MEMS (Microelectron Mechanical Systems) verwijst naar apparaten of systemen op micro- of nanoschaal die in grote aantallen geproduceerd kunnen worden en microsensoren, actuatoren, mechanische structuren, stroombronnen, signaalverwerking, besturingscircuits, hoogwaardige elektronische geïntegreerde apparaten, interfaces en communicatie integreren.

MEMS-sensoren vormen een multidisciplinair, baanbrekend onderzoeksgebied dat is ontwikkeld op basis van microelektronicatechnologie. Het zijn nieuwe sensoren die worden vervaardigd met behulp van microelektronica- en microbewerkingstechnieken.

Vergeleken met traditionele sensoren heeft deze de volgende kenmerken: klein formaat, laag gewicht, lage kosten, laag energieverbruik, hoge betrouwbaarheid, geschikt voor massaproductie, eenvoudige integratie en intelligentie.

Tegelijkertijd maakt de afmeting van de details, in de orde van microns, het mogelijk om bepaalde functies uit te voeren die met traditionele mechanische sensoren niet mogelijk zijn.

MEMS-technologie is een van de revolutionaire hoogtechnologische technologieën van de 21e eeuw.

De uitvinding van de transistor door Bell Labs in de Verenigde Staten in 1947 was het begin van de ontwikkeling van de hele industrie; in 1987 vond de Universiteit van Californië, Berkeley, de micromotor uit, wat wordt beschouwd als het begin van de MEMS-technologie; in 1993 werden de micro-accelerometers van ADI op grote schaal gebruikt in airbags voor auto's, waarmee MEMS officieel de industrialisatiefase inging.

Sinds 2016 heeft de binnenlandse sensortechnologie en -industrie zich snel ontwikkeld. Tegelijkertijd, gedreven door binnenlandse technologieën zoals het Internet of Things, 5G en kunstmatige intelligentie, hebben sensoren zich verder ontwikkeld in de richting van MEMS, intelligentie, netwerken en systematisering.

De MEMS-industrieketen: bestaande uit vier belangrijke schakels.

De MEMS-industrieketen omvat hoofdzakelijk vier belangrijke schakels: ontwerp en onderzoek en ontwikkeling, productie en fabricage, verpakking en testen, en systeemtoepassing.

De upstream van de MEMS-industrieketen omvat onderzoek en ontwikkeling, en de levering van MEMS-apparaatontwerpen, materialen en productieapparatuur. De midstream omvat de fabricage, verwerking, verpakking en testen van MEMS-apparaten, en de downstream gebruikt MEMS-producten om eindproducten in elektronica te integreren.

Volgens statistieken zal de productiecapaciteit van MEMS- en sensorgieterijen toenemen van 3.9 miljoen stuks per maand in 2019 tot 4.7 miljoen stuks per maand in 2023.

Concurrentiel landschap van de MEMS-sensorindustrie

De twee belangrijkste marktleiders op de wereldwijde markt voor MEMS-sensoren zijn Bosch en Broadcom Group, die beide ongeveer 12% van het marktaandeel in handen hebben.

China is de grootste productiebasis voor elektronische producten en tevens de grootste consument van elektronische producten. In 2019 was China goed voor meer dan de helft van de wereldwijde markt voor MEMS-apparaten.

De binnenlandse markt wordt echter nog steeds gedomineerd door buitenlandse fabrikanten, en slechts 6% van de top 10 fabrikanten op de binnenlandse markt is van binnenlandse makelij. Broadcom, Bosch en STMicroelectronics behoren tot de top drie met respectievelijk 11%, 8% en 4% marktaandeel.

Structuur van de MEMS-sensorindustrie

Afgaande op de verdeling van de wereldwijde MEMS-industrie in 2019, is consumentenelektronica het belangrijkste toepassingsgebied met bijna 60%, en auto-elektronica het op één na grootste, met ongeveer 19%.

Afgaande op de structuur van de Chinese MEMS-markt in 2019, was 50% van de markt bestemd voor netwerken en communicatie, computers en consumentenelektronica, terwijl de automobielsector 29% voor zijn rekening nam.

