隨著科技的進(jìn)步及產(chǎn)業(yè)鏈的完善，傳感器的多元化應(yīng)用推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)各垂直細(xì)分行業(yè)格局形成，例如工業(yè)、汽車電子、智慧農(nóng)業(yè)、智能家居、機(jī)器人等等。據(jù)麥肯錫報(bào)告預(yù)測(cè)，到2025年，物聯(lián)網(wǎng)將每年為全球經(jīng)濟(jì)帶來(lái)高達(dá)3.9萬(wàn)億～11.1萬(wàn)億美元的影響力。未來(lái)每一種傳感器或許都將帶動(dòng)一個(gè)數(shù)以百億、千億的產(chǎn)業(yè)。

其中MEMS的全稱是微型電子機(jī)械系統(tǒng)(Micro Electromechanical System)，利用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝和材料，集微傳感器、微執(zhí)行器、微機(jī)械機(jī)構(gòu)、信號(hào)處理和控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。這種小體積、低成本、集成化、智能化傳感系統(tǒng)是未來(lái)傳感器的發(fā)展方向，也是物聯(lián)網(wǎng)的核心。

智能硬件的心臟前景到底有多大?

物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)一般由感知層、傳輸層和應(yīng)用層組成。感知層主要由傳感器、微處理器和無(wú)線通信收發(fā)器等組成。傳感器處于整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的最底層，是數(shù)據(jù)采集的入口，物聯(lián)網(wǎng)的“心臟”，將迎來(lái)巨大的發(fā)展空間。

根據(jù)BCCResearch的數(shù)據(jù)，2015年全球傳感器市場(chǎng)規(guī)模為1019億美元，預(yù)計(jì)2016-2021年的復(fù)合增長(zhǎng)率為11%，到2021年將達(dá)到1906億美元，傳感器的市場(chǎng)空間極為廣闊。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)傳感器市場(chǎng)持續(xù)快速增長(zhǎng)，2015年中國(guó)傳感器市場(chǎng)規(guī)模為1200億元左右，中投顧問(wèn)產(chǎn)業(yè)研究中心預(yù)測(cè)未來(lái)5年傳感器復(fù)合年增長(zhǎng)率為9.5%，2020年傳感器市場(chǎng)規(guī)模將突破1800億元。

麥肯錫報(bào)告指出，到2025年，物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益將在2.7萬(wàn)億到6.2萬(wàn)億美元之間。其中傳感器作為數(shù)據(jù)采集的入口，物聯(lián)網(wǎng)的“心臟”，將迎來(lái)巨大的發(fā)展空間。市場(chǎng)研究公司IHS的數(shù)據(jù)顯示，在2015-2019年之間，智能硬件以14.4%的年復(fù)合成長(zhǎng)率推動(dòng)MEMS市場(chǎng)成長(zhǎng)。

Yole預(yù)計(jì)2015-2021年全球MEMS市場(chǎng)的復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)為8.9%，將從119億美元增長(zhǎng)到200億美元。

美/日/德企主導(dǎo)傳感器市場(chǎng)

目前全球傳感器市場(chǎng)主要由美國(guó)、日本、德國(guó)的幾家龍頭公司主導(dǎo)。2013年美國(guó)、日本、德國(guó)占據(jù)近60%的市場(chǎng)份額。2014年，全球傳感器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)1260億美元，同比增長(zhǎng)20%左右。美國(guó)、日本、德國(guó)及中國(guó)合計(jì)占據(jù)全球傳感器市場(chǎng)份額的72%，其中中國(guó)占比約11%。

博世、意法半導(dǎo)體、霍尼韋爾、飛思卡爾、日立等傳統(tǒng)的電子行業(yè)巨頭，都把傳感器作為未來(lái)業(yè)務(wù)的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。中國(guó)傳感器市場(chǎng)中70%左右的份額被這些意法半導(dǎo)體、飛思卡爾等外資企業(yè)占據(jù)。中國(guó)本土企業(yè)市場(chǎng)份額較小，具有代表性的企業(yè)有漢威電子、大立科技、華工科技等。

在全球消費(fèi)類慣性傳感器(加速度計(jì)+陀螺儀)市場(chǎng)，意法半導(dǎo)體處于市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者的地位，2014年，占據(jù)41%的市場(chǎng)份額。旭化成微電子、應(yīng)美盛、博世緊隨其后，這四家慣性傳感器廠商占據(jù)了75%的市場(chǎng)份額。

