国内MEMS与国际先进水平差距明显,产业面临三大问题

发布时间:2019-11-28 00:00
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来源:hqew
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国内MEMS产业起步较晚,虽然已有完整产业链的布局,但总体而言现阶段还处于发展初期,MEMS产品在精度、稳定性等性能指标上都远不及国外高端产品。因此国内MEMS传感器产品大部分还停留在低端,应用领域也较为局限。国内厂商在营业规模、技术水平、产品结构方面,与国外相比有明显差距。


对此,专业人士认为:“国内MEMS传感器厂商大多为新兴的Fabless初创公司,自身技术与产品性能都和国外领先厂商有着明显差距,无论从技术还是产业规模来看,相比之下都有很大差距。”

国家智能传感器创新中心副总裁朱家麒在谈到国内MEMS传感器产业时表示:“MEMS传感器产业链的主体结构从下至上,包括基础材料、工艺设备、工艺平台、封装测试、优化设计、系统集成,以及终端应用。中国在整个MEMS和先进传感器的产业布局上,相对比较完整,国内企业几乎涵盖了产业中的每一个环节,但起步较晚,发展阶段和规模都仍需时间推进。在科研、设计、制造、工艺设备等方面,中国和国外先进水平的差距还是比较大的。其中应用和系统集成是现阶段中国的强项,这个层级的参与者也比较多,具体的应用层级有小米、华为等厂商,不仅是手机,智能家居等门类的产品也是现在的热点。毕竟全球最大的市场就在中国,靠上层级在市场需求上会显得最为迫切。”



“目前中国消耗了全球接近50%的传感器,因为大量的智能手机、无人机、家电就在中国制造,但传感器的国产率非常低,只有百分之十几。”朱家麒补充到。

 对于国内MEMS产业的现状,有行业人士认为是国内市场环境导致了国产化程度不高:“相比于市场‘蛋糕’的巨大诱惑,国内市场对MEMS传感器的要求却没那么美丽。当前,不管是压力传感器,还是MEMS芯片95%都是进口的,国内厂商用国外的芯片封装,自己做套片、做下封装。对这些公司来说,这样的模式利润比芯片还高,并且很容易做,但是决定权终究在国外厂商手里。但如果是本土的MEMS厂商,国内客户就会要求用低于国外5、6倍的价钱做出来。这种现状对于国内生产厂商来说是极大的挑战。”

用MEMS麦克风为例,对国内MEMS企业的现状作出了自己的分析:“综观整个国内的MEMS麦克风企业,大多数企业还是采购国外品牌的晶圆,自己只做封测或是代工合作,拥有自主核心芯片技术的企业非常少。采购芯片的MEMS麦克风企业晶圆技术受限于上游供应商,对整个产业没有太大的贡献。对于芯片设计公司来讲,因为MEMS麦克风的应用市场都在中国,国内的芯片设计企业还是有很大的机会,通过与上下游产业链的拉通联合,持续改进优化,缩短国产芯片的成熟时间,有很大的机会可以赶超国外的品牌。”

一位资深业内人士则认为国内MEMS产业面临的最大问题是:缺乏开放、专业的MEMS规模化代工厂,无法解决众多MEMS设计公司的制造工艺问题。虽然传统的IC代工厂也开展了MEMS代工业务,但主要以压力传感器、MEMS麦克风、加速度计等成熟的低端产品为主,且产值较少,制造工艺水平与国际领先代工厂的差距明显。

国内MEMS与国际先进水平差距明显,产业面临三大问题


发达国家在MEMS技术中主要在芯片和微机电制造领域较成熟,特别是在使用寿命和精度上优势明显。从MEMS产业的设计、制造和封装三个环节来看,国内在关键技术的自主研发和产业化能力都较为孱弱。目前,国内传感器设计软件仍高度依赖国外,国产传感器在高端领域的可靠性也不如国外同类产品。同时还缺乏MEMS制造能力,国内具备一定规模的设计企业基本选择国外代工厂,而多数小型设计企业选择与科研院所的中试线绑定,这就导致产业化进程相对缓慢。

