MEMS（微电子机械系统）系统是指可以批量生产的微型或纳米级器件或系统，集成了微型传感器、执行器、机械结构、电源、信号处理、控制电路、高性能电子集成电路、接口和通信。

MEMS传感器是基于微电子技术发展起来的多学科交叉前沿研究领域。它们是利用微电子和微加工技术制造的新型传感器。

与传统传感器相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适合大规模生产、易于集成和智能化等特点。

同时，微米级的特征尺寸使其能够完成传统机械传感器无法实现的某些功能。

MEMS技术是21世纪革命性的高科技之一。

1947年，美国贝尔实验室发明了晶体管，这是整个行业发展的开端；1987年，加州大学伯克利分校发明了微型电机，这被认为是MEMS技术的开端；1993年，ADI的微型加速度计产品被大量用于汽车防撞气囊，MEMS正式进入产业化阶段。

自2016年以来，国内传感器技术和产业发展迅速。同时，在国内物联网、5G、人工智能等技术的驱动下，传感器不断朝着MEMS、智能化、网络化和系统化的方向发展。

MEMS产业链：涉及四大环节

MEMS产业链主要包括四个主要环节：设计研发、生产制造、封装测试和系统应用。

MEMS产业链的上游包括MEMS器件设计、材料和生产设备的研发和供应，中游包括MEMS器件的制造、加工、封装和测试，下游则利用MEMS产品集成终端电子产品。

据统计，MEMS和传感器代工产能将从2019年的每月3.9万件增加到2023年的每月4.7万件。

MEMS传感器行业的竞争格局

全球MEMS传感器市场的两大领先企业是博世和博通集团，这两家公司均占据约12%的市场份额。

中国是全球最大的电子产品生产基地和消费国。2019年，中国占据了全球MEMS器件市场一半以上的份额。

然而，国内市场仍然由外国厂商主导，排名前十的厂商中只有6%是国产厂商。其中，博通、博世和意法半导体位列前三，市场份额分别为11%、8%和4%。

MEMS传感器产业结构份额

从 2019 年全球 MEMS 产业结构的比例来看，消费电子是主要应用领域，占比近 60%，汽车电子是第二大应用领域，占比约 19%。

从2019年中国MEMS市场的结构来看，网络通信、计算机和消费电子领域占50%，汽车领域占29%。

得益于中国智能手机、平板电脑等消费电子产品产量的稳步增长，对加速度计、陀螺仪、微型麦克风等MEMS产品的需求也在增长，使中国成为全球MEMS市场增长最快的地区。

消费类电子产品

目前，消费电子是全球MEMS产业最大的应用市场，其在整个MEMS产业中的市场份额正在不断增长。射频MEMS、微型麦克风、压力传感器、加速度计、陀螺仪等MEMS产品广泛应用于以智能手机和平板电脑为代表的消费电子产品中。

在智能手机上，MEMS传感器可广泛应用于声音性能、场景切换、手势识别、方向以及温度/压力/湿度传感等领域。

2019年，全球消费电子领域的MEMS市场规模约为7.163亿美元，2019年至2024年的复合年增长率为8.4%。

汽车电子

汽车电子行业被认为是MEMS传感器第一波应用浪潮的驱动力，MEMS传感器通过安全气囊碰撞传感器、轮胎压力监测系统和车辆稳定性控制来增强车辆性能。

环境信息感知是驾驶辅助系统的基础。L1/L2级自动驾驶仅需1个摄像头模块、1-3个超声波雷达和激光雷达，以及0-1个融合传感器。L4/L5级自动驾驶车辆将引入7-13个超声波雷达和激光雷达、6-8个摄像头模块、V2X模块和多传感器融合解决方案。这些新型半导体的价值超过1,000美元。

医疗保健

MEMS传感器广泛应用于生物和医疗电子产品，例如心脏起搏器、精密手术器械、医疗器械、智能假肢、血糖仪、数字血压计、血气分析仪、数字脉搏仪、心率监测器、数字温度计、妊娠测试仪、透皮给药系统、透析系统和氧气浓缩器等。

压力传感器、微流控芯片、流量计和加速度计在医疗MEMS市场中占据了主要份额。2019年全球医疗领域MEMS市场规模为844亿美元，预计2019年至2024年的复合年增长率为7.5%。

物联网

物联网的普及极大地拓展了MEMS的应用场景。物联网催生了许多新兴市场，例如智能音箱、智能电视、可穿戴设备等。与此同时，智能水平也在不断提升，推动了MEMS在单机应用领域的增长。

MEMS传感器行业中器件类型的比例

在全球 MEMS 产品结构中，射频 MEMS 位居第一，占比 19.2%；在其他产品中，压力传感器、麦克风和加速度计的占比均超过 10%。

中国市场结构与世界相似。数据显示，2019年国内射频MEMS产品收入占比25.9%；压力传感器占比19.2%，位居第二；麦克风、惯性组合器件和加速度计分别占比7.1%、8.9%和6.5%。

MEMS麦克风

MEMS麦克风是MEMS市场中增长最快的细分领域之一。MEMS麦克风市场的繁荣主要得益于智能手机、智能音箱和TWS耳机的发展。

MEMS麦克风已成为智能手机的标配。一些高端智能手机甚至使用3到4个MEMS麦克风。智能音箱可搭载2到8个MEMS麦克风，而一副TWS耳机则可配备4到6个MEMS麦克风，这为MEMS麦克风市场带来了强劲的增长势头。

中国MEMS传感器产业的发展趋势

微型化

在设备小型化和低能耗的未来发展趋势下，不断降低产品尺寸和成本是MEMS传感器行业的重要发展趋势之一。

MEMS传感器产品的下游应用对产品厚度和重量的要求越来越高。一方面，MEMS制造商在保证产品性能的前提下，不断改进封装结构，缩小器件尺寸；另一方面，他们也在努力缩小芯片尺寸。在单片晶圆尺寸固定的情况下，芯片尺寸的缩小可以提高芯片的输出功率，并有效降低平均成本。未来，随着MEMS尺寸的不断缩小，MEMS（微机电系统）将逐步向NEMS（纳米机电系统）转型，并持续降低尺寸和成本。

之路

多传感器融合与协作 单个设备上安装的传感器数量正在逐步增加。同时，为了提高信号识别和采集效果以及设备的集成度，传感器开始实现融合与协作（例如，将加速度计、陀螺仪、磁力计和惯性测量单元组合成惯性传感器组）。

柔性压敏MEMS具有明显的优势

与传统的电容式解决方案相比，柔性 MEMS 对终端产品的结构和内部空间要求较低，可以有效降低组装成本，并且在智能手机压力感应触摸、可穿戴产品和工业/医疗测量等领域具有巨大的应用潜力。

多元化应用场景

随着人工智能和物联网技术的发展，MEMS传感器的应用场景将更加多元化。MEMS传感器是人工智能的重要底层硬件之一。传感器采集的数据越丰富、越精确，人工智能的功能就越完善。

未来，智能家居、工业互联网、车联网、智慧城市等新兴产业领域将为MEMS传感器产业带来广阔的市场空间。

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