MEMS ialah singkatan bagi Sistem Mikro Elektro Mekanikal, iaitu sistem yang mengintegrasikan litar mikro dan mesin mikro pada cip mengikut keperluan fungsi. MEMS adalah berdasarkan teknologi semikonduktor tradisional seperti fotolitografi dan kakisan, disepadukan dengan pemesinan ultra-ketepatan, dan digabungkan dengan pengetahuan dan asas teknikal dalam mekanik, kimia, optik dan disiplin lain, supaya MEMS peringkat milimeter atau mikron mempunyai struktur mekanikal, kimia, optik dan ciri-ciri lain yang tepat dan lengkap. Produk MEMS boleh dibahagikan terutamanya kepada sensor MEMS dan penggerak MEMS. Sensor ialah peranti yang digunakan untuk mengesan dan mengesan fenomena dan isyarat fizikal, kimia, biologi dan lain-lain, manakala penggerak ialah peranti yang digunakan untuk merealisasikan tingkah laku seperti pergerakan mekanikal, daya dan tork.  
      Rajah 1 Sensor MEMS dan pembesaran mikroskopik setempat            Sumber: Vesper       Rajah 2 Prinsip kerja sensor MEMS            Sumber: Institut Penyelidikan Industri Qianzhan      

Rajah 3 Pengelasan sensor MEMS

Sumber: Perundingan CCID

Sensor MEMS ialah sensor mini yang dihasilkan menggunakan teknologi mikroelektronik dan mikromekanikal. Terdapat banyak jenis dan merupakan produk MEMS yang paling banyak digunakan. Isyarat input ditukar dan dieksport ke dalam isyarat lain yang boleh dipantau melalui elemen mikro-pengesan dan unit penghantaran. Berbanding dengan sensor yang dihasilkan melalui proses 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.  
       Sensor MEMS mempunyai pelbagai aplikasi  
Sebagai peranti utama untuk mendapatkan maklumat dan merealisasikan interaksi, MEMS memainkan peranan penting dalam mempromosikan pengecilan sistem mekanikal. Sensor MEMS telah digunakan secara meluas dalam elektronik automotif, elektronik pengguna, aeroangkasa, bioperubatan, industri dan bidang lain. Elektronik pengguna dan automobil kini merupakan bidang aplikasi utama MEMS. Berdasarkan struktur pasaran MEMS global pada tahun 2019, elektronik pengguna merupakan bidang aplikasi utama, menyumbang hampir 60%; automobil 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 peningkatan selanjutnya dalam kadar penembusan kenderaan tenaga baharu dan pembangunan Internet of Things, rangkaian dan komunikasi, dan elektronik automotif menyumbang lebih separuh daripada aplikasi pasaran MEMS pada tahun 2019. Dengan pelaksanaan 5G dan sambungan rangkaian pintar, kadar penembusan MEMS akan terus meningkat, dan ruang pasaran dalam bidang di atas dijangka akan dibuka lebih lanjut.  
      Rajah 4 Struktur pasaran MEMS Global pada tahun 2019            Sumber: Yole Development, Guotai Junan Securities Research       Rajah 5 Struktur pasaran MEMS China pada tahun 2019            Sumber: Yole Development, Guotai Junan Securities Research  
  Sejarah pembangunan sensor MEMS  
Peringkat pertama adalah dari tahun 1990 hingga 2000. Peningkatan secara beransur-ansur dalam peralatan dan aplikasi elektronik automobil mendorong pelaksanaan aplikasi sensor MEMS, seperti beg udara, tekanan brek, sistem pemantauan tekanan tayar, dan sebagainya. Pertumbuhan permintaan untuk ini telah mendorong syarikat-syarikat di Eropah, Jepun dan Amerika Syarikat untuk mula membangun dan menghasilkan produk sensor MEMS secara besar-besaran yang digunakan di sekitar automobil;
Peringkat kedua adalah dari tahun 2000 hingga 2010, didorong oleh perkembangan pesat elektronik pengguna. Produk elektronik pengguna seperti telefon bimbit, tablet, komputer riba, dan sebagainya memerlukan produk sensor MEMS yang mempunyai saiz yang lebih kecil dan penggunaan tenaga yang lebih rendah;
 
