Este artigo apresenta principalmente a indústria de sensores MEMS na China, discute as dificuldades e os pontos-chave da substituição de MEMS na China e apresenta conclusões e soluções.Este artigo tem muitas ideias que vale a pena ler. Em particular, salienta-se que a capacidade de investigação e desenvolvimento das empresas é a chave para o avanço da substituição interna. A cooperação estável entre empresas e fabricantes a jusante é a chave para a iteração contínua do produto. O forte reconhecimento do capital é também uma das forças motrizes para o rápido desenvolvimento da empresa.

MEMS, abreviação de Micro Electro Mechanical System, é um sistema que integra microcircuitos e micromáquinas em um chip de acordo com requisitos funcionais.

MEMS é baseado em fotolitografia, corrosão e outras tecnologias tradicionais de semicondutores, integradas com usinagem de ultraprecisão e combinadas com conhecimento de mecânica, química, óptica e outras disciplinas e base técnica, de modo que um MEMS milimétrico ou mícron tenha mecânica precisa e completa, química , ópticas e outras características da estrutura.

Os produtos MEMS podem ser divididos principalmente em sensores MEMS e atuadores MEMS, em que sensores são usados ​​para detectar e detectar fenômenos e sinais físicos, químicos, biológicos e outros, e atuadores são usados ​​para obter movimento mecânico, força e torque e outros comportamentos de dispositivos.

FIGO. 1 sensor MEMS e microampliação local

Fonte: Sadie Advisors

O sensor MEMS é um micro sensor fabricado por microeletrônica e tecnologia micromecânica. Há uma grande variedade de produtos MEMS e são os produtos MEMS mais amplamente utilizados. Através dos componentes microsensores e unidades de transmissão, o sinal de entrada é convertido e exportado para outro sinal monitorado.

Comparado com os sensores fabricados pela tecnologia tradicional, possui características de tamanho pequeno, peso leve, baixo custo, baixo consumo de energia, alta confiabilidade, adequado para produção em massa, fácil integração e realização inteligente.

Sensores MEMS são amplamente utilizados

Como dispositivo chave para aquisição e interação de informações, o MEMS desempenha um papel importante na promoção da miniaturização de sistemas mecânicos. Os sensores MEMS têm sido amplamente utilizados em eletrônica automotiva, eletrônica de consumo, aeroespacial, biomédica, industrial e outros campos.

Eletrônicos de consumo e automotivo são as principais aplicações do MEMS. Do ponto de vista da estrutura do mercado global de MEMS em 2019, a eletrônica de consumo é o principal campo de aplicação, representando quase 60%; O setor automotivo é a segunda maior área de aplicação, representando cerca de 19%. Em termos da estrutura do mercado de MEMS na China em 2019, redes e comunicações, computadores e produtos eletrônicos de consumo representaram juntos 50%, enquanto o setor automotivo representou 29%.

Com a melhoria adicional da taxa de penetração de novos veículos energéticos e o desenvolvimento da Internet das coisas, em 2019, redes e comunicações, a eletrónica automóvel foi responsável por mais de metade das aplicações do mercado de MEMS. Com a chegada do 5G e da rede inteligente, a taxa de penetração dos MEMS continuará a melhorar e espera-se que o espaço de mercado nos campos acima mencionados seja ainda mais aberto.

图4 2019年全球MEMS市场结构

Fonte: Yole Development, Guotai Junan Securities Research

História de desenvolvimento do sensor MEMS

A primeira fase, de 1990 a 2000, viu o uso crescente de sensores MEMS em eletrônicos automotivos e aplicações como airbags, pressão de freio e sistemas de monitoramento de pressão de pneus. Este aumento da procura levou empresas na Europa, Japão e Estados Unidos a desenvolver e produzir em massa sensores MEMS para utilização em automóveis;

A segunda fase, de 2000 a 2010, foi impulsionada pelo rápido crescimento da electrónica de consumo. Eletrônicos de consumo, como telefones celulares, tablets e laptops, exigem que os produtos de sensores MEMS tenham tamanho menor e menor desempenho de consumo de energia;

A terceira etapa é de 2010 a 2020. Com o rápido desenvolvimento da indústria da Internet das Coisas, a indústria de sensores MEMS tem um enorme espaço para desenvolvimento. Além de smartphones, tablets e outros produtos eletrônicos de consumo, os sensores MEMS serão amplamente utilizados em AR/VR, relógios inteligentes, direção inteligente, logística inteligente, assistência médica inteligente e outras áreas.

A quarta etapa é a partir de 2020. Com o desenvolvimento da direção autônoma, 5G e a popularidade da Internet das Coisas, o espaço de desenvolvimento de MEMS é ainda mais ampliado e o desempenho dos produtos de sensores MEMS é melhorado para atender às necessidades de menores e mais baixos consumo de energia e maior desempenho.

