3. 国内MEMS传感器企业的发展面临一定的技术挑战。  
中国MEMS产业起步时间与国外相差不大。从设计、制造和封装的角度来看，现有的技术条件已初步形成MEMS设计、加工、封装和测试的一站式体系，为我国MEMS技术的进一步发展提供了较好的平台。然而，由于历史原因造成的资源分散和力量分散，以及投资严重不足，尽管取得了诸多成就，但在质量、性价比和商业化等方面与国外仍存在较大差距。MEMS技术的研发需要较长的投资周期，一个传感器的研发通常需要6-8年。此外，测试和引入产业链的时间通常接近20年。而且，产品的价格与其重要性或研发难度并非直接成正比，导致中国MEMS企业无法从价格战中获利。因此，中国企业需要提升产业链支撑能力，加强上下游合作。与此同时，他们需要积极探索MEMS器件新材料和集成技术的突破，并开拓新的市场机遇。  
上游研发设计主要集中在高校、科研院所和研发试点平台。MEMS技术涉及微电子、机械、材料、化学、物理等多个领域，具有高度交叉性，研发难度大，设计周期长，往往需要数年才能实现量产。目前，企业具备一定的创新能力，但业务重叠度高，产品定位在中低端，行业整体营收较小。MEMS设计是产业链中的高附加值环节。国内企业产品主要为机械传感器，市场定位在中低端。
在中游制造中，MEMS器件的基本材料特性，例如结构力学性能和材料化学性能，是决定产品性能的根本因素。因此，MEMS器件依赖于各种工艺和变量。一个MEMS产品通常对应一条工艺装配线，研发团队一般需要数年的改进和测试才能实现商业化。MEMS代工厂可以分为三种类型：中试生产线、集成电路代工厂和MEMS专业代工厂。大多数中试生产线依托于高校和科研院所，作为通用工业技术的研发平台，它们不以盈利为目的，产能有限。集成电路代工厂的MEMS业务尚处于起步阶段，能力相对较弱。国内具有一定规模的设计公司基本上选择国外代工厂。专业的OEM厂商正逐步从收购转向自建。例如，2015年底，国内厂商Nevi Technology收购了瑞典MEMS代工厂Silex Microsystems，从而一举掌握了世界领先的MEMS代工技术； 2019年，汉京微电子、西安里德微系统等多家公司相继推出MEMS生产线，进入专业MEMS代工领域。
 
封装技术主要源于集成电路封装技术，但MEMS产品种类繁多，因此技术难度更高，也更复杂，使得封装技术成为大型外包半导体封装测试工厂竞相争夺的领域。在封装制造过程中，由于中国起步较晚，其制造能力和精度与美国、日本、德国等制造强国之间仍存在一定差距。国产MEMS传感器寿命短、精度低、质量参差不齐，导致产品竞争力不足。虽然国内MEMS代工厂落后于国际主要厂商，但其封装测试技术起步较早，取得了较好的成果，并已具备国际竞争力。其中，歌尔科技和AAC科技等以MEMS麦克风为主要产品的厂商，由于其商业模式是从国外设计厂商购买MEMS产品IP，委托OEM代工，然后自行完成产品的封装、测试和销售，因此占据了一定的市场高端地位。正因如此，它们目前已跻身全球MEMS企业前30强。
 