Peringkat ketiga adalah dari tahun 2010 hingga 2020. Perkembangan pesat industri Internet of Things telah memberikan ruang yang luas kepada industri sensor MEMS untuk pembangunan. Selain elektronik pengguna seperti telefon pintar dan tablet, sensor MEMS akan digunakan secara meluas dalam AR/VR, jam tangan pintar, pemanduan pintar, logistik pintar, perubatan pintar dan bidang lain.
 
Peringkat keempat bermula dari tahun 2020. Dengan perkembangan pemanduan autonomi, 5G dan populariti Internet of Things, ruang pembangunan MEMS telah diperluas lagi. Dengan meningkatkan prestasi produk sensor MEMS, ia dapat memenuhi keperluan penggunaan tenaga yang lebih kecil, lebih rendah dan prestasi yang lebih tinggi.  
     

Rajah 6 Peringkat pembangunan sensor MEMS

Sumber: Aijiwei, Guotai Junan Securities Research

         

Industri ini baru sahaja memasuki peringkat pertumbuhan

Dari perspektif saiz pasaran, menurut statistik dan ramalan Yole, saiz pasaran MEMS global pada tahun 2019 adalah US$11.5 bilion. COVID-19 menyebabkan kelembapan pertumbuhan pasaran pada tahun 2020. Pasaran akan menyambung semula pertumbuhan dari tahun 2021, dan pasaran dijangka mencecah hampir US$17.7 bilion menjelang 2025, dengan kadar pertumbuhan tahunan kompaun sebanyak 7.4% dari tahun 2019 hingga 2025. Berlatarbelakangkan perkembangan pesat elektronik pengguna, elektronik automotif dan industri China, China telah menjadi negara dengan pertumbuhan terpantas dalam saiz pasaran MEMS dalam tempoh lima tahun yang lalu dan juga merupakan pengeluar produk elektronik terbesar di dunia. Telefon bimbit dan tablet mempunyai permintaan yang besar untuk produk MEMS. Penghantaran telefon bimbit China menduduki tempat pertama di dunia. Pembekal sensor MEMS seperti sensor cahaya dan sensor gerakan yang diperlukan oleh industri telefon bimbit telah menganggap China sebagai pasaran yang paling penting. Menurut statistik daripada CCID Think Tank, saiz pasaran China adalah kira-kira 60 bilion yuan pada tahun 2019, menyumbang kira-kira 54% daripada pasaran global. Pasaran domestik terus berkembang lebih pantas daripada pasaran global, dan dijangka saiz pasaran MEMS China akan melebihi 100 bilion yuan pada tahun 2022.  
      Rajah 7 Pertumbuhan pasaran MEMS global semakin pesat           Sumber: Yole Development, CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research      Rajah 8 China merupakan negara dengan pertumbuhan terpantas dalam saiz pasaran MEMS dalam tempoh lima tahun yang lalu            Sumber: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research      
Dari perspektif struktur produk, lima segmen sensor MEMS teratas semasa di dunia ialah frekuensi radio, tekanan, mikrofon, pecutan dan giroskop, menyumbang hampir 65%; kedudukan dalam pasaran China ialah frekuensi radio, tekanan, mikrofon, inersia dan pecutan, yang serupa dengan pasaran global. Menurut ramalan Yole, segmen sensor MEMS dengan saiz pasaran lebih daripada US$1 bilion pada tahun 2024 termasuk frekuensi radio, gabungan inersia, cap jari ultrasonik, tekanan, mikrofon dan percetakan inkjet.  
      Rajah 9 Struktur pasaran MEMS Global pada tahun 2019 (mengikut jenis peranti)            Sumber: Yole Development, Guotai Junan Securities Research       Rajah 10 Saiz pasaran industri MEMS dan kadar pertumbuhan kompaun dari 2018 hingga 2024            Sumber: Yole Development, Guotai Junan Securities Research      