除此之外,记者在9月初的Sensor China 2019上还了解到,高端研发人员缺失、产业链不完善和盈利困难,是目前国内MEMS厂商普遍需要面临的三大问题。传感器及其产业的特点之一是技术密集,由于技术密集,也自然要求人才密集。而我国缺乏高端研发人员和经验丰富的本土MEMS工程师,导致基础研究落后。研发进展缓慢便成为了企业的最大挑战之一。国内MEMS企业除了歌尔和瑞声出货量较大,其他企业出货量仍较小,导致产业链例如前端流片等实力单薄,没有发展驱动力。最后,传感器技术研发需要长时间投入,一般企业以自身力量不能支撑研发到上市的阶段。再加上本身低端MEMS传感器利润不高,导致投入与产出很可能不成正比。

不过,业内资深人士对国内MEMS产业还是有着一定的信心:“近几年国内科研院所、企业也在加大追赶步伐和力度,并取得较快进展,至少目前国内企业在MEMS品种上基本都有涉及。” 尽管我国MEMS传感器厂商面临挑战诸多,但从上游设计、中游制造、下游封装等领域国产替代的空间巨大。


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微机电(MEMS)传感器目前仍以消费性电子产品为主要应用市场。 然而,在工业4.0转型的路上,MEMS传感器的妥善使用也相当重要。 博世集团(Bosch)凭借着自身于电子产业的经验成立了顾问团队,协助台湾各产业工厂实现产线智能化的目标。 博世集团(Bosch)微机电(MEMS)传感器已广泛应用于智能型手机及平板计算机等行动装置上。 另外,也正积极开发穿戴式装置、健身追踪器等消费性电子产品的MEMS传感器应用。 Bosch Sensortec台湾暨东南亚总经理黄维祥指出,Bosch所产出的MEMS传感器,主要应用以手持式设备为主,并以1年销售超过十亿支的智能型手机为最大市场。 除此之外,市面上许多屏幕、键盘能够分离的笔记本电脑也能见到MEMS传感器的应用。 未来,也将持续拓展穿戴式设备、VR/AR设备的MEMS传感器应用。 除此之外,Bosch在协助厂商工业4.0转型时,MEMS传感器也扮演着举足轻重的角色。 Bosch在台湾除了积极推动自身工厂的工业4.0转型,也正协助台湾的各产业升级至工业4.0环境。 Bosch旗下子公司博世力士乐(Bosch Rexroth)于2016年11月获颁经济部工业局自动化审查合格证书,成为工业局功能性项目辅导计划之技术服务单位。 未来将结合工业局资源,协助在地产业研发、创新与提升效能。 Bosch工厂自动化销售经理陈俊隆指出,台湾各产业皆有许多任务厂积极寻求工业4.0转型顾问服务,希望工厂作业流程能更加数字化、智能化。 然而,厂商对于该如何执行与立定目标成效却少有精确的想法。 陈俊隆认为,除了制程数字化已久的电子业之外,在台湾,目前以纺织业工厂最为积极寻求工业4.0转型。 而工业4.0转型并不止于成立全新、完整的智能化、数字化生产线,更重要的是协助老旧工厂在一定的预算与种种限制之下,达成适宜的工业联网。 陈俊隆分享,台湾纺织业者已经有非常成熟的制程设备,然而原有设备常常已无法应付当代多样化、少量生产需求。 陈俊隆进一步分析,在协助许多台湾纺织厂进行价值链分析后,发现阻碍智能化的瓶颈其实是在制程后端。 纺织厂商可以保留大部分的旧有设备,只须将后端大型机械更换为能够应付小量生产并能灵活运用的设备,便能够提高生产效益。 并且,再运用MEMS传感器,掌握湿度、温度、震动等等数据讯号,妥善监控所有设备的运作状况。 进而达到降低机械损坏的机率、提高生产线的稳定性,同时符合少量多样的生产需求,让现有产线设备发挥最大可用性。
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