MEMS é a abreviação de Sistema Microeletromecânico, um sistema que integra microcircuitos e micromáquinas em um chip, de acordo com requisitos funcionais. O MEMS baseia-se em tecnologias semicondutoras tradicionais, como fotolitografia e corrosão, integradas com usinagem de ultraprecisão e combinadas com conhecimento e fundamentos técnicos em mecânica, química, óptica e outras disciplinas, de modo que um MEMS em escala milimétrica ou micrométrica possua estruturas com características mecânicas, químicas, ópticas e outras precisas e completas. Os produtos MEMS podem ser divididos principalmente em sensores MEMS e atuadores MEMS. Sensores são dispositivos usados ​​para detectar e interpretar fenômenos e sinais físicos, químicos, biológicos e outros, enquanto atuadores são dispositivos usados ​​para realizar comportamentos como movimento mecânico, força e torque.  
      Figura 1: Sensor MEMS e ampliação microscópica local.            Fonte: Vesper       Figura 2. Princípio de funcionamento do sensor MEMS            Fonte: Instituto de Pesquisa Industrial de Qianzhan      

Figura 3. Classificação de sensores MEMS.

Fonte: CCID Consulting

Os sensores MEMS são sensores em miniatura fabricados utilizando tecnologia microeletrônica e micromecânica. Existem muitos tipos e são os produtos MEMS mais utilizados. O sinal de entrada é convertido e exportado para outro sinal monitorável através de microelementos sensores e unidades de transmissão. Comparados com sensores fabricados por processos tradicionais, apresentam características como tamanho reduzido, peso leve, baixo custo, baixo consumo de energia, alta confiabilidade, adequação para produção em massa, fácil integração e inteligência.  
       Os sensores MEMS têm uma ampla gama de aplicações.  
Como um dispositivo fundamental para a obtenção de informações e a realização de interações, os MEMS desempenham um papel importante na promoção da miniaturização de sistemas mecânicos. Sensores MEMS têm sido amplamente utilizados em eletrônica automotiva, eletrônica de consumo, aeroespacial, biomedicina, indústria e outros campos. A eletrônica de consumo e a indústria automotiva são atualmente os principais campos de aplicação dos MEMS. De acordo com a estrutura do mercado global de MEMS em 2019, a eletrônica de consumo era o principal campo de aplicação, representando quase 60%; a indústria automotiva era o segundo maior campo de aplicação, representando cerca de 19%. Considerando a estrutura do mercado de MEMS na China em 2019, redes e comunicações, computadores e eletrônica de consumo representavam 50%, e o setor automotivo, 29%. Com o aumento da penetração de veículos de novas energias e o desenvolvimento da Internet das Coisas, as áreas de redes e comunicações, bem como a eletrônica automotiva, representaram mais da metade das aplicações do mercado de MEMS em 2019. Com a implementação do 5G e da conectividade de redes inteligentes, a penetração de MEMS continuará a crescer, e espera-se que o mercado nesses campos se expanda ainda mais.  
      Figura 4: Estrutura do mercado global de MEMS em 2019            Fonte: Yole Development, Guotai Junan Securities Research       Figura 5: Estrutura do mercado de MEMS na China em 2019            Fonte: Yole Development, Guotai Junan Securities Research  
  História de desenvolvimento do sensor MEMS  
A primeira fase ocorreu entre 1990 e 2000. O aumento gradual de equipamentos e aplicações eletrônicas em automóveis impulsionou a implementação de sensores MEMS, como airbags, sensores de pressão de freio, sistemas de monitoramento da pressão dos pneus, etc. O crescimento da demanda por esses sensores levou empresas na Europa, Japão e Estados Unidos a desenvolver e produzir em massa sensores MEMS para uso em automóveis.
A segunda etapa ocorreu entre 2000 e 2010, impulsionada pelo rápido desenvolvimento da eletrônica de consumo. Produtos eletrônicos de consumo, como celulares, tablets, laptops, etc., exigem sensores MEMS de tamanho reduzido e menor consumo de energia;
 
A terceira etapa vai de 2010 a 2020. O rápido desenvolvimento da indústria da Internet das Coisas (IoT) proporcionou ao setor de sensores MEMS um enorme potencial de crescimento. Além de eletrônicos de consumo, como smartphones e tablets, os sensores MEMS serão amplamente utilizados em realidade aumentada/realidade virtual (AR/VR), relógios inteligentes, direção autônoma, logística inteligente, medicina inteligente e outras áreas.
 
