MEMS及功率半導(dǎo)體的特色工藝晶圓代工與模組封裝集成

技術(shù)前沿：MEMS及功率半導(dǎo)體的特色工藝晶圓代工與模組封裝集成

工藝平臺(tái)涵蓋超高壓、車(chē)載、先進(jìn)工業(yè)控制和消費(fèi)類(lèi)功率器件及模組，以及車(chē)載、工業(yè)、消費(fèi)類(lèi)傳感器，應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋智能電網(wǎng)、新能源汽車(chē)、風(fēng)力發(fā)電、光伏儲(chǔ)能、消費(fèi)電子、5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、家用電器等行業(yè)。

（1）MEMS

MEMS是集成了微傳感器、微執(zhí)行器、微機(jī)械結(jié)構(gòu)、微電源、信號(hào)處理和控制電路、高性能電子集成器件等于一體的微型器件或系統(tǒng)，具有體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。MEMS制造的核心是將傳統(tǒng)的機(jī)械部件微型化后，通過(guò)三維堆疊技術(shù)把器件組合并固定在硅晶圓上，制造過(guò)程無(wú)固定標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)工藝流程，通常會(huì)根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合采用特殊定制，每種產(chǎn)品都有獨(dú)特的制造工藝和專(zhuān)屬的封裝形式，因此產(chǎn)品的工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度較高。

共性關(guān)鍵技術(shù)包括體硅和表面硅工藝能力，標(biāo)準(zhǔn)化成套制造工藝高精度膜層沉積/生長(zhǎng)、高強(qiáng)度鍵合技術(shù)、高兼容度的敏感元件低溫工藝、無(wú)損集成器件的MEMS犧牲層釋放技術(shù)等。

MEMS產(chǎn)品主要可以分為MEMS傳感器和MEMS執(zhí)行器。其中傳感器是用于探測(cè)和檢測(cè)物理、化學(xué)、生物等現(xiàn)象和信號(hào)的器件，而執(zhí)行器是用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)、力和扭矩等行為的器件。MEMS產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如下：

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①M(fèi)EMS麥克風(fēng)傳感器

MEMS麥克風(fēng)傳感器是基于MEMS技術(shù)制造的麥克風(fēng)，它采用表貼工藝進(jìn)行制造，具有更好的噪聲消除性能。

②慣性傳感器

慣性傳感器是對(duì)物理運(yùn)動(dòng)做出反應(yīng)的器件，如線性位移或角度旋轉(zhuǎn)，并將這種反應(yīng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)電子電路進(jìn)行放大和處理。

③射頻器件

射頻器件主要用于手機(jī)和通信基站，它能夠?qū)⑸漕l信號(hào)和數(shù)字信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，來(lái)實(shí)現(xiàn)通信功能。

④壓力傳感器

壓力傳感器通常由壓力敏感元件和信號(hào)處理單元組成。按不同的測(cè)試壓力類(lèi)型，壓力傳感器可分為絕壓式和差壓式兩種。

（1）MEMS傳感器

傳感器是物體實(shí)現(xiàn)感知功能的主力，其應(yīng)用已滲透進(jìn)各行各業(yè)，如工業(yè)自動(dòng)化、汽車(chē)電子、消費(fèi)電子、資源開(kāi)發(fā)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療診斷、交通運(yùn)輸?shù)?。傳感器通常由傳感器模塊、微控制器模塊、無(wú)線通信模塊以及電源管理模塊四個(gè)部分構(gòu)成。傳感器感知狀態(tài)數(shù)據(jù)，微控制器存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)，無(wú)線通信模塊接收微控制器模塊處理的數(shù)據(jù)之后再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的數(shù)據(jù)采集平臺(tái)。MEMS技術(shù)是將微米級(jí)的敏感組件、信號(hào)處理器、數(shù)據(jù)處理裝置封裝在一塊芯片上，再利用硅基微納加工工藝進(jìn)行批量制造，從而形成了MEMS傳感器，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)電子、消費(fèi)電子、工業(yè)、醫(yī)療、航空航天、通信等領(lǐng)域。根據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)，2020年全球MEMS傳感器市場(chǎng)規(guī)模為90億美元，預(yù)計(jì)2026年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到128億美元，2020-2026年均復(fù)合增長(zhǎng)率為6.1%。消費(fèi)電子、汽車(chē)電子和工業(yè)控制是應(yīng)用MEMS最多的三個(gè)下游板塊，也是近年最大的增長(zhǎng)點(diǎn)。

