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傳感器在萬物互聯(lián)時代高速成長的大趨勢下，其發(fā)展會受到來自智能硬件、智能汽車、智能工廠等領(lǐng)域的強(qiáng)大助力，并將向環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療保健等領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。
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、微處理器和無線通信收發(fā)器等組成。傳感器處于整個物聯(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”，將迎來巨大的發(fā)展空間。
根據(jù)BCC Research 的數(shù)據(jù)，2015 年全球傳感器市場規(guī)模為 1019 億美元，預(yù)計(jì) 2016-2021 年的復(fù)合增長率為 11%，到 2021 年將達(dá)到 1906 億美元，傳感器的市場空間極為廣闊。近年來，國內(nèi)傳感器市場持續(xù)快速增長，2015 年中國傳感器市場規(guī)模為 1200 億元左右，中投顧問產(chǎn)業(yè)研究中心預(yù)測未來 5 年傳感器復(fù)合年增長率為 9.5%，2020 年傳感器市場規(guī)模將突破 1800 億元。
麥肯錫報(bào)告指出，到 2025 年，物聯(lián)網(wǎng)帶來的經(jīng)濟(jì)效益將在 2.7 萬億到 6.2 萬億美元之間。其中傳感器作為數(shù)據(jù)采集的入口，物聯(lián)網(wǎng)的“心臟”，將迎來巨大的發(fā)展空間。
市場研究公司 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)合成長率推動 MEMS市場成長。
Yole預(yù)計(jì)2015-2021年全球 MEMS 市場的復(fù)合年增長率（CAGR）為 8.9%，將從 119 億美元增長到 200 億美元。
美/日/德企主導(dǎo)傳感器市場
目前全球傳感器市場主要由美國、日本、德國的幾家龍頭公司主導(dǎo)。2013 年美國、日本、德國占據(jù)近 60%的市場份額。2014 年，全球傳感器市場規(guī)模達(dá) 1260 億美元，同比增長 20%左右。美國、日本、德國及中國合計(jì)占據(jù)全球傳感器市場份額的 72 %，其中中國占比約 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業(yè)務(wù)的主要增長點(diǎn)。中國傳感器市場中 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)。中國本土企業(yè)市場份額較小，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，意法半導(dǎo)體處于市場領(lǐng)導(dǎo)者的地位，2014 年，占據(jù) 41%的市場份額。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 MEMS麥克風(fēng)，高端的智能手機(jī)甚至使用三個麥克風(fēng)，分別用于語音采集、噪音消除、改善語音識別，而 iPhone 6S 已經(jīng)采用了 4個 MEMS麥克風(fēng)。在物聯(lián)網(wǎng)的時代，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，并沒有處于絕對領(lǐng)導(dǎo)地位的廠商。國外主要的廠商包括 Bosch、Denso、Sensata、GE Sensing、Freescale、MSI、ST、VTI、OMRON、TDK-EPC、MEMSCAP、Firstrate 等；國內(nèi)廠商主要有敏芯微電子、北京青鳥元芯等。
國內(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)用的高端方面與國外差距巨大，中高檔傳感器產(chǎn)品幾乎100%從國外進(jìn)口，90%芯片依賴國外。國內(nèi)缺乏對新原理、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。國內(nèi)尚無一套有自主知識產(chǎn)權(quán)的傳感器設(shè)計(jì)軟件，國產(chǎn)傳感器可靠性比國外同類產(chǎn)品低1-2個數(shù)量級，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，國內(nèi)傳感器產(chǎn)品往往形不成系列。產(chǎn)品在測量精度、溫度特性、響應(yīng)時間、穩(wěn)定性、可靠性等指標(biāo)與國外也有相當(dāng)大的差距。
4.企業(yè)能力弱：我國傳感器企業(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。從目前市場份額和市場競爭力指數(shù)來看，外資企業(yè)仍占據(jù)較大的優(yōu)勢。
目前我國傳感器企業(yè)正努力追趕國外企業(yè)，并出現(xiàn)區(qū)域的傳感器企業(yè)集群，企業(yè)主要集中在長三角地區(qū)，并逐漸形成以北京、上海、南京、深圳、沈陽和西安等中心城市為主的區(qū)域空間布局。
長三角區(qū)域：以上海、無錫、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、長春、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)國內(nèi)空白。北京已建立微米/納米國家重點(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)勢良好。
未來傳感器的重要應(yīng)用方向
從傳感器種類來看，流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器占據(jù)最大的市場份額，分別占 21%、19%、14%。
從應(yīng)用領(lǐng)域來看，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。國內(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。
智能汽車和無人駕駛是驅(qū)動MEMS傳感器發(fā)展的重要動力。在智能汽車時代，將會使用大量的 MEMS運(yùn)動傳感器實(shí)現(xiàn)主動安全技術(shù)：
語音將成為人與智能汽車的重要交互方式，MEMS 麥克風(fēng)將迎來發(fā)展新機(jī)遇。
自動駕駛技術(shù)的興起，進(jìn)一步推動了 MEMS 傳感器進(jìn)入汽車。
汽車行業(yè)占據(jù)整個 MEMS 市場份額超過 30%，2015 年全球汽車 MEMS 行業(yè)營收為 37.3 億美元。
根據(jù) Yole 的預(yù)測，未來六年，全球汽車 MEMS市場預(yù)計(jì)將以 4.2%的復(fù)合年增長率穩(wěn)步增長。
此外，MEMS 傳感器也是智能工廠的“心臟”，從這個層面上講，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，未來六年，MEMS 在工業(yè)市場預(yù)計(jì)將以 7.3%的復(fù)合年增長率快速增長。
MEMS產(chǎn)業(yè)鏈全解析
MEMS 整個產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)雜，涉及的廠商眾多；中國的設(shè)計(jì)、制造、封裝測試廠商都在積極布局 MEMS，已形成完整 MEMS的產(chǎn)業(yè)鏈。
MEMS 器件市場主要被歐美廠商占據(jù)，營收前三十名的只有兩個中國廠商，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，國內(nèi)廠商具有發(fā)展空間。國內(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，有望享受萬物互聯(lián)時代的 MEMS傳感器盛宴。
2014 年，全球 MEMS代工市場規(guī)模為 6.86 億美元，在 2015-2020 年間以 3.7%復(fù)合增長率增長，預(yù)計(jì)到 2020 年可以達(dá)到 8.6 億美元。全球 MEMS代工市場的增長主要由 Fabless 商業(yè)模式的廠商驅(qū)動的，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)域都會有廣泛的應(yīng)用。到2021年全球MEMS市場將達(dá)到 200 億美元，MEMS 已進(jìn)入到高速發(fā)展時期，智能硬件和智能汽車將推動 MEMS 傳感器快速發(fā)展，在環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療保健等領(lǐng)域也將廣泛應(yīng)用。
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