MEMS 產業(yè)鏈類似于傳統(tǒng)半導體產業(yè)，主要包括了四大部分：前端 fabless 設計環(huán)節(jié)、 ODM 代工晶圓廠生產環(huán)節(jié)、 封裝測試到下游最終應用的四大環(huán)節(jié)。

　　MEMS 產業(yè)鏈劃分

　　全球前十名 MEMS 廠商主要包括博世、意法半導體、惠普、德州儀器、佳能、InvenSense、 Avago 和 Qorvo、 樓氏電子、松下等等。 其中 BOSCH 因為其在汽車電子和消費電子的雙重布局，牢牢占據著行業(yè)的第一的位置，其營收約占前五大公司合計營收的三分之一。

　　大部分 MEMS 行業(yè)的主要廠商是以 Fabless 為主， 例如樓氏、 HP、佳能等。同時，平行的也有 IDM 廠商垂直參與到整條產業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，比如 Bosch、 ST等都建有自己的晶元代工生產線。

　　全球主要 MEMS 廠商的生產模式定位

　　基于之前闡述的 MEMS 本身區(qū)別于傳統(tǒng) IC 產業(yè)特征， 我們認為行業(yè)的核心門檻在于兩點：設計理念和封測工藝。

　　前者不僅僅包括對傳統(tǒng) IC 設計的理解，更需要包括多學科的綜和，例如微觀材料學、力學、 化學等等。 原因是因為內部涉及機械結構，空腔，和不同的應用場景，如導航，光學，物理傳感等?？梢哉归_細說。

　　后者， 因為單個 MEMS 被設計出來的使用用途、使用環(huán)境、 實現(xiàn)目的不同，對封裝有著各種完全不同的要求。 比如對硅麥有防水和不防水區(qū)分，光學血氧濃度傳感器需要穿孔和空腔安裝透鏡，氣壓傳感器需要向外界敞開不能密封等等。 在整個 MEMS 生產中，封測的成本占比達到 35%-60%以上。

　　MEMS 成本結構拆分

　　一、設計環(huán)節(jié)

　　作為 MEMS 的核心門檻之一， 半導體設計環(huán)節(jié)因為其 fabless 的輕資產特性，及其核心門檻， 國內公司投資較為積極。 國內有眾多比較知名的 Fabless， 例如海思半導體、 展訊、 RDA、全志科技、 國民技術、瀾起科技等等。

　　但國內 MEMS 行業(yè)的 fabless 規(guī)模相對較小， 但市場規(guī)模來說具備很大的發(fā)展空間。 面對國內巨大的消費電子市場， 自產自銷滿足國內部分中低端市場需求，也是國內 Fabless 公司的一個捷徑。例如蘇州敏芯， 他的微硅麥克風傳感器產品已經滲透至以消費類電子產品為主的各個細分應用中，成功應用在 MOTOROLA， SONY， ASUS，聯(lián)想，魅族，小米等品牌客戶的產品上。

　　中國 MEMS 設計企業(yè)主要集中于華東地區(qū)，約占全國企業(yè)總數的 55%，其中，以上海、蘇州、無錫三地為產業(yè)集中地：

　　? 上海：深迪，矽睿，麗恒，芯敏，微聯(lián)，銘動，文襄，天英，巨哥

　　? 蘇州：明皜，敏芯，雙橋，多維，能斯達，汶灝，圣賽諾爾，希美

　　? 無錫：美新，樂爾，康森斯克，微奧，杰德，必創(chuàng)，微納，芯奧微，沃浦

　　? 其他： 深圳瑞聲，山東歌爾，河北美泰，山西科泰，鄭州煒盛，北京水木智芯，浙江大立，武漢高德，成都國騰，西安勵德，天津微納芯等。

　　國內 MEMS 企業(yè)布局

　　二、制造環(huán)節(jié)：代工、 封測

　　統(tǒng)計的前十大中，設計全為中資而制造和封裝絕大多數為外資。但外資的成長性弱于中資，所以中資制造業(yè)和測試封裝業(yè)的實際增長應高于統(tǒng)計的平均數據。尤其是測試封裝，增速均高于行業(yè)： 5 年復合增速長電科技 16.5%、華天科技26.94%、通富微電 8.25%、晶方科技 34.2%。