（2）MEMS射頻器件

MEMS射頻器件（RFMEMS）是MEMS技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。MEMS射頻器件用于射頻和微波頻率電路中的信號(hào)處理，是一項(xiàng)將能對(duì)現(xiàn)有雷達(dá)和通訊中射頻結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大影響的技術(shù)。隨著信息時(shí)代的來(lái)臨，在無(wú)線通信領(lǐng)域，特別是在移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信領(lǐng)域，正迫切需要一些低功耗、超小型化且能與信號(hào)處理電路集成的新型器件，并希望能覆蓋包括微波、毫米波和亞毫米波在內(nèi)的寬頻波段。而通訊系統(tǒng)中仍有大量不可或缺的片外分立元件，例如電感、可變電容、濾波器、耦合器、移相器、開(kāi)關(guān)陣列等，成為限制系統(tǒng)尺寸進(jìn)一步縮小的瓶頸。MEMS技術(shù)的出現(xiàn)有望解決這個(gè)難題。采用MEMS技術(shù)制造的無(wú)源器件能夠直接和有源電路集成在同一芯片內(nèi)，實(shí)現(xiàn)射頻系統(tǒng)的片內(nèi)高集成，消除由片外分立元件帶來(lái)的寄生損耗，真正做到系統(tǒng)的高內(nèi)聚、低耦合，能顯著提高系統(tǒng)的性能。

MEMS技術(shù)在射頻領(lǐng)域的應(yīng)用可分為可動(dòng)的和固定的兩類(lèi)。可動(dòng)的MEMS器件包括開(kāi)關(guān)、調(diào)諧器和可變電容，固定的MEMS器件包括本體微機(jī)械加工傳輸線、耦合器和濾波器。其中，濾波器是射頻前端的關(guān)鍵核心器件之一，約占整個(gè)射頻前端市場(chǎng)超過(guò)60%的份額。根據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)，2020年MEMS射頻器件的市場(chǎng)規(guī)模為21億美元，預(yù)計(jì)2026年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到40億美元。

（2）功率器件

功率器件是指能夠耐受高電壓或承受大電流的半導(dǎo)體分立器件，具體用途是電能變換和控制，如變頻、變相、變壓、逆變、整流、增幅、開(kāi)關(guān)等，主要包括二極管、晶閘管、IGBT、MOSFET等產(chǎn)品。

根據(jù)功率器件的可控性可以將功率器件分為三類(lèi)，第一類(lèi)是全控型器件，以IGBT和MOSFET等器件為主，是帶有控制端的三端器件；第二類(lèi)是半控型器件，主要是晶閘管及其派生器件，這類(lèi)器件的開(kāi)通可控而關(guān)斷不可控；第三類(lèi)是不可控型器件，主要是二極管，二極管的通斷都不能通過(guò)器件本身進(jìn)行控制。從應(yīng)用范圍來(lái)看，MOSFET和IGBT適用范圍最廣，二者市場(chǎng)規(guī)模之和占整體功率器件的一半以上。功率器件各項(xiàng)參數(shù)對(duì)比情況如下：

（1）IGBT

IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor），即絕緣柵雙極型晶體管，是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?。其主要作用是進(jìn)行交流電和直流電的轉(zhuǎn)換、高低電壓的轉(zhuǎn)換，能夠提高用電效率和質(zhì)量、降低碳排放和解決能源短缺問(wèn)題，有效助力碳中和。在清潔能源發(fā)電及利用領(lǐng)域，IGBT是光伏逆變器和風(fēng)電逆變器的核心器件，且廣泛應(yīng)用于新能源車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)及充電樁；在傳統(tǒng)能源的消耗端，lGBT在工業(yè)上應(yīng)用于變頻器，能夠降低設(shè)備能耗，幫助實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

