MEMS, Mikro Elektro Mekanik Sistem'in kısaltmasıdır ve fonksiyonel gereksinimlere göre mikro devreleri ve mikro makineleri bir çip üzerinde entegre eden bir sistemdir. MEMS, fotolitografi ve korozyon gibi geleneksel yarı iletken teknolojilerine dayanır, ultra hassas işleme ile entegre edilir ve mekanik, kimya, optik ve diğer disiplinlerdeki bilgi ve teknik temellerle birleştirilir; böylece milimetre veya mikron seviyesindeki bir MEMS, hassas ve eksiksiz mekanik, kimyasal, optik ve diğer karakteristik yapılara sahip olur. MEMS ürünleri esas olarak MEMS sensörleri ve MEMS aktüatörleri olarak ikiye ayrılabilir. Sensörler, fiziksel, kimyasal, biyolojik ve diğer olayları ve sinyalleri algılamak ve tespit etmek için kullanılan cihazlardır; aktüatörler ise mekanik hareket, kuvvet ve tork gibi davranışları gerçekleştirmek için kullanılan cihazlardır.  
      Şekil 1 MEMS sensörü ve yerel mikroskobik büyütme            Kaynak: Vesper       Şekil 2. MEMS sensörünün çalışma prensibi            Kaynak: Qianzhan Sanayi Araştırma Enstitüsü      

Şekil 3 MEMS sensör sınıflandırması

Kaynak: CCID Consulting

MEMS sensörleri, mikroelektronik ve mikromekanik teknolojisi kullanılarak üretilen minyatür sensörlerdir. Birçok çeşidi vardır ve en yaygın kullanılan MEMS ürünleridir. Giriş sinyali, mikro algılama elemanları ve iletim üniteleri aracılığıyla başka bir izlenebilir sinyale dönüştürülür ve iletilir. Geleneksel yöntemlerle üretilen sensörlerle karşılaştırıldığında, küçük boyut, hafiflik, düşük maliyet, düşük güç tüketimi, yüksek güvenilirlik, seri üretime uygunluk, kolay entegrasyon ve zeka gibi özelliklere sahiptir.  
       MEMS sensörleri geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir.  
Bilgi edinme ve etkileşimi gerçekleştirme konusunda kilit bir cihaz olarak MEMS, mekanik sistemlerin minyatürleştirilmesinde önemli bir rol oynamaktadır. MEMS sensörleri, otomotiv elektroniği, tüketici elektroniği, havacılık, biyomedikal, endüstri ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Tüketici elektroniği ve otomobiller şu anda MEMS'in ana uygulama alanlarıdır. 2019 yılındaki küresel MEMS pazar yapısına bakıldığında, tüketici elektroniği yaklaşık %60'lık payla ana uygulama alanıdır; otomobiller ise yaklaşık %19'luk payla ikinci en büyük uygulama alanıdır. 2019 yılındaki Çin MEMS pazar yapısına bakıldığında ise, ağ ve iletişim, bilgisayarlar ve tüketici elektroniği %50'lik paya sahipken, otomotiv alanı %29'luk paya sahiptir. Yeni enerji araçlarının yaygınlaşma oranındaki artış ve Nesnelerin İnterneti'nin gelişmesiyle birlikte, ağ ve iletişim ile otomotiv elektroniği, 2019 yılında MEMS pazar uygulamalarının yarısından fazlasını oluşturmuştur. 5G ve akıllı ağ bağlantısının uygulanmasıyla birlikte, MEMS'in yaygınlaşma oranı artmaya devam edecek ve yukarıda belirtilen alanlardaki pazar alanının daha da genişlemesi beklenmektedir.  
      Şekil 4. 2019 yılında küresel MEMS pazar yapısı.            Kaynak: Yole Development, Guotai Junan Menkul Kıymetler Araştırması       Şekil 5. 2019 yılında Çin'in MEMS pazar yapısı            Kaynak: Yole Development, Guotai Junan Menkul Kıymetler Araştırması  
  MEMS sensör geliştirme geçmişi  
İlk aşama 1990-2000 yılları arasındaydı. Otomobil elektronik ekipman ve uygulamalarındaki kademeli artış, hava yastıkları, fren basıncı, lastik basıncı izleme sistemleri vb. gibi MEMS sensör uygulamalarının hayata geçirilmesini teşvik etti. Bu uygulamalara olan talebin artması, Avrupa, Japonya ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki şirketlerin otomobillerde kullanılan MEMS sensör ürünlerini geliştirmeye ve seri üretmeye başlamasına yol açtı;
İkinci aşama, tüketici elektroniğinin hızlı gelişimiyle tetiklenen 2000-2010 yılları arasını kapsar. Cep telefonları, tabletler, dizüstü bilgisayarlar vb. tüketici elektroniği ürünleri, MEMS sensör ürünlerinin daha küçük boyutlu ve daha düşük enerji tüketimli olmasını gerektirir;
 