Rajah 11 Saiz pasaran MEMS dan ramalan dalam pelbagai bidang (USD 100 juta)

Sumber: Yole Development, Guotai Junan Securities Research

Dari perspektif terminal aplikasi, menurut ramalan Yole, didorong oleh Internet of Things dan penggantian telefon bimbit 5G, pasaran MEMS pengguna global dijangka berkembang daripada US$6.87 bilion pada tahun 2019 kepada US$11.14 bilion pada tahun 2025; didorong oleh peningkatan penembusan kereta pintar, pasaran MEMS automotif dijangka berkembang daripada US$2.18 bilion pada tahun 2019 kepada US$2.6 bilion pada tahun 2025, dengan CAGR sebanyak 3% dalam tempoh tersebut. Di samping itu, permintaan pasaran dalam bidang industri, penjagaan perubatan, komunikasi, pertahanan negara dan penerbangan juga meningkat.  
Dari perspektif kematangan teknologi, perkembangan teknologi MEMS domestik masih di peringkat awal. Dari segi penyelidikan dan pembangunan produk, walaupun negara saya berada di kedudukan ketiga di dunia dalam bilangan permohonan paten, kualiti paten adalah rendah dan terdapat beberapa paten teras; lebih-lebih lagi, unit yang memohon paten kebanyakannya adalah universiti dan institut penyelidikan, dan tahap perindustrian adalah rendah, dan hasilnya masih perlu diubah. Dari segi pembungkusan dan pembuatan, China kekurangan pengalaman OEM. Kebolehpercayaan dan kadar hasil sensor MEMS yang dikeluarkan oleh syarikat OEM domestik tidak dapat memenuhi sepenuhnya keperluan pengeluaran berskala besar, dan masih terdapat jurang tertentu antara mereka dan aplikasi pasaran. Dari segi skala perusahaan, kebanyakan perusahaan domestik adalah perusahaan kecil dan sederhana dengan dana yang tidak mencukupi dan keupayaan yang lemah untuk menarik bakat, mengakibatkan keupayaan penyelidikan saintifik yang lemah dan kesukaran dalam membuka saluran untuk kerjasama dengan universiti dan institut penyelidikan.
 