图6 MEMS传感器的发展阶段资料来源:爱集微，国泰君安证券研究
A indústria está apenas entrando em sua fase de crescimento

Do ponto de vista do tamanho do mercado, de acordo com as estatísticas e previsões da Yole, o tamanho do mercado global de MEMS em 2019 foi de 11.5 bilhões de DÓLARES. O crescimento do mercado desacelerou em 2020 devido ao COVID-19, e o mercado se recuperará a partir de 2021, devendo atingir quase 17.7 bilhões de dólares até 2025. O cagR para 2019-2025 é de 7.4%.

Tendo como pano de fundo o rápido desenvolvimento de eletrônicos de consumo, eletrônicos automotivos e indústria na China, a China é o país com o tamanho do mercado de MEMS que mais cresce nos últimos cinco anos e também é o maior produtor mundial de produtos eletrônicos. Os telefones celulares e tablets têm uma demanda muito grande por produtos MEMS. As remessas de telefones celulares da China estão em primeiro lugar no mundo, e os fornecedores de sensores MEMS, como sensores ópticos e sensores de movimento necessários à indústria de telefonia móvel, consideram a China como o mercado mais importante.

De acordo com o cCID Think Tank, o tamanho do mercado chinês era de cerca de 60 mil milhões de yuans em 2019, representando cerca de 54% do mercado global. O mercado interno continua a crescer mais rapidamente do que o mercado global e estima-se que o tamanho do mercado de MEMS da China excederá 100 mil milhões de yuans em 2022.

Figura 7. A escala do mercado global de MEMS cresce mais rapidamente

Fonte: Conselheiros CCID, Guotai Junan Securities Research

Em termos de estrutura de produto, os cinco principais segmentos de sensores MEMS do mundo são RF, pressão, microfone, acelerômetro e giroscópio, respondendo por quase 65% do total. Esta encomenda para o mercado chinês é de rf, pressão, microfone, inércia e acelerômetro, semelhante ao mercado global.

De acordo com a previsão de Yole, os segmentos de sensores MEMS de US$ 1 bilhão até 2024 incluem RF, combinação inercial, impressão digital ultrassônica, pressão, microfone e impressão a jato de tinta.

9 2019年全球MEMS市场结构（按器件类型）资料来源:Yole Development,国泰君安证券研究

Do ponto de vista dos terminais de aplicativos, impulsionados pela Internet das Coisas e pela substituição 5G dos telefones celulares, o tamanho do mercado global de MEMS de consumo deverá crescer de US$ 6.87 bilhões em 2019 para US$ 11.14 bilhões em 2025, de acordo com a previsão de Yole. O auEspera-se que o mercado de MEMS automotivo cresça de US$ 2.18 bilhões em 2019 para US$ 2.6 bilhões em 2025, com um CAGR de 3%, impulsionado pelo aumento da penetração de veículos inteligentes. Além disso, a demanda de mercado também está aumentando nos setores industrial, médico, de comunicações, de defesa e de aviação.

Do ponto de vista da maturidade tecnológica, o desenvolvimento da tecnologia MEMS na China ainda está na sua infância. Em termos de pesquisa e desenvolvimento de produtos, embora o número de pedidos de patentes na China ocupe o terceiro lugar no mundo, a qualidade das patentes é baixa e há poucas patentes essenciais. Além disso, as unidades que solicitam patentes são principalmente universidades e institutos de pesquisa, que apresentam baixa industrialização e ainda precisam transformar as conquistas.

Em termos de embalagem e fabricação, há uma falta de experiência OEM na China, e a confiabilidade e o rendimento dos sensores MEMS fabricados por empresas OEM nacionais não podem atender totalmente aos requisitos de produção em larga escala, e ainda há uma certa lacuna de aplicação de mercado.

Em termos de escala empresarial, a maioria das empresas nacionais são pequenas e médias empresas com fundos insuficientes e fraca capacidade para atrair talentos, resultando numa fraca capacidade de investigação científica e dificuldade em abrir canais de cooperação com universidades e institutos de investigação.

Em termos de escala de negócios e nível de lucro, ainda existe uma lacuna óbvia entre as empresas nacionais de semicondutores e as empresas líderes estrangeiras. A Broadcom, empresa líder internacional, obteve receitas de 22.597 mil milhões de dólares americanos em 2019, correspondendo a uma margem de lucro bruto de 55.2% sobre as vendas. Em 2019, a STMICROELECTRONICS reportou receitas de 15.416 bilhões de dólares e uma margem bruta de 38.7%. Com receitas de US$ 14.383 bilhões em 2019, a Texas Instruments tem operado com uma margem bruta de mais de 50% ou até mais de 60% nos últimos anos.

Por outro lado, em 2019, a Goer Shares, a principal empresa nacional, teve uma receita operacional de cerca de 5.068 mil milhões de dólares, com uma taxa de lucro bruto de apenas 15.43%. Em contraste, as empresas nacionais e os gigantes estrangeiros, a escala de receitas e a rentabilidade ainda apresentam uma grande lacuna.