Üçüncü aşama 2010-2020 arasını kapsıyor. Nesnelerin İnterneti sektörünün hızlı gelişimi, MEMS sensör sektörüne büyük bir gelişme alanı sağladı. Akıllı telefonlar ve tabletler gibi tüketici elektroniği ürünlerinin yanı sıra, MEMS sensörleri artırılmış gerçeklik/sanal gerçeklik, akıllı saatler, akıllı sürüş, akıllı lojistik, akıllı tıp ve diğer alanlarda da yaygın olarak kullanılacak.
 
Dördüncü aşama 2020'den itibaren başlıyor. Otonom sürüş, 5G ve Nesnelerin İnterneti'nin yaygınlaşmasıyla MEMS'in gelişim alanı daha da genişledi. MEMS sensör ürünlerinin performansının iyileştirilmesiyle, daha küçük boyut, daha düşük enerji tüketimi ve daha yüksek performans ihtiyaçları karşılanabilir.  
     

Şekil 6 MEMS sensörlerinin geliştirme aşamaları

Kaynak: Aijiwei, Guotai Junan Menkul Kıymetler Araştırması

         

Sektör henüz büyüme evresine yeni girdi.

Piyasa büyüklüğü açısından bakıldığında, Yole istatistikleri ve tahminlerine göre, 2019 yılında küresel MEMS pazarının büyüklüğü 11.5 milyar ABD dolarıydı. COVID-19, 2020 yılında pazar büyümesinde bir yavaşlamaya neden oldu. Pazar, 2021'den itibaren yeniden büyümeye başlayacak ve 2025 yılına kadar yaklaşık 17.7 milyar ABD dolarına ulaşması bekleniyor; bu da 2019-2025 yılları arasında yıllık bileşik büyüme oranının %7.4 olacağı anlamına geliyor. Çin'in tüketici elektroniği, otomotiv elektroniği ve endüstrisindeki hızlı gelişmenin arka planında, Çin son beş yılda MEMS pazar büyüklüğünde en hızlı büyümeyi gösteren ülke oldu ve aynı zamanda dünyanın en büyük elektronik ürün üreticisi konumunda. Cep telefonları ve tabletler, MEMS ürünlerine büyük bir talep gösteriyor. Çin'in cep telefonu sevkiyatları dünyada birinci sırada yer alıyor. Cep telefonu endüstrisinin ihtiyaç duyduğu ışık sensörleri ve hareket sensörleri gibi MEMS sensörlerinin tedarikçileri, Çin'i en önemli pazar olarak görüyor. CCID Düşünce Kuruluşu'nun istatistiklerine göre, Çin'in pazar büyüklüğü 2019'da yaklaşık 60 milyar yuan olup, küresel pazarın yaklaşık %54'ünü oluşturmaktadır. İç pazar, küresel pazardan daha hızlı büyümeye devam etmekte olup, Çin'in MEMS pazar büyüklüğünün 2022'de 100 milyar yuanı aşması beklenmektedir.  
      Şekil 7: Küresel MEMS pazarındaki büyüme hızlanıyor.           Kaynak: Yole Development, CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research      Şekil 8'de görüldüğü gibi, Çin son beş yılda MEMS pazar büyüklüğünde en hızlı artış gösteren ülkedir.            Kaynak: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research      
Ürün yapısı açısından bakıldığında, dünyadaki en büyük beş MEMS sensör segmenti sırasıyla radyo frekansı, basınç, mikrofon, ivmeölçer ve jiroskop olup, yaklaşık %65'lik bir paya sahiptir; Çin pazarındaki sıralama ise radyo frekansı, basınç, mikrofon, atalet ve ivmeölçer şeklindedir ve bu da küresel pazara benzerdir. Yole'nin tahminine göre, 2024 yılında pazar büyüklüğü 1 milyar ABD dolarını aşan MEMS sensör segmentleri arasında radyo frekansı, atalet kombinasyonu, ultrasonik parmak izi, basınç, mikrofon ve mürekkep püskürtmeli baskı yer almaktadır.  
      Şekil 9. 2019 yılında küresel MEMS pazar yapısı (cihaz türüne göre)            Kaynak: Yole Development, Guotai Junan Menkul Kıymetler Araştırması       Şekil 10. MEMS endüstrisi pazar büyüklüğü ve 2018'den 2024'e kadar bileşik büyüme oranı.            Kaynak: Yole Development, Guotai Junan Menkul Kıymetler Araştırması      