IGBT工藝平臺(tái)包括溝槽型場(chǎng)截止IGBT、車(chē)載IGBT、高壓IGBT等。完整的工藝能力，包括深溝槽刻蝕、超薄減薄工藝、高能注入、平坦化工藝、激光退火、雙面對(duì)準(zhǔn)、質(zhì)子注入、局部載流子壽命控制、嵌入式傳感器、多元化金屬層、高性能介質(zhì)層、高低溫CP測(cè)試等。應(yīng)用于智能電網(wǎng)、新能源汽車(chē)、充電樁、風(fēng)力發(fā)電、光伏儲(chǔ)能、家電、變頻器、UPS、焊機(jī)、感應(yīng)加熱等領(lǐng)域。

IGBT全稱(chēng)絕緣柵雙極晶體管，是由雙極型三極管和MOSFET組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率器件。IGBT具有電導(dǎo)調(diào)制能力，相對(duì)于MOSFET和雙極晶體管具有較強(qiáng)的正向電流傳導(dǎo)密度和低通態(tài)壓降。IGBT的開(kāi)關(guān)特性可以實(shí)現(xiàn)直流電和交流電之間的轉(zhuǎn)化或者改變電流的頻率，有逆變和變頻的作用，可以應(yīng)用于逆變器、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。

因此，從小家電、數(shù)碼產(chǎn)品，到航空航天、高鐵領(lǐng)域，再到新能源汽車(chē)、智能電網(wǎng)等新興應(yīng)用都會(huì)大量使用IGBT。

IGBT分為IGBT芯片和IGBT模塊，其中IGBT模塊是由IGBT芯片封裝而來(lái)，具有參數(shù)優(yōu)秀、最高電壓高、引線電感小的特點(diǎn)，常用于大電流和大電壓環(huán)境，是IGBT最常見(jiàn)的應(yīng)用形式。

根據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)，2020年全球IGBT市場(chǎng)規(guī)模為54億美元，預(yù)計(jì)2026年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到84億美元，2020-2026年均復(fù)合增長(zhǎng)率為7.6%。具體情況如下

（2）MOSFET

MOSFET（Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor），即金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，是一種多子導(dǎo)電的單極型電壓控制器件。其主要作為模擬放大元件和電子開(kāi)關(guān)，優(yōu)點(diǎn)為工作頻率高、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)功率小、抗擊穿性好。

從低壓到高壓的MOSFET工藝平臺(tái)，包括溝槽型MOSFET、屏蔽柵溝槽型MOSFET、超結(jié)MOSFET等。關(guān)鍵工藝技術(shù)包括超薄晶圓加工、氫注入、超結(jié)產(chǎn)品外延生長(zhǎng)等。MOSFET產(chǎn)品具有導(dǎo)通電阻小、開(kāi)關(guān)速度快、開(kāi)關(guān)損耗低等特點(diǎn)，產(chǎn)品應(yīng)用覆蓋工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)電子、消費(fèi)電子、無(wú)線通訊、電網(wǎng)輸變電、新能源應(yīng)用等領(lǐng)域。

MOSFET全稱(chēng)金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，是一種可以廣泛使用在模擬與數(shù)字電路的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。MOSFET的優(yōu)點(diǎn)在于穩(wěn)定性好，具有高頻、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、抗擊穿性好等特點(diǎn)，適用于AC/DC開(kāi)關(guān)電源、DC/DC轉(zhuǎn)換器。MOSFET下游的應(yīng)用領(lǐng)域中，消費(fèi)電子、汽車(chē)電子、工業(yè)控制、醫(yī)療、國(guó)防和航空航天、通信占據(jù)了主要的市場(chǎng)份額，其中消費(fèi)電子與汽車(chē)電子占比最高。