图12 部分MEMS上市公司历史毛利率（%）资料来源：Vento，国泰君安证券研究

Do ponto de vista do número de concorrentes, existem muitos tipos e fabricantes de sensores MEMSrs. Em 2019, o mercado de MEMS da China é dominado principalmente por fabricantes estrangeiros, com Broadcom e Bosch lado a lado, enquanto outros concorrentes importantes incluem STMICROELECTRONICS, Texas Instruments, Qorvo, etc.

Os fabricantes americanos representaram mais da metade, e os fabricantes europeus, americanos e japoneses são relativamente desenvolvidos na área de chips MEMS e fabricação de MEMS. Os concorrentes nacionais também estão indo bem. Goer foi classificada entre os 10 principais fabricantes globais de MEMS pela primeira vez vez em 2019, e a Resound Technology ficou em 22º lugar. No setor de fundição, a Si Microelectronics Holdings Silex ficou em primeiro lugar. Em geral, os concorrentes internacionais têm vantagens óbvias, mas as empresas nacionais estão a recuperar a um ritmo acelerado.

Figura 13 A indústria doméstica de sensores MEMS acaba de entrar na fase de crescimento

Fonte: Pesquisa de Valores Mobiliários de Guotai Junan

Em resumo, com base na análise acima do tamanho do mercado, maturidade tecnológica, status de operação empresarial, número de concorrentes e outros aspectos, julgamos que a substituição doméstica da indústria de sensores MEMS ainda está em estágio inicial de crescimento, e as empresas nacionais de MEMS estão acelerando para alcançar os gigantes da indústria. Com o desenvolvimento da Internet das Coisas, veículos inteligentes e tecnologia 5G, a indústria doméstica de sensores MEMS continuará a crescer, e espera-se que o ritmo de substituição doméstica acelere.

Os fabricantes nacionais de MEMS têm grande espaço de desenvolvimento

1. As políticas nacionais apoiam fortemente o desenvolvimento da indústria de sensores MEMS

O sensor MEMS desempenha um papel muito importante na tecnologia moderna, como Internet das Coisas, fabricação inteligente, logística inteligente e assim por diante. A China é o maior mercado de sensores MEMS do mundo, e vale a pena prestar atenção ao mercado de sensores MEMS na China em termos de 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 Energia de Fabricação" e do plano de ação "Internet +", a importância da tecnologia de sensores e da indústria de sensores se tornará cada vez mais proeminente. Pode-se prever que a tecnologia de sensores será a principal prioridade no desenvolvimento da ciência e da tecnologia na China no futuro.

表1 国家发布的部分MEMS传感器产业政策资料来源：国务院，国家发改委，工业和信息化部，国泰君安证券

2. A demanda dos mercados downstream impulsiona o crescimento contínuo do mercado industrial de MEMS

O setor de eletrônicos de consumo é o mercado número um para MEMS, graças ao crescente mercado de smartphones, wearables e casas inteligentes. A China, a maior base mundial de fabricação de eletrônicos, consome quase metade dos dispositivos MEMS do mundo.

O crescimento contínuo nas vendas de produtos eletrônicos de consumo MEMS na China, como smartphones e tablets, impulsionou o crescimento da indústria de MEMS, como sensores acelerômetros e microfones. Além disso, com o desenvolvimento da condução inteligente e dos veículos com novas energias, o mercado de MEMS na eletrónica automóvel está a crescer rapidamente, com uma quota de mercado de 17.8% em 2019, ocupando o segundo lugar.

O governo apoia fortemente o setor 5G e a China formou um mercado vibrante da indústria 5G. Os investidores estão cheios de confiança e esperança no mercado 5G, proporcionando um amplo espaço para a promoção e aplicação do 5G.

O 5G é a base da Internet de tudo e também acelera o desenvolvimento da Internet de tudo. A Internet das Coisas tornou-se o próximo "tuyere" esperado por todas as indústrias, e a indústria global da Internet das Coisas está se desenvolvendo rapidamente. O mercado de Internet das Coisas da China está crescendo mais rápido do que o resto do mundo e se tornou o mercado de aplicativos de Internet das Coisas mais ativo do mundo. A Ccid Consultants prevê que o mercado 5G da China continuará a crescer em alta velocidade.

14 de maio de 2020-2025年中国5G投资预测资料来源:赛迪顾问，国泰君安证券研究

No campo da Internet das Coisas, o mercado está impulsionando o rápido crescimento do mercado de sensores MEMS. Os sensores MEMS desempenham um papel fundamental na ligação dos mundos analógico e digital, e a sua consciência e recolha de dados do ambiente circundante dão-nos uma compreensão objectiva e abrangente do funcionamento normal de vários dispositivos e sistemas.

