MEMS is de afkorting van Micro Electro Mechanical System, een systeem dat microcircuits en micromachines op een chip integreert volgens functionele eisen. MEMS is gebaseerd op traditionele halfgeleidertechnologieën zoals fotolithografie en corrosie, geïntegreerd met ultraprecisiebewerking en gecombineerd met kennis en technische fundamenten uit de mechanica, chemie, optica en andere disciplines. Hierdoor beschikt een MEMS-systeem op millimeter- of micronniveau over precieze en complete mechanische, chemische, optische en andere karakteristieke structuren. MEMS-producten kunnen hoofdzakelijk worden onderverdeeld in MEMS-sensoren en MEMS-actuatoren. Sensoren zijn apparaten die worden gebruikt om fysische, chemische, biologische en andere verschijnselen en signalen te detecteren, terwijl actuatoren apparaten zijn die worden gebruikt om gedragingen zoals mechanische beweging, kracht en koppel te realiseren.  
      Figuur 1 MEMS-sensor en lokale microscopische vergroting            Bron: Vesper       Figuur 2 Werkingsprincipe van een MEMS-sensor            Bron: Qianzhan Industrieel Onderzoeksinstituut      

Figuur 3 Classificatie van MEMS-sensoren

Bron: CCID Consulting

MEMS-sensoren zijn miniatuursensoren die worden vervaardigd met behulp van micro-elektronica en micromechanische technologie. Er bestaan ​​veel verschillende typen en MEMS-sensoren zijn de meest gebruikte producten. Het ingangssignaal wordt via microsensorelementen en transmissie-eenheden omgezet in een ander, meetbaar signaal. In vergelijking met sensoren die met traditionele processen worden vervaardigd, hebben MEMS-sensoren de volgende kenmerken: klein formaat, laag gewicht, lage kosten, laag energieverbruik, hoge betrouwbaarheid, geschikt voor massaproductie, eenvoudige integratie en intelligentie.  
       MEMS-sensoren hebben een breed scala aan toepassingen.  
MEMS (Mechanical Energy Technology) speelt als essentieel onderdeel voor het verkrijgen van informatie en het realiseren van interactie een belangrijke rol in de miniaturisatie van mechanische systemen. MEMS-sensoren worden veelvuldig gebruikt in auto-elektronica, consumentenelektronica, de lucht- en ruimtevaart, de biomedische sector, de industrie en andere gebieden. Consumentenelektronica en auto's zijn momenteel de belangrijkste toepassingsgebieden van MEMS. Uit de wereldwijde MEMS-marktstructuur van 2019 blijkt dat consumentenelektronica het belangrijkste toepassingsgebied is, goed voor bijna 60%; auto's vormen het op één na grootste toepassingsgebied, met ongeveer 19%. In China was de MEMS-markt in 2019 voor 50% gericht op netwerken en communicatie, computers en consumentenelektronica, en voor 29% op de automobielsector. Door de verdere toename van het gebruik van elektrische voertuigen en de ontwikkeling van het Internet der Dingen, netwerk- en communicatietechnologie, en auto-elektronica, was in 2019 meer dan de helft van de MEMS-markttoepassingen voor rekening van de gebruikers. Met de implementatie van 5G en intelligente netwerkverbindingen zal het gebruik van MEMS naar verwachting verder toenemen en zal de markt in deze sectoren zich naar verwachting verder uitbreiden.  
      Figuur 4. Structuur van de wereldwijde MEMS-markt in 2019.            Bron: Yole Development, Guotai Junan Securities Research       Figuur 5 De structuur van de Chinese MEMS-markt in 2019            Bron: Yole Development, Guotai Junan Securities Research  
  Ontwikkelingsgeschiedenis van MEMS-sensoren  
De eerste fase liep van 1990 tot 2000. De geleidelijke toename van elektronische apparatuur en toepassingen in auto's stimuleerde de implementatie van MEMS-sensoren, zoals airbags, remdruk- en bandenspanningssystemen, enzovoort. De groeiende vraag hiernaar heeft ertoe geleid dat bedrijven in Europa, Japan en de Verenigde Staten zijn begonnen met de ontwikkeling en massaproductie van MEMS-sensoren voor gebruik in auto's.
De tweede fase loopt van 2000 tot 2010 en werd gedreven door de snelle ontwikkeling van consumentenelektronica. Consumentenelektronica zoals mobiele telefoons, tablets, laptops, enzovoort, vereisen MEMS-sensoren met een kleiner formaat en een lager energieverbruik.
 