　　IC 產業(yè)通過單一工藝即可支持整個產品世代，其產品制造工藝標準化程度高，批量化生產相對簡易。而 MEMS 產品種類豐富、功能各異，工藝開發(fā)過程中呈現(xiàn)出“一類產品，一種制造工藝”的特點。 MEMS 芯片或器件的種類多達上萬、個性特征明顯，除了采用相同的硅材料外，不同的 MEMS 產品之間沒有完全標準的工藝，產品參量較多，每類產品品種實現(xiàn)量產都需要從前端研發(fā)重新投入，工藝開發(fā)周期長，且量產率較傳統(tǒng)半導體生產行業(yè)相比更低，依靠單一種類的MEMS 產品很難支撐一個公司。

　　雖然不同種類的 MEMS 從用途來說截然不同，封裝形式也是天壤之別。但是從封裝結構上來說， 大致可以分為以下 3 類： 封閉式封裝(Closed Package)、開放空腔式封裝(Open Cavity Package)、眼式封裝(Open Eyed Package)。

　　MEMS封裝形式

　　中國 MEMS 產業(yè)在 2009 年后才逐漸起步，目前尚未形成規(guī)模，產業(yè)整體處于從實驗室研發(fā)向商用量產轉型階段。國內 MEMS 廠家在營業(yè)規(guī)模、技術水平、產品結構、產業(yè)環(huán)境上與國外有明顯差距， 60%-70%的設計產品依舊集中在加速度計、壓力傳感器等傳統(tǒng)領域，對新產品(例如生物傳感器、化學傳感器、陀螺儀)的涉足不多。工藝水平與經驗缺失制約代工廠發(fā)展，制造環(huán)節(jié)亟需填補空白。

　　微機電系統(tǒng)的生產制造涵蓋設計、制造和封測。由于系統(tǒng)器件具有高度定制化、制程控制與材質特殊的特點，封裝與測試環(huán)節(jié)至少占到整個成本的 60%。因此，為了能夠在日益嚴峻的產品價格下跌趨勢下有效降低成本，多數無晶圓或輕晶圓MEMS 供應商將封裝與測試環(huán)節(jié)外包給專業(yè)封測廠商，這也將為 MEMS 器件封裝及測試廠商帶來機遇。

　　隨著國家政策扶持，近兩年中國 MEMS 產線投資興起， 2014 年國內 MEMS 代工廠建設投資超過 1.5 億美元，但是技術的匱乏和人才的缺失依然是產業(yè)短板。MEMS 技術與 IC 技術有本質差異，技術核心領域在于工藝和制造， MEMS 制造結構復雜、高度定制化、依賴于專用設備，且具有很強的規(guī)模效應。目前，本土MEMS產業(yè)明顯落后國際水平，國內市場嚴重依賴進口，市場份額基本被Bosch、ST、 ADI、 Honeywell、 Infineon、 AKM 等國際大公司寡頭壟斷，中高端 MEMS傳感器進口比例達 80%，傳感器芯片進口比例高達 90%。

　　MEMS 制造目前主要分為三類，純 MEMS 代工、 IDM 企業(yè)代工和傳統(tǒng)集成電路 MEMS 代工。與其將 MEMS 看做一種產品倒不如把它看成一種工藝， MEMS器件依賴各種工藝和許多變量。只有經過多年的工藝改進及測試， MEMS 器件才能真正被商品化。研發(fā)團隊一般需要大量時間來搜索有關工藝及材料物理特性方面的資料。利用單一一種材料(如多晶硅)制得的器件可能需要根據多晶硅的來源及沉積方法來標記工藝中的變化。因此每一種工藝都需要長期、大量的數據來穩(wěn)定一個工藝。