De acordo com as estatísticas da GSMA, o número de dispositivos IoT globais aumentou de 2 mil milhões em 2010 para 12 mil milhões em 2019. Beneficiando da comercialização do 5G e do desenvolvimento do wi-FI6, o mercado IoT tem um enorme potencial no futuro. A GSMA prevê que os dispositivos IoT globais atingirão 24.6 mil milhões até 2025, com uma taxa composta de crescimento de 12.7% entre 2019 e 2025.

Figura 15 Crescimento rápido de dispositivos IoT (unidade: bilhão)

Fonte: GSMA, Guotai Junan Securities Research

No sector da saúde, a COVID-19 trouxe um enorme desastre para o mundo inteiro, mas levou a um enorme crescimento no mercado de sensores MEMS médicos. Quer se trate de termómetros eletrónicos, dispositivos de diagnóstico ou ventiladores, todos estes dispositivos médicos estão ligados a sensores MEMS, levando ao rápido crescimento do mercado nestas áreas.

Yole prevê que o mercado de MEMS médicos crescerá 10.6% em 2020. Além disso, a epidemia aumentou a atenção das pessoas à saúde e acelerou o desenvolvimento do mercado de consumo médico.t. Os dispositivos médicos vestíveis que monitorizam constantemente os indicadores físicos também se desenvolveram rapidamente.

Devido à prevenção e controle da epidemia, o aumento na demanda por serviços sem contato, entrega de robôs, fábricas de processamento de robôs e assim por diante promoveu indiretamente o rápido desenvolvimento da indústria de MEMS.

Além disso, o hábito de automação das pessoas significa que mesmo que a epidemia termine em algum momento no futuro, as pessoas ainda confiarão em serviços automatizados e não tripulados BASEADOS em memS, para que a indústria não diminua, mas continue a crescer.

3. O desenvolvimento de empresas nacionais de sensores MEMS enfrenta certos desafios técnicos

A indústria de MEMS da China começou não muito depois dos países estrangeiros, desde o design, fabricação e embalagem de três links, as condições técnicas existentes formaram inicialmente um design, processamento, embalagem e teste de MEMS de um sistema dragão, para garantir o desenvolvimento adicional dos MEMS da China tecnologia para fornecer uma plataforma melhor.

No entanto, devido à fragmentação e descentralização do poder causada por razões históricas, juntamente com uma grave falta de investimento, embora muitas conquistas tenham sido alcançadas, ainda existe uma grande lacuna com os países estrangeiros em termos de qualidade, relação desempenho-preço e comercialização .

A pesquisa e o desenvolvimento da tecnologia MEMS precisam de um investimento relativamente longo, a pesquisa e o desenvolvimento de um sensor geralmente leva de 6 a 8 anos, e o tempo de teste e importação para a cadeia industrial geralmente leva quase 20 anos. Além disso, o preço do produto não é proporcional à importância do produto ou à dificuldade de desenvolvimento, fazendo com que as empresas chinesas de MEMS não possam lucrar com a guerra de preços.

Portanto, as empresas chinesas precisam melhorar a capacidade de apoio da cadeia industrial e fortalecer a cooperação a montante e a jusante, e explorar ativamente a descoberta de novos materiais e tecnologias de integração em dispositivos MEMS e explorar novas oportunidades de mercado.

A pesquisa e desenvolvimento upstream e o design concentram-se em universidades, institutos de pesquisa e plataformas piloto de pesquisa e desenvolvimento. A tecnologia MEMS envolve muitos campos, como microeletrônica, máquinas, materiais, química, física e assim por diante. O grau interdisciplinar é alto, a pesquisa é difícil, o ciclo de design é longo e muitas vezes leva vários anos para poder produzir em massa.

Atualmente, a empresa tem certa capacidade de inovação, mas a convergência de negócios é alta, o posicionamento do produto é médio e baixo e a escala geral de receita da indústria é pequena. O design MEMS pertence ao elo de alto valor agregado da cadeia industrial. Os produtos das empresas nacionais são principalmente sensores mecânicos, que estão no nível médio e baixo do mercado.

Na fabricação intermediária, as propriedades dos materiais MEMS básicos, como propriedades mecânicas estruturais e propriedades químicas dos materiais, são os fatores fundamentais para determinar o desempenho do produto. Como resultado, os dispositivos MEMS dependem de uma variedade de processos e variáveis, e muitas vezes há um pipeline de processo para cada produto MEMS. As equipes de P&D normalmente precisam de anos de melhorias e testes antes da comercialização.

A fundição MEMS pode ser dividida em linha de teste piloto, fundição IC e fundição profissional MEMS.

A linha piloto é composta principalmente por universidades e institutos de pesquisa científica, que funcionam como plataformas de pesquisa e desenvolvimento de tecnologia industrial genérica, sem fins lucrativos e com capacidade limitada. O negócio de IC OEM MEMS está em sua infância e sua capacidade é relativamente fraca. A maioria das empresas de design nacionais com uma certa escala escolhe OEMs estrangeiros.

