MEMS的第四次浪潮，来了

自从2007年MEMS（微机电系统，Micro-Electro-Mechanical System）麦克风和加速度传感器做到iPhone内，这个低调的工业品开始逐渐被人所熟知，成就了苹果、华为、三星、小米、OPPO等各种消费电子品牌。

MEMS被业内人士号称“一辈子都做不完的产业”，迄今已经经历了三次热潮：1990年~2000年汽车安全掀起第一次热潮；2000年~2010年智能手机引发第二次热潮；2010年~2020年智能手表、TWS耳机、可穿戴设备主导第三次热潮。

随着AI的到来，即将引领MEMS引发2020年～2030年的“黄金十年”，通过在边缘端集成AI算法，渗透到车联网、智能家居、智能医疗、智能城市以及万物互联等应用，彻底改变世界。

最近一段时间内，MEMS的火热程度，堪称一绝，几乎每家巨头都在谈MEMS的融合和AI。这一次，国内再也不能错过机会了。

全球市场，蓄势待发

随着“清库存”接近尾声，MEMS涨势明显，尤其在未来几年，很有“钱途”。

根据Yole最新报告，MEMS市场即将迎来大幅增长，预计到2029年收入将达到200亿美元，高于2023年的146亿美元。经济低迷后5%的预期增长突显了该行业的韧性及其适应不断变化的市场动态的能力。包括对消费电子产品、汽车应用和工业自动化的需求不断增长在内的多种因素正在推动这一增长。

尽管前景广阔，但MEMS行业并非没有挑战。除了少数玩家外，2023年对MEMS玩家来说，都是艰难的，在消费和汽车市场的下滑、供应链中断、地缘政治局势紧张、研发需要大量资金支持等多重因素之下，多数玩家库存水平持续高位。

为了应对挑战，一些公司采取供应链多样化、增加对本地制造能力的投资、与研究机构合作等措施，随着需求重回正轨，未来几年行业可能会出现MEMS巨头吞并中小企业的情况，重新洗牌。

MEMS技术在各种应用中必不可少，消费电子领域，惯性MEMS、麦克风和压力传感器在智能手机、平板电脑和健身追踪功能等需求下用量持续拉升；汽车领域，MEMS在自动驾驶中应用正在激增，改善车内舒适度和人机界面。

全世界，卷起来

需要注意的是，虽然MEMS本身结构偏向于机械，不过生产过程与集成电路相似，所以主要玩家都是芯片巨头，尤其是首次将MEMS商用的ADI（亚德诺半导体）。

虽说MEMS的技术门槛可不低，但是市场竞争却是很激烈，几个主要参与者在创新和市场扩张方面处于领先地位。博世（Bosch）、意法半导体（STMicroelectronics）和TDK等公司走在最前沿，不断突破MEMS技术的边界。这些公司正在大力投资研发，以保持其竞争优势并满足不断变化的市场需求。

从Yole数据来看，2023年MEMS市场排名以依次为Rorbet BOSCH、Broadcom、TDK、Qorvo、HP、ST、TI、Skyworks、HoneyWell、CANON、TE、NXP、ADI、KNOWLES、MURATA、Infineon、EPSON、Qualcomm等。

我国发力MEMS并不晚，但由于历史原因，整体力量分散、条块分割、投入严重不足，2010年前后产业才显现雏形，不过整体与国外有差距。

仅MEMS传感器方面，超过90%国内市场由国外厂商供应。此外，MEMS本身涉及种类比较多，产品结构布局上不足20%。

不过，国内已经形成比较好的企业资源、创新资源和载体平台，目前拥有至少37条MEMS产线。

从二级市场上来看，国产拥有研发设计、设备材料、晶圆制造、封装测试、集成应用的完备产业链，同时拥有丰富种类器件。

一级市场方面，国内投资和兼并持续活跃，布局的领域越来越广，覆盖的业务也越来越全面。

整体趋势，AI与融合

MEMS领域最值得关注的进步之一是开发更复杂、更小的传感器，这对于新兴应用至关重要。此外，MEMS与人工智能（AI）和机器学习（ML）的集成正在实现更智能和自适应的系统，从而提高各种设备的性能和效率。

具体来看，最近一段时间内巨头具备标志性的动作包括：

博世：CES 2024上，Bosch Sensortec推出两款穿戴用新型加速度传感器BMA530和BMA580，亮点之一是尺寸，和上一代相比，BMA530和BMA580的尺寸降低了70%，可以说是最薄、最小的加速度传感器，另一个亮点是AI，2021年博世具备AI功能的气体传感器；

博通：领跑RF MEMS，之前在苹果的FBAR业务中失去了很大一部分份额，但收入一直非常稳定，是最近一阵子的隐形赢家；

ST：2022年推出具备AI功能的第三代MEMS传感器，同时首提“传感器+DSP+AI”的智能传感器处理单元（ISPU）新概念，除了缩小SiP器件尺寸并将功耗降低高达80%之外，传感器和AI的融合还将设备决策引入了应用边缘，意法半导体新推出的ISPU在四个“P”方面提供了实质性的优势：功耗（power consumption）、封装（packaging）、性能（performance）和价格（price）；

TDK：在2022年底推出了新传感器ICM-45605-S，用于TWS耳机，该产品融合了GAF融合算法，检测头部转动及角度输出，可以直接输出原始数据及融合后的四元数，误差小于0.3deg/Min，超低的功耗为空间音频（Spatial Audio）带来更长时间的体验效果（Fusion on Chip）；

Qorvo：主要营收在于RF MEMS，特别是BAW SMR增速非常快，2019年Qorvo宣布收购高性能RF MEMS天线调谐应用技术供应商Cavendish Kinetics，射频MEMS技术也可用于射频前端(RFFE)中的传导路径，以降低插入损耗并提高隔离度；在移动基础设施方面，也可以使用RF MEMS来执行天线波束成形，而在压力MEMS方面，Qorvo的Sensor Fusion主要面向消费领域，目前正在持续发展中；

ADI：从1987年开始布局MEMS传感器，1991年发布世界上第一款成功开发、制造并商用的MEMS加速度计ADXL50，2002年又发布了第一款集成式MEMS陀螺仪ADXRS150，目前主要在两条方向上发展，一是在过往基础上优化升级，二是布局产业新潮流，比如说完全本土研发的可穿戴市场的新产品；

Infineon：MEMS麦克风老大，占据将近43.5%的市场份额，英飞凌的XENSIV™MEMS麦克风具有高信噪比和低失真的特性（即使在高声压级下），以及部件与部件之间的相位和灵敏度一致性，平坦的频率响应（低频滚降）和超低群时延。结合可选的功耗模式和小巧的封装尺寸，XENSIV MEMS麦克风已成为集成有对话式AI的设备的理想选择。

通过以上不难发现，AI+MEMS传感器+DSP或AI+MEMS传感器是主流趋势，同时国际大厂多为IDM模式。

因此，国内一方面需要进一步加紧在多能力融合方向努力，另一方面需要提升制造能力，追求更好的小型化和性价比。

此外，国内还需要在新材料（如PZT、氮化铝、氧化钒）、新封装（如3D晶圆级封装）技术上，进一步进行突破，并不断实现行业的最终目标——“感、知、联一体化”。

参考文献：

[1]Semiconductor Digest：MEMS Industry:Poised for a Resilient Comeback?.2024.7.19.https://www.semiconductor-digest.com/mems-industry-poised-for-a-resilient-comeback/

本文来自微信公众号：电子工程世界 （ID：EEworldbbs），作者：付斌