　　國內 MEMS 代工廠華潤上華、中芯國際、上海先進等，硬件條件雖與國際水平相近，但開發(fā)能力遠不及海外代工廠;中國 MEMS 代工企業(yè)還未積累起足夠的工藝技術儲備和大規(guī)模市場驗證反饋的經驗，加工工藝的一致性、可重復性都不能滿足設計需要，產品的良率和可靠性也無法達到規(guī)模生產要求。因此商業(yè)化階段的本土設計公司更愿意同 TSMC、 X-Fab、 Silex 等海外成熟代工廠合作。

　　代工環(huán)節(jié)薄弱導致好的設計無法迅速產品化并推向市場，極大地制約了中國MEMS 產業(yè)的發(fā)展，產業(yè)中游迫切需要有工藝經驗和高端技術的廠商填補洼地。雖然大部分 MEMS 業(yè)務仍然掌握在 IDM 企業(yè)中，隨著制造工藝逐漸標準化，MEMS 產業(yè)未來會沿著傳統(tǒng)集成電路行業(yè)發(fā)展趨勢，將逐步走向設計與制造分離的模式。純 MEMS 代工廠與 MEMS 設計公司合作開發(fā)的商業(yè)模式將成為未來業(yè)務模式的主流。

　　MEMS 代工企業(yè)類型比較

　　MEMS 技術自八十年代末開始受到世界各國的廣泛重視，對比傳統(tǒng)集成電路，該系統(tǒng)擁有諸多優(yōu)點，體積小、重量輕，最大不超過一個厘米，甚至僅僅為幾個微米，其厚度更加微小。 MEMS 的原材料以硅為主，價格低廉，產量充足批量，良率高。同時使用壽命長，耗能低，但由于 MEMS 的工藝難度高，其良率仍然與傳統(tǒng) IC 制造相比有一定的差距。

　　就工藝方面，目前全球主要的技術途徑有三種，一是以美國為代表的以集成電路加工技術為基礎的硅基微加工技術;二是以德國為代表發(fā)展起來的利用 X 射線深度光刻、微電鑄、微鑄塑的 LIGA 技術;三是以日本為代表發(fā)展的精密加工技術，如微細電火花 EDM、超聲波加工。

　　盡管 MEMS 和 IC 在封裝和外觀上具有相似性，但實質上 MEMS 在芯片設計和制造工藝方面與 IC 不同。 IC 一般是平面器件，通過數百道工藝步驟，在若干個特定平面層上使用圖案化模板制造而來，表現(xiàn)出特定的電學或電磁學功能來實現(xiàn)模擬、數字、計算或儲存等特定任務。理想狀態(tài)下， IC 基本元件(晶體管)是一種純粹的電學器件，幾乎所有的 IC 應用和功能方面具有共通性。相對地，MEMS 是一種 3D 微機械結構?；诠韫に嚰夹g， MEMS 相比于傳統(tǒng)的“大型器件”，微米級別的 MEMS 器件能夠更廣泛、靈活地應用在汽車電子、消費電子等領域。

　　國內 MEMS 主要的傳感器設計公司有美新半導體、明皜傳感、矽?？萍?、深迪半導體、敏芯微電子等。 同時國內 MEMS 企業(yè)規(guī)模還相對較小，單個企業(yè)較少有年銷售額超過 1 億美金; 高端傳感器還主要是以進口產品為主，整個 MEMS 傳感器主要以國外品牌為主。根據《中國傳感器產業(yè)發(fā)展白皮書(2014)》顯示中國中高端傳感器的進口比例達 80%，傳感器芯片的進口比例更高達 90%，顯示本土中高端傳感器技術和產業(yè)化的落后。從產品使用領域結構來看， 國內 MEMS 公司在營業(yè)規(guī)模、技術水平、產品結構、與國外有明顯差距， 60%-70%的設計產品集中在加速度計、壓力傳感器等傳統(tǒng)領域。工藝開發(fā)是我國 MEMS 行業(yè)目前面臨最主要的問題， 產品在本身技術實力和生產工藝還有待于進步。

