologi lain, sensor terus berkembang ke arah MEMS, kecerdasan, rangkaian dan sistematisasi.

Rantaian industri MEMS: melibatkan empat pautan utama

Rantaian industri MEMS terutamanya melibatkan empat pautan utama: reka bentuk dan R&D, pengeluaran dan pembuatan, pembungkusan dan pengujian, dan aplikasi sistem.

Bahagian huluan rantaian industri MEMS merangkumi R&D dan pembekalan reka bentuk, bahan dan peralatan pengeluaran peranti MEMS, bahagian pertengahan merangkumi pembuatan, pemprosesan, pembungkusan dan pengujian peranti MEMS, dan bahagian hiliran menggunakan produk MEMS untuk mengintegrasikan produk elektronik terminal.

Menurut statistik, kapasiti pengeluaran MEMS & faundri sensor akan meningkat daripada 3.9 juta keping/bulan pada tahun 2019 kepada 4.7 juta keping/bulan pada tahun 2023.

Landskap persaingan industri sensor MEMS

Dua syarikat peneraju utama dalam pasaran sensor MEMS global ialah Bosch dan Broadcom Group, kedua-duanya menduduki kira-kira 12% daripada bahagian pasaran.

China merupakan pangkalan pengeluaran produk elektronik terbesar dan pengguna produk elektronik terbesar. Pada tahun 2019, China menyumbang lebih separuh daripada pasaran peranti MEMS global.

Walau bagaimanapun, pasaran domestik masih dikuasai oleh pengeluar asing, dan hanya 6% daripada 10 pengeluar teratas dalam pasaran domestik adalah milik pengeluar domestik. Antaranya, Broadcom, Bosch dan STMicroelectronics berada di antara tiga teratas dengan bahagian pasaran masing-masing sebanyak 11%, 8% dan 4%.

Bahagian struktur industri sensor MEMS

Berdasarkan perkadaran struktur industri MEMS global pada tahun 2019, elektronik pengguna merupakan bidang aplikasi utama, menyumbang hampir 60%, dan elektronik automotif merupakan bidang aplikasi kedua terbesar, menyumbang kira-kira 19%.

Berdasarkan struktur pasaran MEMS China pada tahun 2019, rangkaian dan komunikasi, komputer dan elektronik pengguna menyumbang 50%, dan bidang automotif menyumbang 29%.

Dengan mendapat manfaat daripada pertumbuhan yang stabil dalam pengeluaran produk elektronik pengguna seperti telefon pintar dan tablet di China, permintaan untuk produk MEMS seperti pecutan, giroskop dan mikrofon mikro juga semakin meningkat, menjadikan China rantau yang paling pesat berkembang dalam pasaran MEMS global.

elektronik pengguna

Pada masa ini, elektronik pengguna merupakan pasaran aplikasi terbesar dalam industri MEMS global, dan bahagian pasarannya dalam keseluruhan industri MEMS semakin meningkat. Produk MEMS termasuk MEMS frekuensi radio, mikrofon mikro, sensor tekanan, pecutan, giroskop, dan sebagainya digunakan secara meluas dalam produk elektronik pengguna yang diwakili oleh telefon pintar dan tablet.

Pada telefon pintar, sensor MEMS menyediakan pelbagai aplikasi dalam prestasi bunyi, penukaran pemandangan, pengecaman gerak isyarat, orientasi dan sensor suhu/tekanan/kelembapan.

Pada tahun 2019, saiz pasaran MEMS global dalam bidang elektronik pengguna adalah kira-kira US$7.163 bilion, dengan kadar pertumbuhan tahunan kompaun sebanyak 8.4% dari 2019 hingga 2024.

Elektronik automotif

Industri elektronik automotif dianggap sebagai pemacu gelombang pertama aplikasi sensor MEMS, yang meningkatkan prestasi kenderaan dengan sensor perlanggaran beg udara, sistem pemantauan tekanan tayar dan kawalan kestabilan kenderaan.

Persepsi maklumat persekitaran merupakan asas bagi sistem bantuan pemanduan. Pemanduan autonomi tahap L1/2 hanya memerlukan 1 modul kamera, 1-3 radar dan lidar ultrasonik, dan sensor gabungan 0-1. Kenderaan autonomi tahap L4/5 akan memperkenalkan 7-13 radar dan lidar ultrasonik, 6-8 modul kamera, modul V2X dan penyelesaian gabungan berbilang sensor. Nilai semikonduktor baharu adalah lebih daripada US$1,000.

kesihatan perubatan

Sensor MEMS digunakan secara meluas dalam produk elektronik biologi dan perubatan, seperti perentak jantung, instrumen pembedahan jitu, mesin perubatan, prostesis pintar, meter glukosa darah, sfigmomanometer digital, penganalisis gas darah, denyutan digital, monitor kadar denyutan jantung, termometer digital, ujian kehamilan, sistem penghantaran ubat transdermal, sistem dialisis dan penumpu oksigen, dsb.

Sensor tekanan, mikrofluidik, meter aliran dan pecutan menduduki bahagian utama pasaran MEMS perubatan. Saiz pasaran MEMS global dalam bidang perubatan ialah US$844 juta pada tahun 2019, dengan kadar pertumbuhan tahunan kompaun sebanyak 7.5% dari tahun 2019 hingga 2024.