OEM profissional gradualmente desde a aquisição até a autoconstrução, por exemplo: no final de 2015, o fabricante nacional NVA adquiriu a sueca MEMS OEM Silex Microsystems, dominando assim a tecnologia MEMS OEM líder mundial;

A tecnologia de embalagem vem principalmente da tecnologia de embalagem de circuitos integrados, mas os produtos MEMS são mais abundantes, então a tecnologia é mais complexa e difícil, resultando na tecnologia de embalagem que se tornou um campo líder para grandes plantas terceirizadas de testes de embalagens de semicondutores.

No processo de embalagem e fabricação, porque a China começou tarde, e os Estados Unidos, Japão, Alemanha e outras capacidades e precisão de fabricação ainda são uma certa lacuna, o sensor MEMS produzido em vida e a precisão são ruins e o nível de qualidade é não é uniforme, a competitividade do produto é baixa. Embora os OEM MEMS nacionais estejam atrasados ​​em relação aos grandes fabricantes internacionais, a tecnologia de embalagem e teste começou mais cedo e alcançou bons resultados, tornando-se competitividade internacional.

Entre eles, os principais produtos de microfone MEMS são Goer Stock e Ruisen Technology. Como seu modelo de negócios é comprar IP de produtos MEMS de fabricantes de design estrangeiros e, em seguida, concluir o teste de embalagem e as vendas dos produtos por conta própria após a fabricação OEM, há um certo espaço premium e agora eles estão no campo MEMS TOP30 global.

No setor de aplicações downstream, os eletrônicos de consumo são o maior mercado, principalmente devido ao rápido crescimento de smartphones, dispositivos vestíveis e outros mercados nos últimos anos, e ao rápido desenvolvimento de fabricantes nacionais de dispositivos inteligentes, como a principal empresa de tecnologia da China, Xiaomi e Vivo. A segunda é a eletrônica automotiva, a inteligência automotiva requer equipamentos de detecção de alta precisão, como BYD, NIO, Xiaopeng, os fabricantes de automóveis nacionais downstream também estão se desenvolvendo a todo vapor. Além disso, equipamentos médicos, indústria 4.0, Internet das Coisas e outras indústrias de aplicações downstream em rápido desenvolvimento. As empresas a jusante da cadeia industrial nacional estão a desenvolver-se rapidamente e com uma boa dinâmica, mas as suas tecnologias principais ainda necessitam de apoio estrangeiro e a sua capacidade independente de investigação e desenvolvimento é relativamente fraca. As empresas perceberam a importância da capacidade de inovação independente e continuam a fazer esforços.

4. Os fluxos de capital para a indústria de MEMS aumentaram dramaticamente

Como a indústria de MEMS é a base do desenvolvimento da ciência e da tecnologia na nova era, e o apoio político é forte, os casos de investimento e financiamento da indústria de MEMS na China estão a aumentar ano após ano, tanto em termos de quantidade como de montante. Em termos de montante de investimento, o montante de investimento em 2019 foi cerca do dobro do de 2018. Embora o investimento no mercado primário tenha sido frio, o investimento na indústria de MEMS continuou a aumentar.

Em termos de segmentação, MEMS+AI, RF MEMS, MEMS fotoelétricos e MEMS biológicos possuem o maior número de casos de investimento e quantidade de dinheiro. O aumento significativo no número e quantidade de investimentos indica que o mercado de capitais está prestando mais atenção à indústria de MEMS. Em termos de distribuição geográfica, Pequim, Guangdong, Xangai, Zhejiang e Jiangsu lideraram a lista em termos de número de casos de investimento.

图16 2017-2019年中国MEMS行业投融资情况资料来源:赛迪顾问，国泰君安证券研究

O design chinês e o OEM precisam ser fortalecidos e o teste fechado é competitivo

Semelhante à indústria de circuitos integrados, a cadeia industrial de MEMS envolve principalmente design e desenvolvimento, produção e fabricação, embalagem e testes e aplicação de sistemas. O upstream da cadeia da indústria MEMS inclui design de dispositivos MEMS, pesquisa, desenvolvimento e fornecimento de materiais e equipamentos de produção, o meio inclui fabricação de dispositivos MEMS e testes de embalagem, e o downstream usa produtos MEMS para integrar produtos eletrônicos terminais.

As empresas upstream de design de chips concentram-se no design de chips MEMS e em sua estrutura de produto. Depois de concluir o projeto, eles recorrem a fábricas terceirizadas para produzir chips MEMS. Depois de embalados e testados, os chips MEMS podem ser enviados a clientes em aplicações de eletrônicos de consumo, automotivas, médicas e de controle industrial. Atualmente, os processos de fabricação de MEMS de empresas nacionais estão principalmente na faixa de 0.25-1 mícron. Os processos de fabrico não são um factor de restrição da cadeia industrial, mas a função e a estrutura são relativamente mais importantes.