在下游应用行业中，消费电子是最大的市场，这主要得益于近年来智能手机、可穿戴设备等市场的快速增长，以及华为、小米、vivo等国内智能设备制造商的快速发展。其次是汽车电子。汽车智能化需要高精度传感设备。比亚迪、蔚来、小鹏等国内下游汽车制造商也在快速发展。此外，医疗设备、工业4.0、物联网等下游应用行业也呈现快速增长的态势。国内产业链下游需求企业发展迅速，势头良好。然而，其核心技术仍依赖国外支持，自主研发能力相对薄弱。企业已意识到自主创新能力的重要性，并正为此持续努力。  
       4. 流入微机电系统（MEMS）行业的资金显著增加。  
由于微机电系统（MEMS）产业是新时代科技发展的基础，且得到强有力的政策支持，中国MEMS产业的投资融资案例逐年增加，无论从数量还是金额来看都是如此。从金额来看，2019年的投资额约为2018年的两倍。尽管一级市场整体投资疲软，但MEMS产业的投资热情依然高涨。  
从细分领域来看，MEMS+AI、射频MEMS、光电MEMS和生物MEMS这四个领域的投资案例数量和金额最多。投资案例数量和金额的显著增长表明，资本市场对MEMS产业的关注度日益提高。从地域分布来看，北京、广东、上海、浙江和江苏的投资案例数量位居前列。  
      图16 2017年至2019年中国MEMS产业投资和融资情况            资料来源：CCID咨询公司、国泰君安证券研究       图17 2019年中国MEMS产业各领域的投资和融资额            资料来源：CCID咨询公司、国泰君安证券研究  
         

中国设计和代工能力需要加强，封装和测试方面则缺乏竞争力。

与集成电路产业类似，MEMS产业链主要包含四个环节：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与供应；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。  
上游芯片设计公司专注于MEMS芯片及其产品结构的设计。设计完成后，他们会将设计稿交给第三方晶圆厂进行MEMS芯片的生产。经过封装和测试后，芯片即可交付给消费电子、汽车、医疗、工业控制等领域的客户。目前，国内企业的MEMS制造工艺主要集中在0.25-1微米范围内。制造工艺并非产业链的制约因素，功能和结构相对更为重要。  
      图18 MEMS产业链            资料来源：国泰君安证券研究      
中游生产模式主要有两种：无晶圆厂模式和集成器件制造（IDM）模式。无晶圆厂模式目前是主流生产模式，是一种以设计为导向的垂直分工模式。公司主要负责MEMS产品的设计和销售，而将生产、测试​​、封装等环节外包。典型公司包括Knowles、惠普、佳能等。  
      图19：MEMS产业链的下游发展            资料来源：Yole Development、国泰君安证券研究      
下游厂商主要可分为两类：一类是提供解决方案的厂商，他们根据下游需求提供灵活的定制化产品支持，并通过简单的软件调试将产品销售给终端厂商使用；另一类是提供终端产品的厂商，这类厂商通常专注于特定领域，但研发成本更高，研发周期更长。第一类厂商更适合面向大众消费市场的产品，而第二类厂商更适合面向专业领域的产品。  
      图20 2019年中国MEMS市场应用结构（%）            资料来源：CCID咨询公司、国泰君安证券研究  
         