A quarta etapa começa em 2020. Com o desenvolvimento da condução autônoma, do 5G e a popularização da Internet das Coisas, o espaço de desenvolvimento dos MEMS foi ainda mais expandido. Ao aprimorar o desempenho dos sensores MEMS, é possível atender às necessidades de dispositivos menores, com menor consumo de energia e maior desempenho.  
     

Figura 6. Etapas de desenvolvimento de sensores MEMS

Fonte: Aijiwei, Guotai Junan Securities Research

         

O setor acaba de entrar na fase de crescimento.

Em termos de tamanho de mercado, de acordo com as estatísticas e previsões da Yole, o mercado global de MEMS atingiu US$ 11.5 bilhões em 2019. A COVID-19 causou uma desaceleração no crescimento do mercado em 2020. O mercado retomará o crescimento a partir de 2021 e espera-se que alcance quase US$ 17.7 bilhões até 2025, com uma taxa de crescimento anual composta de 7.4% de 2019 a 2025. Em um contexto de rápido desenvolvimento dos setores de eletrônicos de consumo, eletrônicos automotivos e indústria na China, o país tem sido o que apresentou o crescimento mais rápido no mercado de MEMS nos últimos cinco anos, além de ser o maior produtor mundial de produtos eletrônicos. Celulares e tablets têm uma enorme demanda por produtos MEMS. A China ocupa o primeiro lugar mundial em remessas de celulares. Fornecedores de sensores MEMS, como sensores de luz e movimento, necessários para a indústria de celulares, consideram a China o mercado mais importante. Segundo dados do think tank CCID, o mercado chinês movimentou aproximadamente 60 bilhões de yuans em 2019, representando cerca de 54% do mercado global. O mercado interno continua a crescer mais rapidamente que o mercado global, e a expectativa é que o mercado de MEMS na China ultrapasse 100 bilhões de yuans em 2022.  
      Figura 7: O crescimento do mercado global de MEMS está se acelerando.           Fonte: Yole Development, CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research      Figura 8: A China é o país com o crescimento mais rápido no tamanho do mercado de MEMS nos últimos cinco anos.            Fonte: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research      
Do ponto de vista da estrutura de produtos, os cinco principais segmentos de sensores MEMS no mundo atualmente são radiofrequência, pressão, microfone, acelerômetro e giroscópio, representando quase 65% do mercado. No mercado chinês, a classificação é radiofrequência, pressão, microfone, inércia e acelerômetro, semelhante ao mercado global. De acordo com a previsão da Yole, os segmentos de sensores MEMS com tamanho de mercado superior a US$ 1 bilhão em 2024 incluem radiofrequência, combinação inercial, impressão digital ultrassônica, pressão, microfone e impressão a jato de tinta.  
      Figura 9. Estrutura do mercado global de MEMS em 2019 (por tipo de dispositivo)            Fonte: Yole Development, Guotai Junan Securities Research       Figura 10: Tamanho do mercado da indústria de MEMS e taxa de crescimento composta de 2018 a 2024            Fonte: Yole Development, Guotai Junan Securities Research      

Figura 11: Tamanho e previsão do mercado de MEMS em diferentes áreas (em milhões de dólares).

Fonte: Yole Development, Guotai Junan Securities Research

Do ponto de vista dos terminais de aplicação, segundo a previsão da Yole, impulsionado pela Internet das Coisas e pela substituição de celulares pelo 5G, o mercado global de MEMS para o consumidor deverá crescer de US$ 6.87 bilhões em 2019 para US$ 11.14 bilhões em 2025; impulsionado pelo aumento da penetração de carros inteligentes, o mercado de MEMS automotivo deverá crescer de US$ 2.18 bilhões em 2019 para US$ 2.6 bilhões em 2025, com uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 3% durante o período. Além disso, a demanda de mercado nos setores industrial, médico, de comunicações, de defesa nacional e de aviação também está aumentando.  
Do ponto de vista da maturidade tecnológica, o desenvolvimento da tecnologia MEMS no país ainda está em seus estágios iniciais. Em termos de pesquisa e desenvolvimento de produtos, embora a China ocupe o terceiro lugar no mundo em número de pedidos de patentes, a qualidade dessas patentes é baixa e há poucas patentes essenciais; além disso, as entidades que solicitam patentes são principalmente universidades e institutos de pesquisa, e o grau de industrialização é baixo, sendo necessário aprimorar os resultados obtidos. Em termos de embalagem e fabricação, a China carece de experiência em OEM (fabricação de equipamentos originais). A confiabilidade e a taxa de rendimento dos sensores MEMS fabricados por empresas OEM nacionais não atendem plenamente aos requisitos da produção em larga escala, havendo ainda uma lacuna entre eles e as aplicações de mercado. Em termos de porte empresarial, a maioria das empresas nacionais são pequenas e médias empresas com recursos financeiros insuficientes e pouca capacidade de atrair talentos, resultando em fraca capacidade de pesquisa científica e dificuldade em estabelecer canais de cooperação com universidades e institutos de pesquisa.
 