Şekil 11. Farklı alanlarda MEMS pazar büyüklüğü ve tahmini (100 milyon ABD doları)

Kaynak: Yole Development, Guotai Junan Menkul Kıymetler Araştırması

Yole'nin tahminine göre, uygulama terminalleri açısından bakıldığında, Nesnelerin İnterneti ve 5G mobil telefon değişiminin etkisiyle küresel tüketici MEMS pazarının 2019'da 6.87 milyar ABD dolarından 2025'te 11.14 milyar ABD dolarına ulaşması bekleniyor; akıllı araç penetrasyonundaki artışın etkisiyle otomotiv MEMS pazarının ise 2019'da 2.18 milyar ABD dolarından 2025'te 2.6 milyar ABD dolarına ulaşması ve bu dönemde %3'lük bir bileşik yıllık büyüme oranı (CAGR) göstermesi öngörülüyor. Ayrıca, endüstri, sağlık, iletişim, ulusal savunma ve havacılık alanlarındaki pazar talebi de artıyor.  
Teknolojik olgunluk açısından bakıldığında, yerli MEMS teknolojisinin gelişimi hala başlangıç ​​aşamasındadır. Ürün araştırma ve geliştirme açısından, ülkemiz patent başvurusu sayısı bakımından dünyada üçüncü sırada yer alsa da, patentlerin kalitesi düşüktür ve temel patent sayısı azdır; ayrıca, patent başvurusunda bulunan birimler çoğunlukla üniversiteler ve araştırma enstitüleridir ve sanayileşme düzeyi düşüktür ve sonuçların hala dönüştürülmesi gerekmektedir. Paketleme ve üretim açısından, Çin'in OEM deneyimi yetersizdir. Yerli OEM şirketleri tarafından üretilen MEMS sensörlerinin güvenilirlik ve verimlilik oranı, büyük ölçekli üretimin gereksinimlerini tam olarak karşılayamamakta ve bunlar ile pazar uygulamaları arasında hala belirli bir boşluk bulunmaktadır. İşletme ölçeği açısından, yerli işletmelerin çoğu, yetersiz fonlara ve yetenek çekme yeteneği zayıf olan küçük ve orta ölçekli işletmelerdir; bu da zayıf bilimsel araştırma kapasitesine ve üniversiteler ve araştırma enstitüleriyle işbirliği kanallarının açılmasında zorluğa yol açmaktadır.
 