De derde fase loopt van 2010 tot 2020. De snelle ontwikkeling van de Internet of Things-industrie heeft de MEMS-sensorindustrie enorme groeimogelijkheden geboden. Naast consumentenelektronica zoals smartphones en tablets zullen MEMS-sensoren op grote schaal worden gebruikt in AR/VR, smartwatches, slim autorijden, slimme logistiek, slimme medische toepassingen en andere gebieden.
 
De vierde fase begint in 2020. Met de ontwikkeling van autonoom rijden, 5G en de popularisering van het Internet der Dingen is de ontwikkelingsruimte voor MEMS verder uitgebreid. Door de prestaties van MEMS-sensorproducten te verbeteren, kan worden voldaan aan de eisen van kleinere, energiezuinigere en krachtigere componenten.  
     

Figuur 6 Ontwikkelingsfasen van MEMS-sensoren

Bron: Aijiwei, Guotai Junan Securities Research

         

De sector bevindt zich net in de groeifase.

Volgens statistieken en prognoses van Yole bedroeg de wereldwijde MEMS-markt in 2019 US$ 11.5 miljard. COVID-19 zorgde in 2020 voor een vertraging van de marktgroei. De markt zal vanaf 2021 weer groeien en naar verwachting bijna US$ 17.7 miljard bereiken in 2025, met een samengestelde jaarlijkse groei van 7.4% tussen 2019 en 2025. Gezien de snelle ontwikkeling van de Chinese consumentenelektronica, auto-elektronica en industrie, is China de afgelopen vijf jaar het land met de snelste groei in de MEMS-markt geweest en tevens 's werelds grootste producent van elektronische producten. De vraag naar MEMS-producten is enorm voor mobiele telefoons en tablets. China staat wereldwijd op de eerste plaats wat betreft de verzending van mobiele telefoons. Leveranciers van MEMS-sensoren, zoals lichtsensoren en bewegingssensoren, die nodig zijn voor de mobiele telefoonindustrie, beschouwen China als de belangrijkste markt. Volgens statistieken van CCID Think Tank bedroeg de omvang van de Chinese MEMS-markt in 2019 ongeveer 60 miljard yuan, goed voor circa 54% van de wereldmarkt. De binnenlandse markt blijft sneller groeien dan de wereldmarkt en naar verwachting zal de Chinese MEMS-markt in 2022 de 100 miljard yuan overschrijden.  
      Figuur 7: De groei van de wereldwijde MEMS-markt versnelt.           Bron: Yole Development, CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research      Figuur 8: China is het land met de snelste groei in de omvang van de MEMS-markt in de afgelopen vijf jaar.            Bron: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research      
Vanuit het perspectief van productstructuur zijn de huidige vijf grootste MEMS-sensorsegmenten wereldwijd radiofrequentie, druksensoren, microfoons, accelerometers en gyroscopen, goed voor bijna 65%. In de Chinese markt is de rangschikking radiofrequentie, druksensoren, microfoons, inertiesensoren en accelerometers, wat vergelijkbaar is met de wereldwijde markt. Volgens de prognose van Yole zullen MEMS-sensorsegmenten met een marktwaarde van meer dan 1 miljard dollar in 2024 onder andere radiofrequentie, inertiecombinaties, ultrasone vingerafdruksensoren, druksensoren, microfoons en inkjetprinters omvatten.  
      Figuur 9 Structuur van de wereldwijde MEMS-markt in 2019 (per apparaattype)            Bron: Yole Development, Guotai Junan Securities Research       Figuur 10: Marktgrootte en samengestelde groeipercentage van de MEMS-industrie van 2018 tot 2024.            Bron: Yole Development, Guotai Junan Securities Research      