Em termos de escala de negócios e nível de lucro, ainda existe uma clara disparidade entre as empresas nacionais de semicondutores e as principais empresas estrangeiras. A Broadcom, uma empresa internacional líder, alcançou uma receita operacional de US$ 22.597 bilhões em 2019, correspondendo a uma margem de lucro bruto de 55.2%. O lucro operacional da STMicroelectronics em 2019 foi de US$ 15.416 bilhões, com uma margem de lucro bruto de 38.7%; o lucro operacional da Texas Instruments em 2019 foi de US$ 14.383 bilhões, e sua margem de lucro bruto tem sido superior a 50% ou até mesmo a 60% nos últimos anos. Observando as empresas nacionais, a Goertek, a maior empresa do país, teve um lucro operacional de aproximadamente US$ 5.068 bilhões em 2019, com uma margem de lucro bruto de apenas 15.43%. Comparando as empresas nacionais com as gigantes estrangeiras, ainda existe uma grande diferença em termos de escala de receita e lucratividade.   
      Figura 12. Margem de lucro bruto histórica (%) de algumas empresas de MEMS listadas na bolsa de valores.            Fonte: Wind, Guotai Junan Securities Research      
A julgar pelo número de concorrentes, existem muitos tipos de sensores MEMS e muitos fabricantes. Em 2019, o mercado chinês de MEMS era dominado por fabricantes estrangeiros. Broadcom e Bosch estavam praticamente empatadas. Outros concorrentes importantes incluíam STMicroelectronics, Texas Instruments, Qorvo, etc. Os fabricantes americanos detinham mais da metade do mercado, e os fabricantes europeus, americanos e japoneses eram relativamente desenvolvidos nos principais campos de chips MEMS e fabricação microeletromecânica. Os concorrentes nacionais também tiveram um bom desempenho. A Goertek figurou entre os dez maiores fabricantes globais de MEMS pela primeira vez em 2019, e a AAC Technology ficou em 22º lugar; no setor de fundição, a Silex, holding da Silex, ficou em primeiro lugar. No geral, os concorrentes internacionais tinham vantagens óbvias, mas as empresas nacionais em ascensão estavam acelerando para alcançá-los.  
      Figura 13. A indústria nacional de sensores MEMS acaba de entrar na fase de crescimento.            Fonte: Pesquisa de Valores Mobiliários de Guotai Junan      
Com base na análise acima sobre tamanho de mercado, maturidade tecnológica, condições operacionais do setor, número de concorrentes, etc., concluímos que a substituição de componentes nacionais na indústria de sensores MEMS do país ainda está em estágios iniciais de crescimento, e as empresas nacionais de MEMS estão acelerando para alcançar os gigantes do setor. Com o desenvolvimento da Internet das Coisas, carros inteligentes e tecnologia 5G, a indústria nacional de sensores MEMS continuará a crescer e espera-se que o ritmo de substituição de componentes nacionais se acelere.  
         

Os fabricantes nacionais de MEMS têm um enorme potencial de desenvolvimento.