国内MEMS传感器企业的发展机遇与挑战并存

1. 供应商拥有平均议价能力  
MEMS上游供应商主要提供原材料，主要是硅基材料。MEMS所用材料与传统半导体基本相同。供应市场已趋于成熟，竞争激烈，形成买方市场。当MEMS传感器供应商面对大型代工厂客户和代工厂客户群时，这些代工厂凭借其强大的市场影响力，要求供应商提供价格更低的原材料。然而，近两年来，由于原材料价格上涨和晶圆产能限制，MEMS的晶圆环节受到制约，传统的6英寸和8英寸产品普遍缺货，供应商的议价能力增强。由此可见，供应商的议价能力很大程度上受到市场供应的影响。  
       2、买家议价能力强  
MEMS企业加大科研投入，提升核心竞争力，实现了技术快速发展、产品加速升级和价格快速下降。物联网的快速发展和消费电子市场的加速升级，吸引了众多企业涌入市场，竞争日趋激烈。这逐步拉低了终端消费市场的价格，迫使厂商和开发商降低售价。与此同时，终端消费市场的扩张扩大了终端卖家的规模，提升了买方的议价能力。此外，由于国内企业大多专注于中低端产品，也面临着众多竞争对手，需要通过价格战来维持市场份额。由此可见，买方的议价能力相对较高。  
       3、新进入者难以在现有领域竞争  
MEMS传感器行业面临着诸多高门槛。首先是资金门槛。由于MEMS产品缺乏标准化，企业无法通过单一工艺生产特定产品。除了使用硅材料外，MEMS产品没有通用的基础组件，这意味着每种MEMS产品都需要不同的工艺流程。企业往往需要同时开展多种产品的设计开发、试加工制造、质量检测等环节，需要大量的资金投入。其次是技术门槛。MEMS的设计涉及多个学科，设计难度较高。在加工过程中，每种产品都需要不同的加工技术，每个工艺流程都需要进行开发和优化。同时，由于新进入者缺乏经验，难以保证加工的精度和质量，增加了加工难度。最后是人才门槛。由于声誉较低，人才吸引力较弱，新企业在创新能力和核心竞争力方面难以超越现有企业。然而，随着新技术的不断发展、市场细分和应用领域的开放，这些领域所有企业之间的起步差距并不大，这给一些新进入者提供了发展机会。  
       4. 现有竞争对手之间的竞争非常激烈。  
目前，美国公司占据了国内MEMS市场一半的份额。加上欧洲和日本公司，博通、博世、意法半导体、德州仪器等外国公司占据了国内市场的绝大部分。从主要上市公司来看，国内年营收超过10亿元的传感器公司只有两家。这与国内传感器公司发展较晚、竞争激烈密切相关。我国国内产能不足，尤其是高端产品几乎完全依赖进口，80%的芯片依赖国外；剩余份额集中在少数几家上市公司手中，例如歌尔声学、晶科光电、汉威电子、思兰微电子、金龙机电等。这五家公司占据了国内MEMS市场40%以上的份额；国内MEMS公司中，70%是中小企业，其产品主要集中在中低端市场。总的来说，中国企业目前的状况是，中低端产品的竞争非常激烈，但在高端产品的竞争中却不具备竞争力。  
       5.目前基本上不存在替代品的威胁。  
MEMS传感器是传统传感器的替代方案。与传统传感器相比，它们具有小型化、轻量化和低功耗等优势。MEMS器件尺寸很小，单个MEMS传感器的尺寸通常以毫米甚至微米计。同时，小型化的机械元件还具有惯性小、谐振频率高和响应时间短等优点。  
此外，MEMS传感器更适合大规模生产，可以大幅降低单个MEMS的生产成本。在工艺集成方面，单个MEMS通常不仅封装了机械传感器，还集成了其他芯片，以便于对MEMS芯片进行控制。智能传感器具备信息处理功能，可以通过软件校正各种误差，从而显著提高传感器的精度、可靠性以及整个系统的抗干扰性能。在相同的精度要求下，多功能智能传感器比普通单功能传感器更具成本效益，并且可以实现对多个综合参数的多传感器测量。基于以上优势，MEMS传感器的替代威胁非常小。  
         