Figuur 11: Omvang en prognose van de MEMS-markt in verschillende sectoren (USD 100 miljoen)

Bron: Yole Development, Guotai Junan Securities Research

Vanuit het perspectief van toepassingsterminals zal de wereldwijde MEMS-markt voor consumenten, volgens de prognose van Yole, naar verwachting groeien van 6.87 miljard dollar in 2019 tot 11.14 miljard dollar in 2025, gedreven door het Internet of Things en de vervanging van mobiele telefoons door 5G. De automobiel-MEMS-markt zal naar verwachting groeien van 2.18 miljard dollar in 2019 tot 2.6 miljard dollar in 2025, met een samengestelde jaarlijkse groei van 3% gedurende deze periode, mede dankzij de toenemende penetratie van slimme auto's. Daarnaast neemt ook de marktvraag toe in de sectoren industrie, gezondheidszorg, communicatie, defensie en luchtvaart.  
Vanuit het perspectief van technologische volwassenheid bevindt de ontwikkeling van binnenlandse MEMS-technologie zich nog in een beginstadium. Wat betreft productonderzoek en -ontwikkeling, hoewel ons land wereldwijd derde staat in het aantal octrooiaanvragen, is de kwaliteit van de octrooien matig en zijn er weinig kernoctrooien. Bovendien zijn de octrooiaanvragers voornamelijk universiteiten en onderzoeksinstellingen, is de mate van industrialisatie laag en moeten de resultaten nog verder worden ontwikkeld. Op het gebied van verpakking en productie ontbreekt het China aan OEM-ervaring. De betrouwbaarheid en het rendement van MEMS-sensoren geproduceerd door binnenlandse OEM-bedrijven voldoen niet volledig aan de eisen van grootschalige productie, en er is nog steeds een kloof tussen deze sensoren en de markttoepassingen. Wat betreft de bedrijfsomvang zijn de meeste binnenlandse bedrijven kleine en middelgrote ondernemingen met onvoldoende financiële middelen en een beperkt vermogen om talent aan te trekken. Dit resulteert in zwakke wetenschappelijke onderzoekscapaciteiten en maakt het moeilijk om samenwerkingskanalen met universiteiten en onderzoeksinstellingen te openen.
 