　　中國傳感器產品結構

　　雖然國內主要集中在初級階段，中低端應用。 但從近幾年的發(fā)展來看， 中國地區(qū)已經成為過去五年全球 MEMS 市場發(fā)展最快的地區(qū)。 2015 年，我國 MEMS 市場規(guī)模接近 300 億元，且連續(xù)兩年增幅高達 15%以上;而且從中長期來看，國內 MEMS 行業(yè)的發(fā)展增速會快于國外， 到 2020 年，我國傳感器市場增幅將進一步提升，年平均增長率將達到 20%以上，繼續(xù)保持全球前列。

　　MEMS 行業(yè)發(fā)展趨勢

　　1) MEMS 封裝將會向標準化演進， 模塊平臺標準化意味著更快的反應速度。

　　根據 Amkor 公司的觀點， MEMS 的整合正在向標準化、 平臺化演進。 從之前眾多分散復雜的封裝形式(Discrete Packaging)逐漸演化到以密封模壓封裝(Overmolded)、集成電路便面裸露封裝(Exposed Die Surface)、空腔封裝(Cavity Package) 這三種載體為主的封裝形式。

　　MEMS 封裝向標準化演進

　　2) SIP(System In Package) 系統(tǒng)級的高度集成化會是 MEMS 未來在互聯(lián)網應用場合的主要承載形式。

　　隨著下游最重要的應用場景物聯(lián)網的快速發(fā)展， MEMS 在 IOT 平臺的產品未來會逐漸演化到 SIP 封裝就顯得尤為重要。往往單個 MEMS 模塊會集成包括 MCU(Microcontroller Unit)、 RF 模塊(Radio Frequenc，例如藍牙， NB IOT 發(fā)射模塊) 和 MEMS 傳感器等多個功能部分。 系統(tǒng)級的封裝帶來的同樣是快速響應速度和及時的產品更新?lián)Q代，這對于消費電子產品來說極端重要。目前很多代工廠或者封裝廠例如 Amkor 都在推廣標準化的 IOT MEMS 平臺產品。

　　MEMS 在 IOT 應用領域的 SIP 封裝

　　而采用的封裝形式主要會以空腔封裝(Cavity Package)和混合空腔封裝(Hybird Cavity Package)。

　　MEMS 在 IOT 應用領域的 SIP 封裝

　　3)未來 MEMS 產品可能會逐漸演變?yōu)榈投恕⒅卸撕透叨巳悺?/p>

　　低端 MEMS 主要應用于消費電子類產品如智能手機、平板電腦等。 中端 MEMS 主要應用于GPS 輔 助導 航 系 統(tǒng) 、工 業(yè) 自 動 化 、 工 程 機械 等 工 業(yè) 領 域 。 根據 Yole Developpment 報告，作為智能感知時代的重要硬件基礎， 2014 年中低端MEMS 傳感器市場規(guī)模達到 130 億美元，預計到 2018 年，中低端 MEMS 市場產值將以 12%～13%的復合增長率增長至 225 億美元。

　　在今后 5 到 10 年內隨著 MEMS 技術的成熟，以智能手機以及平板電腦為主要應用對象的低端MEMS 市場利潤將逐漸下降，但未來在可穿戴設備、物聯(lián)網領域還有一定機遇;以工業(yè)、醫(yī)療及汽車為應用對象的中端 MEMS 還將持續(xù)提供增長和盈利;未來以工業(yè) 4.0 和國防軍工市場也應用對象的高端 MEMS 將為帶來顯著的超額收益。據市場研究機構預測，高端 MEMS 市場在 2016 年~2021 年的其年復合增長達到 13.4%，而同期全球 MEMS 市場的復合年增長率僅為 8.9%，其中軍事、航天、高端醫(yī)療電子和工業(yè) 4.0 應用四個領域將會占未來高端 MEMS 市場營收的 80%。