在消費(fèi)電子領(lǐng)域，主板、顯卡的升級(jí)換代、快充、Type-C接口的持續(xù)滲透持續(xù)帶動(dòng)MOSFET的市場(chǎng)需求，在汽車(chē)電子領(lǐng)域，MOSFET在電動(dòng)馬達(dá)輔助驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向及電制動(dòng)等動(dòng)力控制系統(tǒng)，以及電池管理系統(tǒng)等功率變換模塊領(lǐng)域均發(fā)揮重要作用，擁有廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)及發(fā)展前景。

MOSFET是功率器件的最大市場(chǎng)，根據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)，2020年全球MOSFET市市場(chǎng)規(guī)模為76億美元，預(yù)計(jì)2026年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到95億美元，2020-2026年均復(fù)合增長(zhǎng)率為3.8%。具體情況如下：

工藝流程

1、晶圓代工

晶圓代工是指借助載有電路信息的光掩模，經(jīng)過(guò)光刻和刻蝕等工藝流程的多次循環(huán)，逐層集成，并經(jīng)離子注入、退火、擴(kuò)散、化學(xué)氣相沉積、化學(xué)機(jī)械研磨等流程，最終在晶圓上實(shí)現(xiàn)特定的集成電路結(jié)構(gòu)。晶圓代工的主要工藝流程如下：

（1）晶圓清洗

晶圓清洗是指通過(guò)將晶圓沉浸在不同的清洗藥劑內(nèi)或通過(guò)噴頭將調(diào)配好的清洗液藥劑噴射于晶圓表面進(jìn)行清洗，再通過(guò)超純水進(jìn)行二次清洗，以去除晶圓表面的雜質(zhì)顆粒和殘留物，確保后續(xù)工藝步驟的準(zhǔn)確進(jìn)行。

（2）光刻

光刻的主要環(huán)節(jié)包括涂膠、曝光和顯影，具體如下：

①涂膠

涂膠是指通過(guò)旋轉(zhuǎn)晶圓的方式在晶圓上形成一層光刻膠。

②曝光

曝光是指先將光掩模上的圖形與晶圓上的圖形對(duì)準(zhǔn)，然后用特定的光照射。光能激活光刻膠中的光敏成分，從而將光掩模上的電路圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上。

③顯影

顯影是用顯影液溶解曝光后光刻膠中的可溶解部分，將光掩模上的圖形準(zhǔn)確地用晶圓上的光刻膠圖形顯現(xiàn)出來(lái)。

（3）刻蝕

刻蝕是指未被光刻膠覆蓋的材料被選擇性去除的過(guò)程，主要分為干法刻蝕和濕法刻蝕，干法刻蝕主要利用等離子體對(duì)特定物質(zhì)進(jìn)行刻蝕，濕法刻蝕主要通過(guò)液態(tài)化學(xué)品對(duì)特定物質(zhì)進(jìn)行刻蝕。

（4）離子注入、退火

離子注入是指將硼、磷、砷等離子束加速到一定能量，然后注入晶圓材料的表層內(nèi)，以改變材料表層物質(zhì)特性的工藝。退火是指將晶圓放置于較高溫度的環(huán)境中，使得晶圓表面或內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，以達(dá)到特定性能的工藝。

（5）擴(kuò)散

擴(kuò)散是指在高溫環(huán)境下通過(guò)讓雜質(zhì)離子從較高濃度區(qū)域向較低濃度區(qū)域的轉(zhuǎn)移，在晶圓內(nèi)摻入一定量的雜質(zhì)離子，改變和控制晶圓內(nèi)雜質(zhì)的類(lèi)型、濃度和分布，從而改變晶圓表面的電導(dǎo)率。

（6）化學(xué)氣相沉積

化學(xué)氣相沉積是指不同分壓的多種氣相狀態(tài)反應(yīng)物在一定溫度和氣壓下在襯底表面上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成的固態(tài)物質(zhì)沉積在晶圓表面，從而獲得所需薄膜的工藝技術(shù)。