图18 MEMS产业链资料来源:国泰君安证券研究

Existem dois modos de produção midstream: Fabless e IDM. O modo Fabless é o modo de produção convencional atualmente. É uma divisão vertical do modo de trabalho baseada no design. As empresas são as principais responsáveis ​​pelo design e vendas de produtos MEMS e terceirizam a produção, testes, embalagens e outros aspectos. O modo IDM é o modo de fabricação de dispositivos integrados, que atualmente também é o principal modo de negócios das grandes fábricas internacionais. Os fabricantes típicos de IDM são Bosch, Samsung, TI, Toshiba, ST e assim por diante.

Capítulo 19: MEMS产业链下游发展情况资料来源:Yole Development,国泰君安证券研究

Os fabricantes downstream podem ser classificados em dois tipos: um é um fornecedor de soluções que fornece produtos flexíveis e personalizados com base nos requisitos downstream e depois os vende aos fabricantes de terminais para uso por meio de depuração simples de software. Em segundo lugar, os fabricantes que fornecem produtos terminais concentram-se geralmente em domínios específicos, mas os custos de investigação e desenvolvimento são elevados e o ciclo de investigação e desenvolvimento é longo. O primeiro tipo de fabricante é mais adequado para produtos do mercado de consumo de massa, e o segundo tipo de fabricante é mais adequado para produtos de domínio especializado.

图20 2019年中国MEMS市场应用结构（%）资料来源:赛迪顾问，国泰君安证券研究

Oportunidades e desafios de desenvolvimento empresarial de sensores MEMS domésticos coexistem

1. Os fornecedores têm poder de barganha medíocre

Os fornecedores upstream de MEMS fornecem principalmente matérias-primas, principalmente materiais à base de silício. Os materiais MEMS e os materiais semicondutores tradicionais são basicamente os mesmos, o mercado fornecedor está maduro, a concorrência é mais acirrada, a formação de um mercado comprador. Quando os fornecedores de sensores MEMS enfrentam grandes clientes OEM e clientes OEM, esses clientes OEM contam com um forte poder de mercado e exigem matérias-primas com preços mais baixos dos fornecedores. No entanto, nos últimos dois anos, devido ao aumento dos preços das matérias-primas e à limitação da capacidade de produção de wafers, a ligação de wafers do MEMS foi restringida. Os produtos convencionais de 6 e 8 polegadas geralmente estão esgotados e o poder de barganha dos fornecedores aumentou. Percebe-se que o poder de barganha dos fornecedores é muito afetado pela oferta do mercado.

2. Os compradores têm alto poder de barganha

As empresas MEMS aumentam os esforços de pesquisa científica, melhoram sua respectiva competitividade central, de modo que o rápido desenvolvimento da tecnologia, a atualização de produtos acelere e a velocidade de redução de preços.

Com o rápido desenvolvimento da Internet das coisas e a atualização acelerada do mercado de eletrônicos de consumo, muitas empresas aderiram ao mercado e a concorrência tornou-se cada vez mais acirrada. Isso faz com que os preços do mercado ao consumidor final sejam gradualmente reduzidos, fabricantes, empresas de pesquisa e desenvolvimento reduzam o preço; Ao mesmo tempo, a expansão do mercado de consumo final melhora o volume de vendedores finais e o poder de negociação dos compradores.

Além disso, como a maioria das empresas nacionais são boas em produtos de gama baixa, também enfrentam um grande número de concorrentes, pelo que precisam de garantir a quota de mercado através da guerra de preços. Percebe-se que o poder de barganha dos compradores é alto.

3. É difícil para os novos participantes competir em campos existentes

As barreiras da indústria de sensores MEMS são altas. Em primeiro lugar, existem barreiras financeiras. Devido às características não padronizadas dos produtos, as empresas MEMS não podem oferecer suporte a um determinado produto por meio de um único processo. Além de utilizar materiais de silício, não existe um componente básico comum, o que significa que cada produto MEMS necessita de um processo diferente.

No entanto, uma empresa muitas vezes precisa realizar design e desenvolvimento, processamento e fabricação experimental, testes de qualidade e outras etapas de vários produtos ao mesmo tempo, e há um grande investimento de capital. Em segundo lugar, as barreiras técnicas, o design de MEMS precisa cruzar disciplinas, o design é difícil. No processo de processamento, cada tipo de produto necessita de tecnologia de processamento diferente, e cada processo necessita das etapas de desenvolvimento e otimização do processo. Ao mesmo tempo, devido à falta de experiência em novas empresas, é difícil atender à precisão e qualidade do processamento, e o processamento é difícil.

Finalmente, existe a barreira do talento. Devido à baixa popularidade das novas empresas e à sua fraca capacidade de atrair talentos, é difícil para elas superar as empresas existentes em capacidade de inovação e competitividade central. No entanto, com o desenvolvimento contínuo de novas tecnologias e a abertura de segmentos de mercado e aplicações, existe uma pequena lacuna entre todas as empresas nestes domínios, o que proporciona a algumas novas empresas oportunidades de desenvolvimento.