1. As políticas nacionais apoiam fortemente o desenvolvimento da indústria de sensores MEMS.  
Os sensores MEMS desempenham um papel crucial em tecnologias modernas, como a Internet das Coisas, a manufatura inteligente e a logística inteligente. A China é o maior mercado de sensores MEMS do mundo. O mercado chinês de sensores MEMS merece atenção devido à sua escala e importância. O ambiente político para o desenvolvimento da indústria nacional de sensores continua a ser otimizado. Com a promoção vigorosa da "Estratégia de Potência de Manufatura" e do plano de ação "Internet +", a importância da tecnologia de sensores e da indústria de sensores se tornará cada vez mais evidente. É previsível que a tecnologia de sensores seja a principal prioridade do desenvolvimento científico e tecnológico do meu país no futuro.  
      Tabela 1 Algumas políticas da indústria de sensores MEMS emitidas pelo estado            Fonte: Conselho de Estado, Comissão Nacional de Desenvolvimento e Reforma, Ministério da Indústria e Tecnologia da Informação, Guotai Junan Securities Research  
       2. A demanda dos mercados a jusante promove o crescimento contínuo do mercado da indústria de MEMS.  
O setor de eletrônicos de consumo é o maior mercado para MEMS, principalmente devido ao crescimento do mercado de smartphones, dispositivos vestíveis e casas inteligentes. Como a maior base de produção de produtos eletrônicos do mundo, a China consome quase metade dos dispositivos MEMS do planeta. O crescimento contínuo das vendas de produtos eletrônicos de consumo com MEMS na China, como smartphones e tablets, impulsionou o crescimento de setores como sensores de aceleração e microfones. Além disso, com o desenvolvimento de veículos autônomos e de novas energias, o mercado de MEMS no setor de eletrônica automotiva cresceu rapidamente, atingindo uma participação de mercado de 17.8% em 2019, ocupando o segundo lugar.  
O governo apoia fortemente o setor 5G, e a China formou um mercado industrial 5G vibrante. Os investidores têm plena confiança e esperança no mercado 5G, proporcionando amplo espaço para o desenvolvimento e aplicação dessa tecnologia. O 5G é a base da Internet de Todas as Coisas (IoT) e também impulsiona o seu desenvolvimento acelerado. A IoT tornou-se a próxima "tendência" que todos os setores aguardam, e o setor global de IoT está se desenvolvendo rapidamente. A taxa de crescimento do mercado de IoT da China lidera o mundo e se tornou o mercado de aplicações de IoT mais ativo do planeta. A CCID Consulting prevê que o mercado 5G da China continuará a crescer em ritmo acelerado.  
      Figura 14: Previsão de investimento em 5G na China de 2020 a 2025            Fonte: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research      
No campo da Internet das Coisas (IoT), o mercado está impulsionando o rápido desenvolvimento do mercado de sensores MEMS. Os sensores MEMS desempenham um papel fundamental na conexão entre os mundos analógico e digital. Sua percepção e coleta de dados do ambiente circundante nos proporcionam uma compreensão objetiva e abrangente do funcionamento normal de diversos dispositivos e sistemas. De acordo com as estatísticas da GSMA (Global System for Mobile Communications Association), o número de dispositivos IoT em todo o mundo aumentou de 2 bilhões de unidades em 2010 para 12 bilhões de unidades em 2019. No futuro, beneficiando-se da comercialização do 5G e do desenvolvimento do Wi-Fi 6, o potencial do mercado de IoT é enorme. A GSMA prevê que o número global de dispositivos IoT atingirá 24.6 bilhões de unidades até 2025, com uma taxa de crescimento anual composta de 12.7% de 2019 a 2025.  
      Figura 15. O número de dispositivos IoT está crescendo rapidamente (unidade: bilhões).            Fonte: GSMA, Guotai Junan Securities Research      
Na área médica, a COVID-19 trouxe enormes desastres para o mundo inteiro, mas também impulsionou significativamente o mercado de sensores MEMS para uso médico. Sejam termômetros eletrônicos, equipamentos de diagnóstico ou ventiladores, esses dispositivos médicos dependem intrinsecamente de sensores MEMS, o que explica o rápido crescimento do mercado nesses setores. A Yole prevê um crescimento de 10.6% para o mercado de MEMS na área médica em 2020. Além disso, a pandemia aumentou a preocupação das pessoas com a saúde e acelerou o desenvolvimento do mercado de produtos médicos para o consumidor final. Dispositivos médicos vestíveis, que monitoram indicadores corporais continuamente, também apresentaram rápido crescimento. Devido às medidas de prevenção e controle da pandemia, o aumento da demanda por serviços sem contato, distribuição automatizada e fábricas de processamento robotizadas contribuiu indiretamente para o rápido desenvolvimento da indústria de MEMS. Ademais, a crescente tendência de automação significa que, mesmo após o fim da pandemia, as pessoas continuarão dependendo de serviços automatizados e não tripulados baseados em MEMS. Portanto, o setor não irá encolher, mas sim continuar a crescer.  
 
     

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