磁力計(jì)(3軸電子羅盤)與6軸電子羅盤(磁力計(jì)+加速度計(jì))因?yàn)榫邆漭^強(qiáng)的定位功能而廣泛應(yīng)用于以智能手機(jī)為代表的消費(fèi)類產(chǎn)品。其中日本旭化成微電子長(zhǎng)期穩(wěn)居龍頭位置，2014年在智能手機(jī)領(lǐng)域的電子羅盤的市場(chǎng)份額高達(dá)81%。

MEMS麥克風(fēng)是MEMS最為成功的傳感器之一，在消費(fèi)電子、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用。目前幾乎每部智能手機(jī)至少使用一個(gè)MEMS麥克風(fēng)，高端的智能手機(jī)甚至使用三個(gè)麥克風(fēng)，分別用于語(yǔ)音采集、噪音消除、改善語(yǔ)音識(shí)別，而iPhone6S已經(jīng)采用了4個(gè)MEMS麥克風(fēng)。在物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代，大量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也將使用MEMS麥克風(fēng)。

樓氏電子是MEMS麥克風(fēng)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，2013年銷售額為4.946億美元，占比高達(dá)59%。國(guó)內(nèi)MEMS麥克風(fēng)廠商瑞聲科技和歌爾股份緊隨其后，兩者占據(jù)20%的市場(chǎng)份額。

而MEMS壓力傳感器行業(yè)較為分散，全球大概有50多家供應(yīng)商，并沒(méi)有處于絕對(duì)領(lǐng)導(dǎo)地位的廠商。國(guó)外主要的廠商包括Bosch、Denso、Sensata、GESensing、Freescale、MSI、ST、VTI、OMRON、TDK-EPC、MEMSCAP、Firstrate等;國(guó)內(nèi)廠商主要有敏芯微電子、北京青鳥(niǎo)元芯等。

國(guó)內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)面臨四方面的挑戰(zhàn)：

1.創(chuàng)新能力弱：傳感器在高精度、高敏感度分析、成分分析和特殊應(yīng)用的高端方面與國(guó)外差距巨大，中高檔傳感器產(chǎn)品幾乎100%從國(guó)外進(jìn)口，90%芯片依賴國(guó)外。國(guó)內(nèi)缺乏對(duì)新原理、新器件和新材料傳感器的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化能力。

2.關(guān)鍵技術(shù)尚未突破：設(shè)計(jì)技術(shù)、封裝技術(shù)、裝備技術(shù)等方面都存在較大差距。國(guó)內(nèi)尚無(wú)一套有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的傳感器設(shè)計(jì)軟件，國(guó)產(chǎn)傳感器可靠性比國(guó)外同類產(chǎn)品低1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，傳感器封裝尚未形成系列、標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一接口。傳感器工藝裝備研發(fā)與生產(chǎn)被國(guó)外壟斷。

3.產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理：品種、規(guī)格、系列不全，技術(shù)指標(biāo)不高，國(guó)內(nèi)傳感器產(chǎn)品往往形不成系列。產(chǎn)品在測(cè)量精度、溫度特性、響應(yīng)時(shí)間、穩(wěn)定性、可靠性等指標(biāo)與國(guó)外也有相當(dāng)大的差距。

4.企業(yè)能力弱：我國(guó)傳感器企業(yè)95%以上屬小型企業(yè)，規(guī)模小、研發(fā)能力弱、規(guī)模效益差。從目前市場(chǎng)份額和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力指數(shù)來(lái)看，外資企業(yè)仍占據(jù)較大的優(yōu)勢(shì)。

目前我國(guó)傳感器企業(yè)正努力追趕國(guó)外企業(yè)，并出現(xiàn)區(qū)域的傳感器企業(yè)集群，企業(yè)主要集中在長(zhǎng)三角地區(qū)，并逐漸形成以北京、上海、南京、深圳、沈陽(yáng)和西安等中心城市為主的區(qū)域空間布局。

長(zhǎng)三角區(qū)域：以上海、無(wú)錫、南京為中心。逐漸形成包括熱敏、磁敏、圖像、稱重、光電、溫度、氣敏等較為完備的傳感器生產(chǎn)體系及產(chǎn)業(yè)配套。珠三角區(qū)域：以深圳中心城市為主。由附近中小城市的外資企業(yè)組成以熱敏、磁敏、超聲波、稱重為主的傳感器產(chǎn)業(yè)體系。東北地區(qū)：以沈陽(yáng)、長(zhǎng)春、哈爾濱為主。主要生產(chǎn)MEMS力敏傳感器、氣敏傳感器、濕敏傳感器。京津區(qū)域：主要以高校為主。從事新型傳感器的研發(fā)，在某些領(lǐng)域填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。北京已建立微米/納米國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。中部地區(qū)：以鄭州、武漢、太原為主。產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合的模式，在PTC/NTC熱敏電阻、感應(yīng)式數(shù)字液位傳感器和氣體傳感器等產(chǎn)業(yè)方面發(fā)展態(tài)勢(shì)良好。