Dankzij de gestage groei van de productie van consumentenelektronica zoals smartphones en tablets in China, neemt ook de vraag naar MEMS-producten zoals accelerometers, gyroscopen en micromicrofoons toe, waardoor China de snelstgroeiende regio is op de wereldwijde MEMS-markt.

consumentenelektronica

Momenteel is consumentenelektronica de grootste toepassingsmarkt in de wereldwijde MEMS-industrie, en het marktaandeel ervan in de gehele MEMS-industrie neemt toe. MEMS-producten zoals radiofrequentie-MEMS, micromicrofoons, druksensoren, accelerometers, gyroscopen, enzovoort, worden veelvuldig gebruikt in consumentenelektronica zoals smartphones en tablets.

Op smartphones bieden MEMS-sensoren een breed scala aan toepassingen op het gebied van geluidskwaliteit, scènewisseling, gebarenherkenning, oriëntatie en temperatuur-/druk-/vochtigheidsmeting.

In 2019 bedroeg de wereldwijde MEMS-markt in de consumentenelektronica circa 7.163 miljard dollar, met een samengestelde jaarlijkse groei van 8.4% van 2019 tot 2024.

Automotive-elektronica

De auto-elektronica-industrie wordt beschouwd als de drijvende kracht achter de eerste golf van toepassingen van MEMS-sensoren, die de prestaties van voertuigen verbeteren met bijvoorbeeld airbagsensoren, bandenspanningscontrolesystemen en voertuigstabiliteitscontrole.

De waarneming van omgevingsinformatie vormt de basis voor rijhulpsystemen. Autonoom rijden op niveau L1/2 vereist slechts 1 cameramodule, 1-3 ultrasone radars en lidars, en 0-1 fusiesensoren. Autonome voertuigen op niveau L4/5 zullen 7-13 ultrasone radars en lidars, 6-8 cameramodules, V2X-modules en multisensorfusieoplossingen introduceren. De waarde van nieuwe halfgeleiders bedraagt ​​meer dan 1,000 dollar.

medische gezondheid

MEMS-sensoren worden veelvuldig gebruikt in biologische en medische elektronische producten, zoals pacemakers, precisiechirurgische instrumenten, medische apparaten, slimme protheses, bloedglucosemeters, digitale bloeddrukmeters, bloedgasanalyseapparaten, digitale pulsmeters, hartslagmeters, digitale thermometers, zwangerschapstesten, transdermale medicijntoedieningssystemen, dialysesystemen en zuurstofconcentratoren, enzovoort.

Druksensoren, microfluidica, debietmeters en versnellingsmeters nemen een groot deel van de medische MEMS-markt in beslag. De wereldwijde MEMS-markt in de medische sector had in 2019 een omvang van 844 miljoen dollar, met een samengestelde jaarlijkse groei van 7.5% van 2019 tot 2024.

Internet of Things

De popularisering van het Internet der Dingen heeft de toepassingsmogelijkheden van MEMS aanzienlijk uitgebreid. Het Internet der Dingen heeft geleid tot veel nieuwe markten, zoals slimme luidsprekers, slimme tv's, wearables, enzovoort. Tegelijkertijd neemt het intelligentieniveau voortdurend toe, wat het gebruik van MEMS in individuele apparaten stimuleert.

Aandeel van apparaattypen in de MEMS-sensorindustrie

Binnen de wereldwijde MEMS-productstructuur staat radiofrequentie-MEMS op de eerste plaats met een aandeel van 19.2%, en onder andere druksensoren, microfoons en versnellingsmeters is meer dan 10% van het totaal aanwezig.

De marktstructuur in China is vergelijkbaar met die van de rest van de wereld. Uit gegevens blijkt dat de binnenlandse omzet van RF MEMS-producten in 2019 25.9% bedroeg; druksensoren waren goed voor 19.2% (tweede plaats), en microfoons, traagheidssensoren en versnellingsmeters voor respectievelijk 7.1%, 8.9% en 6.5%.