Dari perspektif skala perniagaan dan tahap keuntungan, masih terdapat jurang yang jelas antara syarikat semikonduktor domestik dan syarikat asing terkemuka. Broadcom, sebuah syarikat antarabangsa terkemuka, mencapai hasil operasi sebanyak US$22.597 bilion pada tahun 2019, bersamaan dengan margin keuntungan jualan kasar sebanyak 55.2%. Pendapatan operasi STMicroelectronics pada tahun 2019 adalah US$15.416 bilion, dengan margin keuntungan kasar sebanyak 38.7%; pendapatan operasi Texas Instruments pada tahun 2019 adalah US$14.383 bilion, dan margin keuntungan kasarnya telah melebihi 50% atau lebih daripada 60% dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Melihat syarikat domestik, Goertek, syarikat domestik nombor satu, mempunyai pendapatan operasi kira-kira US$5.068 bilion pada tahun 2019, dengan margin keuntungan kasar hanya 15.43%. Membandingkan perusahaan domestik dengan gergasi asing, masih terdapat jurang yang besar dalam skala pendapatan dan keuntungan.   
      Rajah 12 Margin keuntungan kasar (%) sejarah bagi beberapa syarikat MEMS yang tersenarai            Sumber: Wind, Guotai Junan Securities Research      
Berdasarkan bilangan pesaing, terdapat banyak jenis sensor MEMS dan banyak pengeluar. Pada tahun 2019, pasaran MEMS China dikuasai oleh pengeluar asing. Broadcom dan Bosch bersaing sengit. Pesaing utama lain termasuk STMicroelectronics, Texas Instruments, Qorvo, dan sebagainya. Pengilang Amerika menyumbang lebih separuh, dan pengeluar Eropah, Amerika dan Jepun agak maju dalam bidang utama pembuatan cip MEMS dan mikroelektromekanikal. Pesaing domestik juga menunjukkan prestasi yang baik. Goertek menduduki tempat antara sepuluh pengeluar MEMS global teratas buat kali pertama pada tahun 2019, dan AAC Technology menduduki tempat ke-22; dalam bidang faundri, Silex, sebuah syarikat induk Silex, menduduki tempat pertama. Secara keseluruhan, pesaing antarabangsa mempunyai kelebihan yang jelas, tetapi syarikat domestik yang semakin meningkat naik semakin pantas untuk mengejar.  
      Rajah 13 Industri sensor MEMS domestik baru sahaja memasuki peringkat pertumbuhan            Sumber: Guotai Junan Securities Research      
Berdasarkan analisis saiz pasaran, kematangan teknologi, keadaan operasi perniagaan, bilangan pesaing, dan sebagainya di atas, kami menilai bahawa penggantian domestik dalam industri sensor MEMS domestik masih dalam peringkat awal pertumbuhan, dan syarikat MEMS domestik sedang mempercepatkan usaha untuk mengejar gergasi industri. Dengan perkembangan Internet of Things, kereta pintar, dan teknologi 5G, industri sensor MEMS domestik akan terus berkembang, dan kadar penggantian domestik dijangka akan meningkat.  
         