竞争格局和关键成功因素分析

1. MEMS 竞争格局相对分散。  
MEMS产业曾一度由美国、欧盟和日本主导，三者各有优势。美国利用军事力量推动民用发展，充分发挥军工、政府、产业、学术界和科研机构之间的协同效应，在MEMS技术综合实力方面拥有领先优势；日本在汽车电子MEMS和机器人MEMS领域拥有卓越的实力。在全球十大MEMS巨头中，日本企业数量与美国持平，但企业规模略逊于美国。欧盟在汽车电子MEMS和消费电子MEMS领域占据重要市场份额，拥有超过100家MEMS芯片研发和生产机构。  
中国MEMS市场长期以来一直由外国厂商主导，这些厂商在MEMS技术的各个方面都相对成熟，在使用寿命和产品精度方面具有明显的优势。2019年，中国MEMS市场排名前十的厂商分别是博通、博世、意法半导体、德州仪器、QORVO、惠普、诺尔斯、恩智浦、歌尔和TDK，其中美国公司占比高达54%。中国公司歌尔成功跻身前十，其2019年MEMS营收同比增长36%，远超其他行业领先企业；AAC科技位列第22位，营收同比增长11%，也高于行业整体水平。  
      图21 2019年中国MEMS市场制造商结构            资料来源：CCID咨询公司、国泰君安证券研究      
目前，国内MEMS传感器制造商的整体规模并不大。除歌尔科技和AAC两家年营收超过100亿美元的企业外，其他本土MEMS传感器制造商，如MEMSIC Semiconductor、Mattel Technology和Core Microelectronics等，年营收均不足60万美元，整体规模相对较小。此外，国内制造商的产品类别相对单一，大多数企业仅有一条产品线。他们大多是元器件供应商，解决方案供应能力较弱。而像英飞凌和英文思源这样的国际巨头，拥有2到3条产品线；博世、电装、意法半导体等MEMS产品线则超过4条，具备提供集成解决方案的能力。相比之下，小型供应商难以在短时间内实现量产制造。因此，大型龙头企业的市场份额相对稳定，市场集中度较高。  
       2、国内企业KSF分析  
首先，企业的研发能力是国内替代突破的核心。目前，国内MEMS研发主要集中在科研院所和高校，企业研发能力相对薄弱。MEMS产业作为新技术的基础，突破性新产品或重大改进是其在市场站稳脚跟的重要途径。因此，拥有自身核心竞争力的创新型企业值得关注。例如，歌尔科技是微型麦克风领域的领先企业；苏州古泰科技旗下子公司的加速度传感器在国内销量排名第一；汉威电子旗下子公司威盛科技的气体传感器已取得阶段性成果，可应用于气体检测产品、智能穿戴设备等领域。  
其次，企业与下游厂商稳定合作的能力是产品持续迭代的关键。国内需求巨大，优秀的国内厂商在与大型国内企业合作方面具有天然优势。然而，国内厂商大多采用无晶圆厂模式，与集成器件制造商（IDM）相比，其供应链和销售链并不完善，缺乏稳定的上下游厂商是主要问题。因此，拥有完整产业链、与大型下游企业稳定合作，以及历史悠久、体系完善的企业也值得关注。此外，芯片设计和供应能力是微机电系统（MEMS）传感器应对技术迭代和创新的基础。因此，专注于MEMS领域研发设计的国内半导体厂商在进口替代和创新方面拥有广阔的市场机遇。
 
最后，雄厚的资本支持也是推动公司快速发展的重要因素之一。由于MEMS公司在初期研发阶段投入巨大，盈利较为困难，需要更多的资金、人才和其他资源进行发展。拥有大型企业支持或雄厚投资背景的公司发展速度可能更快。  
     

表2 MEMS非上市企业

资料来源：名片，国泰君安证券研究  
         

主要结论

主要结论一：MEMS传感器种类繁多、应用广泛，是获取信息和实现交互的关键器件。随着物联网、5G、智能驾驶等行业的快速渗透，其应用需求日益广泛，市场规模巨大。据CCID智库统计，2019年中国MEMS市场规模约为60亿元人民币，约占全球市场的54%。国内市场增速持续高于全球市场。预计到2022年，中国MEMS市场规模将突破100亿元人民币，国内替代需求强劲。然而，与国外巨头相比，国产MEMS传感器产品的技术和性能仍存在一定差距。我们认为，MEMS产业仍处于发展初期。  
     主要结论二：MEMS传感器产业的发展驱动条件良好，包括政策支持、需求增长、供应充足、资本关注以及技术迭代。然而，产业链的工艺水平仍有提升空间。尽管国际领先企业的毛利率高于国内厂商，但其产品定价也更高，这为国内企业提供了一定的增长空间。同时，由于MEMS的定制化特性，一些国内企业有望在新的细分领域取得技术突破。
 
 

主要结论三：与发达国家企业相比，国内厂商发展较晚，市场份额较低，大部分市场被美国、日本和德国厂商占据。本土优势主要体现在下游应用、产品创新以及对多元化市场需求的把握上。近年来，随着指纹、图像和声音传感器应用的普及，产品创新能力强、历史悠久且具有一定发展潜力的企业有望获得更大的增长空间，各细分领域也将涌现出一批优质企业。建议关注美泰电子、申迪半导体、昆山双桥、明昊传感、能迅高能、巨格电子、无锡昊达、迈瑞、智威传感等企业的市场投资机会。

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