（7）化學(xué)機(jī)械研磨

化學(xué)機(jī)械研磨是指同時(shí)利用機(jī)械力的摩擦原理及化學(xué)反應(yīng)，借助研磨顆粒，以機(jī)械摩擦的方式，將物質(zhì)從晶圓表面逐層剝離以實(shí)現(xiàn)晶圓表面的平坦化。

（8）晶圓（加工后）檢測(cè)

晶圓檢測(cè)是指用探針對(duì)生產(chǎn)加工完成后的晶圓產(chǎn)品上的集成電路或半導(dǎo)體元器件功能進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證是否符合產(chǎn)品規(guī)格。

（9）包裝

包裝是指對(duì)檢測(cè)通過(guò)的生產(chǎn)加工完成后的晶圓進(jìn)行真空包裝。

2、模組封測(cè)

封裝是指將芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，并通過(guò)印制板與其他器件建立連接，起到安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)電熱性能的作用。模組封測(cè)的主要工藝流程如下：

（1）晶圓減薄

晶圓減薄是指減少晶圓背面一定區(qū)域的厚度，并且在晶圓邊緣保留一定厚度，這樣既保證了晶圓厚度的要求，同時(shí)增加了晶圓的整體強(qiáng)度。

（2）晶圓背金屬

晶圓背金屬是指在晶圓的背面鍍上金屬以便與裝片膠進(jìn)行接合。

（3）劃片

劃片是指將整片晶圓按照大小分割成單一的芯片。

（4）貼片

貼片是指通過(guò)取放裝置將芯片從劃片后的晶圓上取下，放置在對(duì)應(yīng)的框架或基板上的過(guò)程。

（5）鍵合

鍵合是使用金屬線（片）連接芯片與框架或基板的工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)芯片與框架或基板間的電氣互連、芯片散熱以及芯片間的信息互通功能。

（6）塑封

塑封是指利用環(huán)氧膜塑料，在相應(yīng)的模具上通過(guò)高溫、高壓把鍵合好的產(chǎn)品包封起來(lái)，用以隔絕濕氣與外在環(huán)境的污染，以達(dá)到保護(hù)芯片的目的。

（7）電鍍

電鍍是指在含有某種金屬離子的電解質(zhì)溶液中，將待鍍件作為陰極，通過(guò)一定波形的低壓直流電，使得金屬離子不斷在陰極沉積為金屬薄層的加工過(guò)程。

（8）打印

打印也稱(chēng)為打標(biāo)，是指在半導(dǎo)體器件的表面上進(jìn)行標(biāo)記。

（9）切筋成形

切筋成形是指切除引線框架上連接引腳的橫筋及邊筋，并將引腳彎成一定的形狀，以適合后期裝配的需要。

（10）測(cè)試

測(cè)試是指根據(jù)半導(dǎo)體器件的類(lèi)型，就其功能及特點(diǎn)進(jìn)行的電性能測(cè)試，來(lái)確保器件性能及可靠性。

（11）包裝

包裝是指對(duì)性能測(cè)試通過(guò)的產(chǎn)品進(jìn)行包裝。

MEMS行業(yè)的新技術(shù)發(fā)展情況與趨勢(shì)

A.產(chǎn)品尺寸微型化

基于MEMS傳感器下游的電子消費(fèi)行業(yè)對(duì)器件尺寸小型化、低功耗化的需求，MEMS傳感器生產(chǎn)商需要不斷提升自己的技術(shù)水準(zhǔn)，盡量縮小成品尺寸，使得自己的產(chǎn)品更加具有競(jìng)爭(zhēng)力。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，MEMS傳感器生產(chǎn)廠商利用系統(tǒng)封裝等技術(shù)將IC芯片和被動(dòng)元器件進(jìn)行整合，進(jìn)一步縮小了傳感器芯片的尺寸。