İş ölçeği ve kar düzeyi açısından bakıldığında, yerli yarı iletken şirketleri ile önde gelen yabancı şirketler arasında hala belirgin bir fark bulunmaktadır. Önde gelen uluslararası şirket Broadcom, 2019 yılında 22.597 milyar ABD doları işletme geliri elde etmiş ve bu da %55.2'lik brüt satış kar marjına karşılık gelmektedir. STMicroelectronics'in 2019 yılındaki işletme geliri 15.416 milyar ABD doları olup, brüt kar marjı %38.7'dir; Texas Instruments'ın 2019 yılındaki işletme geliri 14.383 milyar ABD doları olup, brüt kar marjı son yıllarda %50'nin hatta %60'ın üzerinde seyretmektedir. Yerli şirketlere bakıldığında, bir numaralı yerli şirket Goertek, 2019 yılında yaklaşık 5.068 milyar ABD doları işletme geliri elde etmiş ve brüt kar marjı sadece %15.43 olmuştur. Yerli işletmeleri yabancı devlerle karşılaştırdığımızda, gelir ölçeği ve karlılık açısından hala büyük bir fark bulunmaktadır.   
      Şekil 12 Bazı borsada işlem gören MEMS şirketlerinin tarihsel brüt kar marjı (%).            Kaynak: Wind, Guotai Junan Menkul Kıymetler Araştırması      
Rakip sayısına bakıldığında, birçok MEMS sensör türü ve üreticisi olduğu görülüyor. 2019 yılında Çin'in MEMS pazarına yabancı üreticiler hakim oldu. Broadcom ve Bosch başa baş yarışıyor. Diğer önemli rakipler arasında STMicroelectronics, Texas Instruments, Qorvo vb. yer alıyor. Amerikan üreticileri pazarın yarısından fazlasını oluştururken, Avrupa, Amerika ve Japon üreticileri MEMS çip ve mikroelektromekanik üretiminin ana alanlarında nispeten gelişmiş durumda. Yerli rakipler de iyi performans gösterdi. Goertek, 2019 yılında ilk kez küresel MEMS üreticileri arasında ilk on arasına girerken, AAC Technology 22. sırada yer aldı; dökümhane alanında ise Silex'in bir holding şirketi olan Silex birinci sırada yer aldı. Genel olarak, uluslararası rakiplerin belirgin avantajları var, ancak yükselen yerli şirketler arayı kapatmak için hızlanıyor.  
      Şekil 13 Yerli MEMS sensör endüstrisi henüz büyüme evresine girmiştir.            Kaynak: Guotai Junan Menkul Kıymetler Araştırması      
Yukarıdaki pazar büyüklüğü, teknoloji olgunluğu, işletme faaliyet koşulları, rakip sayısı vb. analizine dayanarak, yerli MEMS sensör endüstrisinde yerli ikamenin henüz büyümenin erken aşamalarında olduğunu ve yerli MEMS şirketlerinin sektör devlerine yetişmek için hızlandığını değerlendiriyoruz. Nesnelerin İnterneti, akıllı otomobiller ve 5G teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, yerli MEMS sensör endüstrisi büyümeye devam edecek ve yerli ikamenin hızı artacaktır.  
         

Yerli MEMS üreticilerinin gelişme potansiyeli çok yüksek.