Vanuit het perspectief van bedrijfsomvang en winstniveau is er nog steeds een duidelijke kloof tussen binnenlandse halfgeleiderbedrijven en toonaangevende buitenlandse bedrijven. Broadcom, een vooraanstaand internationaal bedrijf, behaalde in 2019 een operationele omzet van 22.597 miljard dollar, wat overeenkomt met een brutowinstmarge van 55.2%. STMicroelectronics realiseerde in 2019 een operationele omzet van 15.416 miljard dollar, met een brutowinstmarge van 38.7%; Texas Instruments behaalde in 2019 een operationele omzet van 14.383 miljard dollar, en de brutowinstmarge lag de afgelopen jaren boven de 50% of zelfs boven de 60%. Kijkend naar binnenlandse bedrijven, had Goertek, het grootste binnenlandse bedrijf, in 2019 een operationele omzet van ongeveer 5.068 miljard dollar, met een brutowinstmarge van slechts 15.43%. Vergeleken met buitenlandse giganten is er dus nog steeds een grote kloof in omzetomvang en winstgevendheid.   
      Figuur 12 Historische brutowinstmarge (%) van enkele beursgenoteerde MEMS-bedrijven            Bron: Wind, Guotai Junan Securities Research      
Afgaande op het aantal concurrenten zijn er veel soorten MEMS-sensoren en veel fabrikanten. In 2019 werd de Chinese MEMS-markt gedomineerd door buitenlandse fabrikanten. Broadcom en Bosch stonden nek aan nek. Andere belangrijke concurrenten waren onder meer STMicroelectronics, Texas Instruments en Qorvo. Amerikaanse fabrikanten vertegenwoordigden meer dan de helft van de markt, en Europese, Amerikaanse en Japanse fabrikanten waren relatief sterk ontwikkeld op de belangrijkste gebieden van MEMS-chip- en micro-elektromechanische productie. Ook binnenlandse concurrenten presteerden goed. Goertek behoorde in 2019 voor het eerst tot de top tien van wereldwijde MEMS-fabrikanten, en AAC Technology stond op de 22e plaats; op het gebied van chipfabricage stond Silex, een holding van Silex, op nummer één. Over het algemeen hebben internationale concurrenten duidelijke voordelen, maar opkomende binnenlandse bedrijven werken hard aan een inhaalslag.  
      Figuur 13 De binnenlandse MEMS-sensorindustrie bevindt zich net in de groeifase.            Bron: Guotai Junan Securities Research      
Op basis van bovenstaande analyse van marktomvang, technologische volwassenheid, bedrijfsomstandigheden, aantal concurrenten, enz., concluderen we dat de binnenlandse substitutie in de binnenlandse MEMS-sensorindustrie zich nog in een vroeg groeistadium bevindt en dat binnenlandse MEMS-bedrijven hard werken om de achterstand op de industriereuzen in te halen. Met de ontwikkeling van het Internet of Things, slimme auto's en 5G-technologie zal de binnenlandse MEMS-sensorindustrie blijven groeien en zal het tempo van de binnenlandse substitutie naar verwachting versnellen.  
         

Binnenlandse MEMS-fabrikanten hebben enorm veel ontwikkelingsmogelijkheden.