4. A concorrência dos concorrentes existentes é feroz

Atualmente, as empresas americanas respondem por metade da participação no mercado doméstico de MEMS, além de empresas europeias e japonesas, e empresas estrangeiras como Broadcom, Bosch, STMICROELECTRONICS e Texas Instruments ocupam a maior parte do mercado doméstico. Do ponto de vista das principais empresas cotadas, existem apenas 2 empresas nacionais de sensores com receitas superiores a 10 mil milhões, o que está relacionado com o desenvolvimento tardio e a concorrência das empresas nacionais de sensores.

A capacidade de abastecimento interno da China é insuficiente, especialmente os produtos de alta qualidade, quase todos dependem de suprimentos importados, 80% dos chips dependem de países estrangeiros; A participação restante está concentrada apenas nas mãos de algumas empresas listadas, como Goeracoustics, Crystal Optoelectronics, Hanwei Electronics, Shilanwei e Jinlong Electromechanical 5 empresas ocupam mais de 40% do mercado doméstico de MEMS; 70% das empresas nacionais de MEMS são pequenas e médias empresas e seus produtos estão concentrados principalmente no segmento médio e baixo. Em geral, a situação actual das empresas chinesas é que os produtos de gama média e baixa competem ferozmente, enquanto não há competitividade na concorrência de produtos de gama alta.

5. Há pouca ameaça substituta

O sensor MEMS é um substituto dos sensores tradicionais. Comparado com sensores tradicionais, o sensor MEMS apresenta as seguintes vantagens: miniaturização, peso leve e baixo consumo de energia. Os dispositivos MEMS são pequenos. Geralmente, o tamanho de um único sensor MEMS é medido em milímetros ou até mícrons. Ao mesmo tempo, os componentes mecânicos após a miniaturização têm as vantagens de pequena inércia, alta frequência de ressonância, curto tempo de resposta e assim por diante.

Além disso, os sensores MEMS são mais adequados para produção em massa, o que pode reduzir bastante o custo de produção de MEMS individuais. Integração de processamento, um único MEMS geralmente está na embalagem de sensores mecânicos, mas também integrado a outros chips, controle conveniente do chip MEMS.

O sensor inteligente tem função de processamento de informações, através do software pode corrigir todos os tipos de erros, melhorar significativamente a precisão do sensor, melhorar a confiabilidade do sensor, melhorar as partes anti-interferência de todo o sistema. Sob a demanda da mesma precisão, o sensor inteligente multifuncional melhorou significativamente o desempenho de custo em comparação com o sensor comum com uma única função, e o sensor inteligente multifuncional pode realizar a medição de vários parâmetros abrangentes por vários sensores. Combinadas com essas vantagens, as alternativas aos sensores MEMS representam muito pouca ameaça.

Padrão de competição e análise KSF

O mercado de MEMS da China é dominado há muito tempo por fabricantes estrangeiros, que são maduros em todos os aspectos da tecnologia MEMS e têm vantagens óbvias na vida útil e na precisão do produto.

Em 2019, Broadcom, Bosch, STMICROELECTRONICS, Texas Instruments, QORVO, HP, Lou, NXP, Goel e TDK foram classificados entre os 10 principais FORNECEDORES no mercado de MEMS da China, entre os quais as empresas americanas representavam 54%. A empresa chinesa Goer ficou entre as 10 primeiras e a receita de MEMS cresceu 36% ano a ano em 2019, ultrapassando em muito outras empresas líderes do setor. Resound ficou em 22º lugar, com crescimento de receita de 11% ano a ano, também superior ao da indústria como um todo.

Figura 21. Estrutura de fornecedores do mercado MEMS na China em 2019

Fonte: Conselheiros CCID, Guotai Junan Securities Research

Atualmente, a escala geral de fabricantes nacionais de sensores MEMS não é grande. Além da receita anual de mais de US$ 100 milhões para Goer e Resound, a receita anual dos fabricantes locais de sensores MEMS, como Micron semiconductor, Mattel Technology, Microchip Microchip, é inferior a US$ 60 milhões e a escala geral é pequena.

Além disso, os fabricantes nacionais operam uma categoria de produtos relativamente única, a maioria das linhas de produtos são uma, a maioria deles são fornecedores de componentes e a capacidade de fornecimento de soluções é fraca. Os gigantes internacionais Invensense, Infineon e outros fabricantes estrangeiros têm 2 a 3 linhas de produtos, e Bosch, Denso, STMICROELECTRONICS e outras linhas de produtos MEMS têm mais de 4 e têm a capacidade de fornecer soluções integradas. Em contraste, é difícil para os pequenos fornecedores atingirem a produção em massa num curto período de tempo, pelo que a quota de mercado dos principais grandes fornecedores é relativamente estável e a concentração do mercado é elevada.