1. Ulusal politikalar MEMS sensör endüstrisinin gelişimini güçlü bir şekilde desteklemektedir.  
MEMS sensörleri, Nesnelerin İnterneti, akıllı üretim, akıllı lojistik gibi modern teknolojilerde çok önemli bir rol oynamaktadır. Çin, dünyadaki en büyük MEMS sensör pazarıdır. Çin MEMS sensör pazarı, ölçeği ve önemi açısından dikkat çekmeye değer bir pazardır. Ulusal sensör endüstrisinin geliştirilmesi için politika ortamı sürekli olarak optimize edilmektedir. "Üretim Gücü Stratejisi" ve "İnternet +" eylem planının güçlü bir şekilde desteklenmesiyle, sensör teknolojisinin ve sensör endüstrisinin önemi giderek daha da belirginleşecektir. Gelecekte sensör teknolojisinin ülkemizin bilimsel ve teknolojik gelişiminin en öncelikli alanı olacağı öngörülebilir.  
      Tablo 1. Eyalet tarafından yayınlanan bazı MEMS sensör endüstrisi politikaları.            Kaynak: Devlet Konseyi, Ulusal Kalkınma ve Reform Komisyonu, Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı, Guotai Junan Menkul Kıymetler Araştırma Merkezi  
       2. Alt pazarlardan gelen talep, MEMS endüstrisi pazarının sürekli büyümesini desteklemektedir.  
Tüketici elektroniği alanı, özellikle akıllı telefonlar, giyilebilir cihazlar ve akıllı evlerdeki büyüyen pazar nedeniyle MEMS için en büyük pazar konumundadır. Dünyanın en büyük elektronik ürün üretim üssü olan Çin, dünyadaki MEMS cihazlarının neredeyse yarısını tüketmektedir. Akıllı telefonlar ve tabletler gibi Çin'in MEMS tüketici elektroniği ürünlerinin satışlarındaki sürekli artış, ivme sensörleri ve mikrofonlar gibi MEMS endüstrilerinin büyümesini tetiklemiştir. Buna ek olarak, akıllı sürüş ve yeni enerji araçlarının gelişmesiyle birlikte, otomotiv elektroniği alanındaki MEMS pazarı hızla büyümüş ve 2019 yılında %17.8'lik pazar payıyla ikinci sırada yer almıştır.  
Hükümet 5G alanını güçlü bir şekilde destekliyor ve Çin, canlı bir 5G endüstri pazarı oluşturdu. Yatırımcılar 5G pazarına tam güven duyuyor ve umut besliyor; bu da 5G'nin tanıtımı ve uygulaması için geniş bir gelişme alanı sağlıyor. 5G, Nesnelerin İnterneti'nin temelidir ve Nesnelerin İnterneti'nin hızlandırılmış gelişimini de teşvik etmektedir. Nesnelerin İnterneti, tüm sektörlerin dört gözle beklediği bir sonraki "trend" haline geldi ve küresel Nesnelerin İnterneti endüstrisi hızla gelişiyor. Çin'in Nesnelerin İnterneti pazarının büyüme oranı dünyada lider konumda ve dünyanın en aktif Nesnelerin İnterneti uygulama pazarı haline geldi. CCID Consulting, Çin'in 5G pazarının yüksek hızda büyümeye devam edeceğini öngörüyor.  
      Şekil 14 Çin'in 2020-2025 yılları arasındaki 5G yatırım tahmini            Kaynak: CCID Consulting, Guotai Junan Securities Research      
Nesnelerin İnterneti (IoT) alanında, MEMS sensör pazarının hızlı gelişimi ön plana çıkmaktadır. MEMS sensörleri, analog ve dijital dünyaları birbirine bağlamada önemli bir rol oynamaktadır. Çevresel ortamı algılama ve veri toplama yetenekleri, çeşitli cihaz ve sistemlerin normal çalışması hakkında objektif ve kapsamlı bir anlayış sağlamaktadır. Küresel Mobil İletişim Sistemleri Birliği (GSMA) istatistiklerine göre, küresel IoT cihaz sayısı 2010 yılında 2 milyar adetten 2019 yılında 12 milyar adede yükselmiştir. Gelecekte, 5G'nin ticarileştirilmesi ve Wi-Fi6'nın gelişmesiyle birlikte IoT pazarının potansiyeli çok büyüktür. GSMA, küresel IoT cihaz sayısının 2025 yılına kadar 24.6 milyar adede ulaşacağını ve 2019-2025 yılları arasında %12.7'lik bileşik büyüme oranı göstereceğini tahmin etmektedir.  
      Şekil 15 Nesnelerin İnterneti (IoT) cihazlarının sayısı hızla artıyor (birim: milyar)            Kaynak: GSMA, Guotai Junan Menkul Kıymetler Araştırması      
Tıp alanında COVID-19 tüm dünyaya büyük felaketler getirse de, bu durum tıbbi MEMS sensör pazarının önemli ölçüde büyümesine neden oldu. Elektronik termometreler, teşhis ekipmanları veya ventilatörler olsun, bu tıbbi cihazlar MEMS sensörlerinden ayrı düşünülemez ve bu da bu alanlardaki pazar büyüklüğünün hızla artmasına yol açar. Yole, tıbbi MEMS pazarının 2020 yılında %10.6 oranında büyüyeceğini öngörüyor. Ayrıca, salgın insanların sağlığa verdiği önemi artırdı ve tıbbi tüketici pazarının gelişimini hızlandırdı. Vücut göstergelerini her zaman izleyen giyilebilir tıbbi cihazlar da hızla gelişti. Salgın önleme ve kontrolü nedeniyle, temassız hizmetlere, robot dağıtımına ve robot işleme tesislerine olan talebin artması, dolaylı olarak MEMS endüstrisinin hızlı gelişimini destekledi. Ek olarak, insanların otomasyona olan alışkanlığı, salgın bir gün gelecekte sona erse bile, insanların MEMS tabanlı insansız ve otomatik hizmetlere güvenmeye devam edeceği anlamına gelir. Bu nedenle, sektör küçülmeyecek, aksine büyümeye devam edecektir.  
 
     

Yasal Uyarı: Bu makale "Semiconductor Circle" dergisinden yeniden basılmıştır. Bu makale yalnızca yazarın kişisel görüşlerini temsil eder ve Sacco Micro ile sektörün görüşlerini yansıtmaz. Yeniden basım ve paylaşım, yalnızca fikri mülkiyet haklarının korunmasını desteklemek amacıyla yapılmaktadır. Yeniden basım için lütfen orijinal kaynağı ve yazarı belirtin. Herhangi bir telif hakkı ihlali durumunda, lütfen silinmesi için bizimle iletişime geçin.

Şirket telefon numarası: +86-0755-83044319
Faks: +86-0755-83975897
E-posta: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Yönetici Li

QQ: 332496225 Yönetici Qiu

Adres: Shenzhen, Longhua Yeni Bölgesi, Minzhi Caddesi No. 1079, Zhantao Teknoloji Binası, C Binası, Oda 809