1. Het nationale beleid ondersteunt de ontwikkeling van de MEMS-sensorindustrie sterk.  
MEMS-sensoren spelen een zeer belangrijke rol in moderne technologieën, zoals het Internet der Dingen, slimme productie, slimme logistiek, enzovoort. China is de grootste markt voor MEMS-sensoren ter wereld. De Chinese MEMS-sensormarkt is, gezien de omvang en het belang ervan, een markt die de aandacht verdient. Het beleidskader voor de ontwikkeling van de nationale sensorindustrie wordt voortdurend geoptimaliseerd. Met de krachtige bevordering van de "Strategie voor Productiekracht" en het "Internet+"-actieplan zal het belang van sensortechnologie en de sensorindustrie steeds prominenter worden. Het is te verwachten dat sensortechnologie in de toekomst een topprioriteit zal zijn voor de wetenschappelijke en technologische ontwikkeling van ons land.  
      Tabel 1 Enkele door de overheid uitgevaardigde beleidsmaatregelen voor de MEMS-sensorindustrie            Bron: Staatsraad, Nationale Ontwikkelings- en Hervormingscommissie, Ministerie van Industrie en Informatietechnologie, Guotai Junan Securities Research  
       2. De vraag vanuit de downstreammarkten stimuleert de aanhoudende groei van de MEMS-industrie.  
De consumentenelektronicamarkt is de grootste afzetmarkt voor MEMS, voornamelijk dankzij de groeiende markt voor smartphones, wearables en slimme huizen. Als 's werelds grootste productiebasis voor elektronische producten verbruikt China bijna de helft van alle MEMS-componenten wereldwijd. De aanhoudende groei in de verkoop van MEMS-consumentenelektronica in China, zoals smartphones en tablets, heeft de groei van MEMS-industrieën zoals acceleratiesensoren en microfoons gestimuleerd. Daarnaast is de MEMS-markt in de auto-elektronica, met de ontwikkeling van slim rijden en elektrische voertuigen, snel gegroeid en behaalde in 2019 een marktaandeel van 17.8%, waarmee het de tweede plaats bekleedde.  
De overheid steunt de 5G-sector krachtig en China heeft een bloeiende 5G-markt ontwikkeld. Investeerders hebben veel vertrouwen in de 5G-markt en zien er ruime ontwikkelingsmogelijkheden voor de promotie en toepassing ervan. 5G vormt de basis van het Internet of Things (IoT) en stimuleert de versnelde ontwikkeling ervan. Het IoT is de volgende trend waar alle sectoren naar uitkijken en de wereldwijde IoT-industrie ontwikkelt zich razendsnel. De groei van de Chinese IoT-markt is wereldwijd toonaangevend en China is uitgegroeid tot de meest actieve IoT-markt ter wereld. CCID Consulting voorspelt dat de Chinese 5G-markt in een hoog tempo zal blijven groeien.  
      Figuur 14: China's prognose voor 5G-investeringen van 2020 tot 2025.            Bron: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research      
Binnen het Internet of Things (IoT) wordt de snelle ontwikkeling van de MEMS-sensormarkt gestimuleerd. MEMS-sensoren spelen een cruciale rol in de verbinding tussen de analoge en digitale wereld. Door hun waarneming en dataverzameling van de omgeving krijgen we een objectief en compleet beeld van de normale werking van diverse apparaten en systemen. Volgens statistieken van de Global System for Mobile Communications Association (GSMA) is het aantal IoT-apparaten wereldwijd gestegen van 2 miljard in 2010 naar 12 miljard in 2019. Dankzij de commercialisering van 5G en de ontwikkeling van Wi-Fi 6 is het potentieel van de IoT-markt in de toekomst enorm. De GSMA voorspelt dat het wereldwijde aantal IoT-apparaten in 2025 zal oplopen tot 24.6 miljard, met een samengestelde groei van 12.7% tussen 2019 en 2025.  
      Figuur 15 Het aantal IoT-apparaten groeit snel (eenheid: miljard)            Bron: GSMA, Guotai Junan Securities Research      
In de medische sector heeft COVID-19 wereldwijd enorme gevolgen gehad, maar tegelijkertijd heeft het de markt voor medische MEMS-sensoren aanzienlijk doen groeien. Of het nu gaat om elektronische thermometers, diagnostische apparatuur of beademingsapparaten, deze medische apparaten zijn onlosmakelijk verbonden met MEMS-sensoren, waardoor de markt in deze sectoren snel groeit. Yole voorspelt dat de markt voor medische MEMS in 2020 met 10.6% zal groeien. Bovendien heeft de epidemie de aandacht voor gezondheid vergroot en de ontwikkeling van de medische consumentenmarkt versneld. Draagbare medische apparaten die continu lichaamsindicatoren monitoren, hebben zich ook snel ontwikkeld. Door de bestrijding van de epidemie is de vraag naar contactloze diensten, robotdistributie en robotgestuurde productieprocessen indirect toegenomen, wat de snelle ontwikkeling van de MEMS-industrie heeft bevorderd. Daarnaast betekent de toenemende behoefte aan automatisering dat mensen, zelfs als de epidemie ooit voorbij is, nog steeds afhankelijk zullen zijn van onbemande en geautomatiseerde diensten op basis van MEMS. De industrie zal daarom niet krimpen, maar juist blijven groeien.  
 
     

Disclaimer: Dit artikel is overgenomen uit "Semiconductor Circle". Dit artikel geeft uitsluitend de persoonlijke mening van de auteur weer en vertegenwoordigt niet de standpunten van Sacco Micro en de industrie. Het is uitsluitend bedoeld voor herpublicatie en verspreiding ter ondersteuning van de bescherming van intellectuele eigendomsrechten. 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