MEMS（微電子機械系統）系統是指可以大量生產的微型或奈米級裝置或系統，整合了微型感測器、執行器、機械結構、電源、訊號處理、控制電路、高性能電子積體電路、介面和通訊。

MEMS感測器是基於微電子技術發展的多學科交叉前沿研究領域。它們是利用微電子和微加工技術製造的新型感測器。

與傳統感測器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適合大規模生產、易於整合和智慧化等特性。

同時，微米級的特徵尺寸使其能夠完成傳統機械感測器無法實現的某些功能。

MEMS技術是21世紀革命性的高科技之一。

1947年，美國貝爾實驗室發明了晶體管，這是整個產業發展的開端；1987年，加州大學柏克萊分校發明了微型電機，這被認為是MEMS技術的開端；1993年，ADI的微型加速度計產品被大量用於汽車防撞氣囊，MEMS正式進入產業化階段。

自2016年以來，國內感測器技術和產業發展迅速。同時，在國內物聯網、5G、人工智慧等技術的驅動下，感測器不斷朝著MEMS、智慧化、網路化和系統化的方向發展。

MEMS產業鏈：涉及四大環節

MEMS產業鏈主要包括四個主要環節：設計研發、生產製造、封裝測試和系統應用。

MEMS產業鏈的上游包括MEMS裝置設計、材料和生產設備的研發和供應，中游包括MEMS裝置的製造、加工、封裝和測試，下游則利用MEMS產品整合終端電子產品。

根據統計，MEMS和感測器代工產能將從2019年的每月3.9萬件增加到2023年的每月4.7萬件。

MEMS感測器產業的競爭格局

全球MEMS感測器市場的兩大領導者是博世和博通集團，這兩家公司都佔約12%的市場。

中國是全球最大的電子產品生產基地和消費國。 2019年，中國佔據了全球MEMS裝置市場一半以上的份額。

然而，國內市場仍由外國廠商主導，前十名的廠商中只有6%是國產廠商。其中，博通、博世和意法半導體位列前三，市佔率分別為11%、8%和4%。

MEMS感測器產業結構份額

從 2019 年全球 MEMS 產業結構的比例來看，消費性電子是主要應用領域，佔近 60%，汽車電子是第二大應用領域，佔約 19%。

從2019年中國MEMS市場的架構來看，網路通訊、電腦和消費性電子領域佔50%，汽車領域佔29%。

由於中國智慧型手機、平板電腦等消費性電子產品產量的穩定成長，對加速度計、陀螺儀、微型麥克風等MEMS產品的需求也在成長，使中國成為全球MEMS市場成長最快的地區。

消費類電子產品

目前，消費性電子是全球MEMS產業最大的應用市場，其在整個MEMS產業中的市佔率正在持續成長。射頻MEMS、微型麥克風、壓力感測器、加速度計、陀螺儀等MEMS產品廣泛應用於以智慧型手機和平板電腦為代表的消費性電子產品。

在智慧型手機上，MEMS感測器可廣泛應用於聲音效能、場景切換、手勢辨識、方向以及溫度/壓力/濕度感測等領域。

2019年，全球消費性電子領域的MEMS市場規模約為7.163億美元，2019年至2024年的複合年增長率為8.4%。

汽車電子

汽車電子產業被認為是MEMS感測器第一波應用浪潮的驅動力，MEMS感測器透過安全氣囊碰撞感測器、輪胎壓力監測系統和車輛穩定性控制來增強車輛性能。

環境資訊感知是駕駛輔助系統的基礎。 L1/L2級自動駕駛僅需1個攝影機模組、1-3個超音波雷達和雷射雷達，以及0-1個融合感測器。 L4/L5級自動駕駛車輛將引進7-13個超音波雷達和光達、6-8個攝影機模組、V2X模組和多感測器融合解決方案。這些新型半導體的價值超過1,000美元。

醫療保健

MEMS感測器廣泛應用於生物和醫療電子產品，例如心臟起搏器、精密手術器械、醫療器材、智慧義肢、血糖儀、數位血壓計、血氣分析儀、數位脈搏器、心率監測器、數位溫度計、妊娠測試儀、透皮給藥系統、透析系統和氧氣濃縮器等。

壓力感測器、微流控晶片、流量計和加速度計在醫療MEMS市場中佔據了主要份額。 2019年全球醫療領域MEMS市場規模為844億美元，預計2019年至2024年的複合年增長率為7.5%。

物聯網

物聯網的普及大大拓展了MEMS的應用場景。物聯網催生了許多新興市場，例如智慧音箱、智慧電視、穿戴式裝置等。同時，智慧水準也在不斷提升，推動了MEMS在單機應用領域的成長。

MEMS感測器產業中裝置類型的比例

在全球 MEMS 產品結構中，射頻 MEMS 位居第一，佔 19.2%；在其他產品中，壓力感測器、麥克風和加速度計的佔比均超過 10%。

中國市場結構與世界相似。數據顯示，2019年國內射頻MEMS產品收入佔25.9%；壓力感測器佔19.2%，位居第二；麥克風、慣性組合元件和加速度計分別佔7.1%、8.9%和6.5%。

MEMS麥克風

MEMS麥克風是MEMS市場中成長最快的細分領域之一。 MEMS麥克風市場的繁榮主要得益於智慧型手機、智慧音箱和TWS耳機的發展。

MEMS麥克風已成為智慧型手機的標配。一些高階智慧型手機甚至使用3到4個MEMS麥克風。智慧音箱可搭載2到8個MEMS麥克風，而一副TWS耳機則可配備4到6個MEMS麥克風，這為MEMS麥克風市場帶來了強勁的成長勢頭。

中國MEMS感測器產業的發展趨勢

小型化

在設備小型化和低能耗的未來發展趨勢下，不斷降低產品尺寸和成本是MEMS感測器產業的重要發展趨勢之一。

MEMS感測器產品的下游應用對產品厚度和重量的要求越來越高。一方面，MEMS製造商在確保產品性能的前提下，不斷改進封裝結構，縮小裝置尺寸；另一方面，他們也在努力縮小晶片尺寸。在單晶片晶圓尺寸固定的情況下，晶片尺寸的縮小可以提高晶片的輸出功率，並有效降低平均成本。未來，隨著MEMS尺寸的不斷縮小，MEMS（微機電系統）將逐步轉型為NEMS（奈米機電系統），並持續降低尺寸和成本。

整合

多感測器融合與協作 單一裝置上安裝的感測器數量正在逐步增加。同時，為了提高訊號識別和擷取效果以及裝置的整合度，感測器開始實現融合與協作（例如，將加速度計、陀螺儀、磁力計和慣性測量單元組合成慣性感測器組）。

柔性壓敏MEMS具有明顯的優勢

與傳統的電容式解決方案相比，柔性 MEMS 對終端產品的結構和內部空間要求較低，可以有效降低組裝成本，並且在智慧型手機壓力感應觸摸、可穿戴產品和工業/醫療測量等領域具有巨大的應用潛力。

應用場景多樣化

隨著人工智慧和物聯網技術的發展，MEMS感測器的應用場景將更加多元化。 MEMS感測器是人工智慧的重要底層硬體之一。感測器採集的資料越豐富、越精確，人工智慧的功能就越完善。

未來，智慧家庭、工業互聯網、車聯網、智慧城市等新興產業領域將為MEMS感測器產業帶來廣闊的市場空間。

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