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行业前瞻丨MEMS传感器,近千亿市场背后的国产突围

更新时间:2022年12月9日

传感器与计算机、通信并称为现代信息技术的三大支柱。当计算机向深度学习、人工神经网络等类人脑方向发展,通信向5G、6G、物联网等方向发展,传感器将何去何从?

传感器被称为“电五官”,其发展大致经历了三个阶段:结构型传感器(始于20世纪50年代)、固体传感器(始于20世纪70年代)、智能传感器(始于20世纪末)。近年来,在需求牵引技术推动的影响下,集成化、微型化、低功耗、高性能、智能成为传感器的整体发展趋势,而MEMS传感器就是这一趋势下的重要方向之一。

MEMS传感器增长迅速
2026年规模可达893亿元

MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)即微机电系统,是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。

MEM工艺流程

MEMS产品尺寸一般在1μm~1mm之间(头发直径约50μm),可在微观尺度上单独或批量执行传感、控制和驱动操作,并在宏观尺度上实现各类功能,兼具微型化、低成本、高效能、可大批量生产等优点。

MEMS传感器&执行器

MEMS产品主要分为MEMS传感器MEMS执行器两大类。其中MEMS传感器是用于探测和检测物理、化学、生物等现象和信号的器件,而MEMS执行器是用于实现机械运动、力和扭矩等行为的器件。

MEMS传感器是整个MEMS市场的主力军,占比约为74%据Yole预测,MEMS传感器全球市场规模将由2020年的90亿美元增长至2026年的128亿美元(折合人民币893亿元),CAGR(年均复合增长率)为6.1%,规模增长迅速。

奋起直追
国产MEMS传感器大有可为

我国MEMS传感器的起步时间相对较晚,种种原因造成我国MEMS传感器产业与国外有明显差距。为此,我国陆续出台相关政策,大力支持MEMS传感器产业的发展

十三五”国家科技创新规划

2016年,我国发布《“十三五”国家科技创新规划》,提出要开展MEMS传感器的研发,提高自主研发能力,开展工业传感器核心器件、智能仪器仪表、传感器集成应用等技术攻关。

此后,我国又陆续发布《智能传感器产业三年行动指南(2017-2019)》《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划(2018-2020)》《关于集成电路生产企业有关企业所得税政策》《产业结构调整指导目录(2019年本)》《2019年工业强基重点产品,工艺“一条龙”应用计划示范企业和示范项目公示》《基础电子元器件产业发展行动计划(2021-2023 年)》,以及“十四五”规划等政策,在宏观层面对我国MEMS传感器产业的发展起到了很好的指导、帮扶作用。

广州、上海MEMS传感器相关政策

我国部分省市也有出台相关政策,支持当地传感器企业的发展。广州、上海等明确表示,会对MEMS传感器相关企业在当地落户、设立研发中心、产值突破一定金额等给予相应的资金奖励。

值得注意的是,我国在2021年末发布的《科学技术进步法》提到,“对境内自然人、法人和非法人组织的科技创新产品、服务,在功能、质量等指标能够满足政府采购需求的条件下,政府采购应当购买;首次投放市场的,政府采购应当率先购买, 不得以商业业绩为由予以限制。”各地纷纷响应,陆续出台“政府集中采购目录及标准”,自此拉开了国产替代的大幕。实际上,不仅是政府采购,随着近年来国产品牌的崛起,民营国产品牌也开始青睐国内上游供应商,这无疑又为国产MEMS传感器注入一剂强心剂。

简而言之,下游需求牵引、产业政策支持以及国产替代,为我国MEMS传感器的弯道超车创造了机会。

MEM传感器的主战场

在下游应用领域方面,消费、汽车、工业、医疗、航空航天、通信等将成为MEMS传感器的主战场。

部分汽车传感器

以汽车为例,一辆汽车就有上百个传感器,智能型汽车甚至能达到200多个,常见的如汽车动力系统的氧传感器、曲轴位置传感器,底盘系统的加速度传感器、扭矩传感器,智能驾驶相关的激光雷达等,其中有相当一部分为MEMS传感器。

随着智能汽车、新能源汽车等的不断发展,为了追求更加健康、安全、舒适的驾乘体验,车载空气质量检测、新能源车电池安全检测等功能不断出现,与之对应的车载MEMS传感器也愈加丰富。

汉威ZM102车载空气质量模块

比如车载空气质量传感器。城市交通日渐拥堵,有大量汽车尾气被排放到空气中,驾驶车辆时,如长时间开启空调外循环会吸入尾气,而长时间开启内循环也会造成车内空气质量下降。汉威科技集团推出的ZM102车载空气质量模块将MOX半导体气体传感器、MEMS制造工艺、高性能微处理器相结合,可检测汽车外部环境的空气污染水平。如前车排放尾气,可控制关闭汽车空调的进气门,以保持车厢内空气清洁,再配合车内空调系统,合理切换空气内外循环,可显著提升驾乘体验。

汉威部分车载传感器方案

汉威科技集团还有车载酒精检测、新能源汽车电池安全检测、氢能源安全检测等车载传感器解决方案,也用到了MEMS传感器,可以为人们提供更舒适智能的驾乘体验,守护人们的安全。

与此同时,汉威科技集团的MEMS传感器还可用于工业安全、环境监测、智慧城市、智能家居、医疗健康等诸多领域,已融入人们生产、生活的方方面面。

汉威科技集团崇尚创新和研发,建设了以汉威研究院为核心,涵盖北京、上海、深圳国内研发中心和美国、德国、新加坡海外研发中心在内的全球研发创新体系,现已拥有专利总数729项(其中发明专利113项),软件著作权734项。我国的MEMS传感器产业正处于快速发展期,要想抓住行业机遇,就需要不断加大研发力度,突破国际垄断,实现核心工艺的自主可控,不断推出高质量产品,助力行业快速发展。

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