Pengeluar MEMS domestik mempunyai ruang yang besar untuk pembangunan

1. Dasar-dasar negara amat menyokong pembangunan industri sensor MEMS  
Sensor MEMS memainkan peranan yang sangat penting dalam teknologi moden, seperti Internet of Things, pembuatan pintar, logistik pintar, dan sebagainya. China merupakan pasaran terbesar untuk sensor MEMS di dunia. Pasaran sensor MEMS China merupakan pasaran yang patut diberi perhatian dari segi skala dan kepentingan. Persekitaran dasar untuk pembangunan industri sensor negara terus dioptimumkan. Dengan promosi rancak "Strategi Kuasa Pembuatan" dan pelan tindakan "Internet +", kepentingan teknologi sensor dan industri sensor akan menjadi semakin ketara. Adalah dijangka bahawa teknologi sensor akan menjadi keutamaan utama pembangunan saintifik dan teknologi negara saya pada masa hadapan.  
      Jadual 1 Beberapa dasar industri sensor MEMS yang dikeluarkan oleh negeri            Sumber: Majlis Negeri, Suruhanjaya Pembangunan dan Pembaharuan Negara, Kementerian Perindustrian dan Teknologi Maklumat, Guotai Junan Securities Research  
       2. Permintaan daripada pasaran hiliran menggalakkan pertumbuhan berterusan pasaran industri MEMS  
Bidang elektronik pengguna merupakan pasaran terbesar untuk MEMS, terutamanya disebabkan oleh pasaran telefon pintar, peranti boleh pakai dan rumah pintar yang semakin berkembang. Sebagai pangkalan pengeluaran produk elektronik terbesar di dunia, China menggunakan hampir separuh daripada peranti MEMS dunia. Pertumbuhan berterusan dalam jualan produk elektronik pengguna MEMS China, seperti telefon pintar dan tablet, telah memacu pertumbuhan industri MEMS seperti sensor pecutan dan mikrofon. Di samping itu, dengan pembangunan pemanduan pintar dan kenderaan tenaga baharu, pasaran MEMS dalam bidang elektronik automotif telah berkembang pesat, dengan bahagian pasaran sebanyak 17.8% pada tahun 2019, menduduki tempat kedua.  
Kerajaan amat menyokong bidang 5G, dan China telah membentuk pasaran industri 5G yang rancak. Pelabur mempunyai keyakinan dan harapan penuh dalam pasaran 5G, menyediakan ruang pembangunan yang luas untuk promosi dan aplikasi 5G. 5G ialah asas Internet Segalanya, dan ia juga menggalakkan pembangunan Internet Segalanya yang dipercepatkan. Internet Segalanya telah menjadi "trend" seterusnya yang dinanti-nantikan oleh semua industri, dan industri Internet Segalanya global sedang berkembang pesat. Kadar pertumbuhan pasaran IoT China mendahului dunia dan telah menjadi pasaran aplikasi IoT paling aktif di dunia. CCID Consulting meramalkan bahawa pasaran 5G China akan terus berkembang pada kelajuan tinggi.  
      Rajah 14 Ramalan pelaburan 5G China dari 2020 hingga 2025            Sumber: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research      
Dalam bidang Internet Pelbagai Benda, pasaran sedang memacu perkembangan pesat pasaran sensor MEMS. Sensor MEMS memainkan peranan penting dalam menghubungkan dunia analog dan digital. Persepsi dan pengumpulan data mereka terhadap persekitaran sekitar memberi kita pemahaman yang objektif dan komprehensif tentang operasi normal pelbagai peranti dan sistem. Menurut statistik daripada Persatuan Sistem Komunikasi Mudah Alih Global GSMA, bilangan peranti IoT global telah meningkat daripada 2 bilion unit pada tahun 2010 kepada 12 bilion unit pada tahun 2019. Pada masa hadapan, dengan memanfaatkan pengkomersialan 5G dan pembangunan Wi-Fi6, potensi pasaran IoT adalah sangat besar. GSMA meramalkan bahawa bilangan peranti IoT global akan mencapai 24.6 bilion unit menjelang 2025, dengan kadar pertumbuhan kompaun sebanyak 12.7% dari 2019 hingga 2025.  
      Rajah 15 Bilangan peranti IoT berkembang pesat (unit: bilion)            Sumber: GSMA, Guotai Junan Securities Research      
Dalam bidang perubatan, COVID-19 telah membawa bencana besar ke seluruh dunia, tetapi ini telah menyebabkan pasaran sensor MEMS perubatan berkembang dengan ketara. Sama ada termometer elektronik, peralatan diagnostik atau ventilator, peranti perubatan ini tidak dapat dipisahkan daripada sensor MEMS, menyebabkan saiz pasaran dalam bidang ini berkembang pesat. Yole meramalkan bahawa pasaran MEMS perubatan akan berkembang sebanyak 10.6% pada tahun 2020. Di samping itu, wabak ini telah meningkatkan penekanan orang ramai terhadap kesihatan dan mempercepatkan perkembangan pasaran pengguna perubatan. Peranti perubatan boleh pakai yang memantau penunjuk badan sepanjang masa juga telah berkembang pesat. Disebabkan oleh pencegahan dan kawalan wabak, lonjakan permintaan untuk perkhidmatan tanpa sentuh, pengedaran robot dan loji pemprosesan robot secara tidak langsung telah menggalakkan perkembangan pesat industri MEMS. Di samping itu, tabiat orang ramai untuk membangunkan automasi bermakna walaupun wabak itu berakhir suatu hari nanti, orang ramai masih akan bergantung pada perkhidmatan tanpa pemandu dan automatik berdasarkan MEMS. Oleh itu, industri ini tidak akan mengecut, tetapi akan terus berkembang.  
 
     

Penafian: Artikel ini dicetak semula daripada "Semiconductor Circle". Artikel ini hanya mewakili pandangan peribadi penulis dan tidak mewakili pandangan Sacco Micro dan industri. Ia hanya untuk dicetak semula dan dikongsi bagi menyokong perlindungan hak harta intelek. Sila nyatakan sumber asal dan penulis untuk dicetak 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