未來(lái)傳感器的重要應(yīng)用方向

從傳感器種類來(lái)看，流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器占據(jù)最大的市場(chǎng)份額，分別占21%、19%、14%。從應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，工業(yè)、汽車電子、通信電子、消費(fèi)電子四部分是傳感器最大的市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)工業(yè)和汽車電子產(chǎn)品領(lǐng)域的傳感器占比約42%左右，而發(fā)展最快的是汽車電子和通信電子應(yīng)用市場(chǎng)。

智能汽車和無(wú)人駕駛是驅(qū)動(dòng)MEMS傳感器發(fā)展的重要?jiǎng)恿ΑＴ谥悄芷嚂r(shí)代，將會(huì)使用大量的MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器實(shí)現(xiàn)主動(dòng)安全技術(shù)：語(yǔ)音將成為人與智能汽車的重要交互方式，MEMS麥克風(fēng)將迎來(lái)發(fā)展新機(jī)遇。自動(dòng)駕駛技術(shù)的興起，進(jìn)一步推動(dòng)了MEMS傳感器進(jìn)入汽車。汽車行業(yè)占據(jù)整個(gè)MEMS市場(chǎng)份額超過(guò)30%，2015年全球汽車MEMS行業(yè)營(yíng)收為37.3億美元。根據(jù)Yole的預(yù)測(cè)，未來(lái)六年，全球汽車MEMS市場(chǎng)預(yù)計(jì)將以4.2%的復(fù)合年增長(zhǎng)率穩(wěn)步增長(zhǎng)。

此外，MEMS傳感器也是智能工廠的“心臟”，從這個(gè)層面上講，它是工業(yè)機(jī)器人變得“神通廣大”的利器。它讓產(chǎn)品生產(chǎn)流程持續(xù)運(yùn)行，并讓工作人員遠(yuǎn)離生產(chǎn)線和設(shè)備，保證人身安全和健康。根據(jù)Yole的預(yù)測(cè)，未來(lái)六年，MEMS在工業(yè)市場(chǎng)預(yù)計(jì)將以7.3%的復(fù)合年增長(zhǎng)率快速增長(zhǎng)。

MEMS產(chǎn)業(yè)鏈全解析

MEMS整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)雜，涉及的廠商眾多;中國(guó)的設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試廠商都在積極布局MEMS，已形成完整MEMS的產(chǎn)業(yè)鏈。

MEMS器件市場(chǎng)主要被歐美廠商占據(jù)，營(yíng)收前三十名的只有兩個(gè)中國(guó)廠商，生產(chǎn)MEMS麥克風(fēng)的瑞聲科技、歌爾股份排在20和26位，營(yíng)收分別為1.4億和0.84億美元。但瑞聲科技和歌爾股份是MEMS麥克風(fēng)的主要供應(yīng)商，在全球MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)具有重要地位，已進(jìn)入蘋果供應(yīng)鏈。因此，在某些細(xì)分市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)廠商具有發(fā)展空間。國(guó)內(nèi)的美新半導(dǎo)體、深迪半導(dǎo)體、敏芯微電子、蘇州明皜也在積極的發(fā)展MEMS傳感器，有望享受萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的MEMS傳感器盛宴。

2014年，全球MEMS代工市場(chǎng)規(guī)模為6.86億美元，在2015-2020年間以3.7%復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2020年可以達(dá)到8.6億美元。全球MEMS代工市場(chǎng)的增長(zhǎng)主要由Fabless商業(yè)模式的廠商驅(qū)動(dòng)的，比如樓氏電子、英美盛、歌爾股份等。

MEMS智能傳感器將在可穿戴設(shè)備、游戲機(jī)、機(jī)器人等領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展空間，在醫(yī)療、家電、農(nóng)業(yè)、建筑物狀態(tài)監(jiān)控等領(lǐng)域都會(huì)有廣泛的應(yīng)用。到2021年全球MEMS市場(chǎng)將達(dá)到200億美元，MEMS已進(jìn)入到高速發(fā)展時(shí)期，智能硬件和智能汽車將推動(dòng)MEMS傳感器快速發(fā)展，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療保健等領(lǐng)域也將廣泛應(yīng)用。