Internet perkara

Pempopularan Internet of Things (IoT) telah meluaskan senario aplikasi MEMS dengan ketara. Internet of Things (IoT) telah membawa kepada banyak pasaran tambahan, seperti pembesar suara pintar, TV pintar, peranti boleh pakai, dan sebagainya. Pada masa yang sama, tahap kecerdasan juga sentiasa meningkat, memacu peningkatan penggunaan MEMS dalam mesin tunggal.

Peratusan jenis peranti dalam industri sensor MEMS

Dalam struktur produk MEMS global, MEMS frekuensi radio menduduki tempat pertama dengan bahagian sebanyak 19.2%, dan antara produk lain, sensor tekanan, mikrofon dan pecutan berkongsi lebih daripada 10%.

Struktur pasaran China adalah serupa dengan dunia. Data menunjukkan bahawa pendapatan produk MEMS RF domestik menyumbang 25.9% pada tahun 2019; sensor tekanan menyumbang 19.2%, menduduki tempat kedua, dan mikrofon, kombinasi inersia, dan pecutan masing-masing menyumbang 7.1%, 8.9%, dan 6.5%.

Mikrofon MEMS

Mikrofon MEMS merupakan salah satu segmen pasaran MEMS yang paling pesat berkembang. Kemakmuran pasaran mikrofon MEMS terutamanya mendapat manfaat daripada pembangunan telefon pintar, pembesar suara pintar dan alat dengar TWS.

Mikrofon MEMS ialah konfigurasi standard telefon pintar. Sesetengah telefon pintar mewah malah menggunakan 3 hingga 4 mikrofon MEMS. Pembesar suara pintar boleh membawa 2 hingga 8 mikrofon MEMS, dan sepasang fon kepala TWS boleh mempunyai 4 hingga 6 mikrofon MEMS, membawa momentum pertumbuhan yang kukuh kepada pasaran mikrofon MEMS.

Trend pembangunan industri sensor MEMS China

pengecilan

Dalam masa hadapan pengecilan peralatan dan penggunaan tenaga yang rendah, pengurangan saiz produk dan kos produk yang berterusan merupakan salah satu trend pembangunan penting dalam industri sensor MEMS.

Aplikasi hiliran produk sensor MEMS mempunyai keperluan yang lebih tinggi untuk produk yang lebih nipis dan ringan. Di satu pihak, pengeluar MEMS menambah baik struktur pembungkusan dan mengurangkan saiz peranti sambil memastikan prestasi produk. Sebaliknya, mereka juga mengurangkan saiz cip. Apabila saiz wafer tunggal ditetapkan, pengurangan saiz cip meningkatkan output cip dan berkesan mengurangkan kos purata. Pada masa hadapan, apabila saiz MEMS mengecut, MEMS (sistem mikroelektromekanikal) akan secara beransur-ansur berubah menjadi NEMS (sistem nanoelektromekanikal) dan mencapai pengurangan saiz dan kos yang berterusan.

Integrasi

Gabungan dan kolaborasi berbilang sensor Bilangan sensor yang dipasang pada satu peranti semakin meningkat secara beransur-ansur. Pada masa yang sama, untuk meningkatkan kesan pengecaman dan pengumpulan isyarat serta tahap penyepaduan peranti, sensor mula mencapai gabungan dan kolaborasi (contohnya, pecutan, giroskop, magnetometer dan IMU digabungkan untuk membentuk kumpulan sensor inersia).

MEMS sensitif tekanan fleksibel mempunyai kelebihan yang jelas

Berbanding dengan penyelesaian kapasitif tradisional, MEMS fleksibel mempunyai keperluan yang lebih rendah pada struktur dan ruang dalaman produk akhir, dapat mengurangkan kos pemasangan dengan berkesan, dan mempunyai potensi aplikasi yang hebat dalam bidang seperti sentuhan sensitif tekanan telefon pintar, produk yang boleh dipakai, dan pengukuran perindustrian/perubatan.

Senario aplikasi yang pelbagai

Dengan perkembangan kecerdasan buatan dan teknologi Internet of Things, senario aplikasi sensor MEMS akan menjadi lebih pelbagai. Sensor MEMS merupakan salah satu perkakasan asas yang penting untuk kecerdasan buatan. Semakin kaya dan tepat data yang dikumpul oleh sensor, semakin lengkap fungsi kecerdasan buatan.

Pada masa hadapan, bidang perindustrian baharu seperti rumah pintar, Internet perindustrian, Internet Kenderaan dan bandar pintar akan membawa ruang pasaran yang luas kepada industri sensor MEMS.

Penafian: Artikel ini diterbitkan semula daripada "Le Jing Think Tank Selection", yang menyokong perlindungan hak harta intelek. Sila nyatakan sumber asal dan pengarang cetakan semula. Jika terdapat sebarang pelanggaran, sila hubungi kami untuk memadamkannya.

Nombor telefon syarikat: +86-0755-83044319
Faks/FAKS: +86-0755-83975897
E-mel: 1615456225@qq.com
SQ: 3518641314 Pengurus Li

QQ: 332496225 Pengurus Qiu

Alamat: Bilik 809, Bangunan C, Bangunan Teknologi Zhantao, No. 1079 Minzhi Avenue, Daerah Baharu Longhua, Shenzhen