MEMS-microfoon

MEMS-microfoons vormen een van de snelst groeiende segmenten van de MEMS-markt. De bloei van de MEMS-microfoonmarkt is voornamelijk te danken aan de ontwikkeling van smartphones, slimme luidsprekers en TWS-headsets.

MEMS-microfoons zijn een standaardonderdeel van smartphones. Sommige high-end smartphones gebruiken zelfs 3 tot 4 MEMS-microfoons. Een slimme speaker kan 2 tot 8 MEMS-microfoons bevatten en een paar TWS-koptelefoons kunnen 4 tot 6 MEMS-microfoons hebben, wat de markt voor MEMS-microfoons een sterke groei geeft.

Ontwikkelingstrends in de Chinese MEMS-sensorindustrie

miniaturisatie

In de toekomst van miniaturisatie van apparatuur en een laag energieverbruik is de continue reductie van productafmetingen en productkosten een van de belangrijkste ontwikkelingstrends in de MEMS-sensorindustrie.

De toepassingen van MEMS-sensoren stellen hogere eisen aan dunnere en lichtere producten. Enerzijds verbeteren MEMS-fabrikanten de verpakkingsstructuur en verkleinen ze de afmetingen van het apparaat, terwijl ze de productprestaties behouden. Anderzijds verkleinen ze ook de chipgrootte. Bij een vaste afmeting van de wafer leidt een kleinere chipgrootte tot een hogere output van de chip en een lagere gemiddelde kostprijs. Naarmate MEMS-systemen in de toekomst verder krimpen, zullen ze geleidelijk evolueren naar NEMS-systemen (nano-elektromechanische systemen) en verdere reducties in omvang en kosten realiseren.

Integratie

Multisensorfusie en -samenwerking Het aantal sensoren op één apparaat neemt gestaag toe. Tegelijkertijd worden sensoren steeds vaker gecombineerd en werken ze samen om de signaalherkenning en -verzameling te verbeteren en de mate van integratie te verhogen (bijvoorbeeld door versnellingsmeters, gyroscopen, magnetometers en IMU's te combineren tot een inertiële sensorgroep).

Flexibele drukgevoelige MEMS heeft duidelijke voordelen.

Vergeleken met traditionele capacitieve oplossingen stelt flexibele MEMS lagere eisen aan de structuur en interne ruimte van eindproducten, kan het de assemblagekosten aanzienlijk verlagen en heeft het een groot toepassingspotentieel op gebieden zoals drukgevoelige touchscreens van smartphones, draagbare producten en industriële/medische metingen.

Gediversifieerde toepassingsscenario's

Met de ontwikkeling van kunstmatige intelligentie en Internet of Things-technologie zullen de toepassingsmogelijkheden van MEMS-sensoren steeds diverser worden. MEMS-sensoren vormen een belangrijke basis voor kunstmatige intelligentie. Hoe rijker en nauwkeuriger de door de sensoren verzamelde gegevens, hoe completer de functionaliteit van kunstmatige intelligentie zal zijn.

In de toekomst zullen nieuwe industriële sectoren zoals slimme huizen, het industriële internet, het internet der voertuigen en slimme steden een brede markt creëren voor de MEMS-sensorindustrie.

Disclaimer: Dit artikel is overgenomen van "Le Jing Think Tank Selection", dat de bescherming van intellectuele eigendomsrechten ondersteunt. Vermeld bij herpublicatie de oorspronkelijke bron en auteur. Neem bij inbreuk op het auteursrecht contact met ons op zodat we het artikel kunnen verwijderen.

Telefoonnummer van het bedrijf: +86-0755-83044319
Fax: +86-0755-83975897
E-mail: 1615456225@qq.com
Vraag: 3518641314 Manager Li

Vraag: 332496225 Manager Qiu

Adres: Kamer 809, Gebouw C, Zhantao Technologiegebouw, Minzhilaan 1079, Longhua Nieuw District, Shenzhen