2. Análise KSF das empresas nacionais

Em primeiro lugar, a capacidade de investigação e desenvolvimento das empresas é o núcleo do avanço alternativo nacional. Actualmente, a INVESTIGAÇÃO e o desenvolvimento nacionais de MEMS residem principalmente em institutos de investigação e universidades, e a capacidade de investigação e desenvolvimento das empresas é relativamente fraca. E a indústria de MEMS, como base de novas tecnologias, tem novos produtos inovadores ou grandes melhorias é uma forma importante de ganhar uma posição no mercado. Portanto, empresas inovadoras e com competitividade central própria merecem atenção.

Por exemplo, Goer é uma empresa líder na área de microfones; O sensor acelerômetro da subsidiária Suzhou Gootechnetium ocupa o primeiro lugar nas vendas domésticas. O sensor de gás da Weisheng Technology, uma subsidiária da Hanway Electronics, alcançou conquistas iniciais e pode ser aplicado a produtos de detecção de gás e dispositivos vestíveis inteligentes.

Em segundo lugar, a cooperação estável entre empresas e fabricantes a jusante é a chave para a iteração contínua do produto. A demanda interna é enorme, excelentes fabricantes nacionais para cooperar com grandes empresas nacionais têm vantagens congênitas, mas os fabricantes nacionais à forma básica Fabless têm prioridade, em comparação com empresas IDM, a cadeia de suprimentos e a cadeia de distribuição não são perfeitas, não há estabilidade, downstream fornecedores é um grande problema, então a cadeia industrial completa e grandes empresas a jusante com cooperação estável, Além da existência de longa data, o sistema de integridade da empresa também merece atenção.

Além disso, o design do chip e a capacidade de fornecimento são a base para os sensores MEMS lidarem com a iteração e inovação tecnológica. Portanto, os fabricantes nacionais de semicondutores com foco em pesquisa e desenvolvimento e design de MEMS têm amplas oportunidades de mercado para substituição de importações e inovação.

Finalmente, as empresas têm forte endosso de capital é também uma das forças motrizes para o rápido desenvolvimento. Devido ao grande investimento e à dificuldade em obter lucros no desenvolvimento inicial das empresas MEMS, e à grande quantidade de capital, talentos e outros recursos necessários para o desenvolvimento, as empresas com o apoio de grandes empresas ou um forte historial de investimento podem desenvolver-se mais rapidamente.

表2 MEMS非上市公司资料来源：企名片，国泰君安证券研究

A principal conclusão

Conclusão principal 1: Os sensores MEMS são ricos em variedade e amplamente utilizados, sendo os principais dispositivos para obter informações e realizar interação. Com a penetração acelerada da Internet das Coisas, 5G, condução inteligente e outras indústrias, a procura de aplicações é ampla e o mercado é enorme.

De acordo com as estatísticas do CCID Think Tank, o tamanho do mercado chinês é de cerca de 60 mil milhões de yuans em 2019, representando cerca de 54% do mercado global, e a taxa de crescimento do mercado interno continua a ser superior à do mundo . Espera-se que, até 2022, o tamanho do mercado chinês de MEMS exceda 100 bilhões de yuans, com forte demanda interna por substitutos. No entanto, ainda existe uma lacuna entre a tecnologia e o desempenho dos produtos de sensores MEMS domésticos em comparação com os gigantes estrangeiros. Julgamos que a indústria de MEMS ainda está na fase inicial de crescimento.

Conclusão principal 2: As condições impulsionadoras para o desenvolvimento da indústria de sensores MEMS são boas, incluindo apoio político, crescimento da procura, oferta abundante, atenção do capital e iteração tecnológica. Porém, ainda há espaço para melhorias no nível de processos da cadeia industrial. Considerando que o nível de margem bruta das empresas líderes internacionais é superior ao dos fabricantes nacionais, mas o preço dos produtos é superior, o que dá às empresas nacionais um certo espaço para crescimento. Ao mesmo tempo, devido às características de customização do MEMS, espera-se que algumas empresas nacionais alcancem avanços tecnológicos em novos segmentos.

Conclusão principal 3: Em comparação com as empresas dos países desenvolvidos, os fabricantes nacionais desenvolveram-se tardiamente e tinham baixa quota de mercado, e a maior parte do mercado era ocupada por fabricantes americanos, japoneses e alemães.

A vantagem local está principalmente na aplicação a jusante, na inovação do modo e na compreensão da procura diversificada do mercado. Nos últimos anos, com a aplicação de sensores de impressão digital, imagem e som, espera-se que empresas com inovação de produtos e longa existência ganhem maior espaço de crescimento, e espera-se que surjam empresas de alta qualidade em todos os segmentos.

Recomenda-se prestar atenção à Mattel Electronics, Deep-HAO Semiconductor, Kunshan Shuangqiao, MingHAO sensing, ENERGY hao, BIG Brother Electronics, Wuxi good up, Minhao Micro, micro sensores e outras empresas para as oportunidades de investimento no mercado primário.

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