與此同時(shí)，在單片晶圓上所能產(chǎn)出的芯片數(shù)量也隨芯片尺寸的減小而增多，MEMS傳感器芯片的成本也能夠得到有效降低。然而，MEMS制造工藝也并非一味追求更小的尺寸與更高的集成度，而是更加注重材料的結(jié)構(gòu)機(jī)械特性、材質(zhì)化學(xué)特性以及刻蝕深度、精度、應(yīng)力控制等每一步工藝的準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)。通過(guò)革新技術(shù)，在保障產(chǎn)品高性能的同時(shí)縮小產(chǎn)品尺寸和降低功耗是MEMS傳感器行業(yè)的重要發(fā)展方向。

B.多傳感器集成

隨著設(shè)備智能化程度的不斷提升，單設(shè)備中含傳感器數(shù)量不斷增多，多傳感器的協(xié)同合作變得尤為重要。傳感器集成化程度的提高，提升了信號(hào)識(shí)別與收集的效果，也提高了智能設(shè)備的集成化程度。

近年來(lái)，在慣性傳感器領(lǐng)域，出現(xiàn)了融合加速度計(jì)、陀螺儀、GPS等多功能的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，在消費(fèi)電子和汽車(chē)電子領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。智能手機(jī)中的MEMS麥克風(fēng)數(shù)量不斷增加，通過(guò)麥克風(fēng)陣列中多個(gè)麥克風(fēng)的協(xié)同工作，能夠根據(jù)不同位置的麥克風(fēng)之間的延遲和功率差異對(duì)聲源進(jìn)行更精確的定位，并對(duì)噪聲進(jìn)行濾除，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)降噪和增強(qiáng)信號(hào)的功能，有效提升了麥克風(fēng)的信噪比。

C.多元場(chǎng)景應(yīng)用

MEMS傳感器目前已經(jīng)廣泛運(yùn)用于消費(fèi)電子、汽車(chē)電子、工業(yè)控制、醫(yī)療、國(guó)防和航空航天、通信等各個(gè)領(lǐng)域，隨著人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，MEMS傳感器的應(yīng)用場(chǎng)景將更加多元。

MEMS傳感器是人工智能重要的底層硬件之一，傳感器收集的數(shù)據(jù)越豐富和精準(zhǔn)，人工智能的功能才會(huì)越完善。物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的核心是傳感、連接和計(jì)算，隨著聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的不斷增長(zhǎng)，對(duì)智能傳感器數(shù)量和智能化程度的要求也不斷提升。未來(lái)，智能家居、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智能城市等新產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域都將為MEMS傳感器行業(yè)帶來(lái)更廣闊的市場(chǎng)空間。

MEMS行業(yè)的新產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況

A.新消費(fèi)電子

可穿戴設(shè)備與智能音箱為代表的新消費(fèi)電子的興起正在推動(dòng)MEMS又一輪高速成長(zhǎng)。除了智能手機(jī)、平板電腦和筆記本電腦等主流消費(fèi)電子產(chǎn)品外，近年來(lái)涌現(xiàn)出的智能家居和可穿戴設(shè)備等新興應(yīng)用領(lǐng)域也廣泛使用了MEMS傳感器產(chǎn)品，如智能手表安裝了MEMS加速度計(jì)、陀螺儀、微型麥克風(fēng)和脈搏傳感器，TWS耳機(jī)中使用了MEMS麥克風(fēng)、壓感、骨傳導(dǎo)等傳感器，VR/AR設(shè)備采用MEMS加速度計(jì)、陀螺儀和磁傳感器來(lái)精確測(cè)定頭部轉(zhuǎn)動(dòng)的速度、角度和距離等。

B.車(chē)用傳感器和自動(dòng)駕駛

隨著汽車(chē)智能化的發(fā)展趨勢(shì)和汽車(chē)安全要求標(biāo)準(zhǔn)的提高，MEMS傳感器在汽車(chē)上的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，汽車(chē)傳感器已經(jīng)成為MEMS傳感器的一個(gè)主要的應(yīng)用市場(chǎng)，超聲波傳感器、激光雷達(dá)傳感器、微波傳感器、紅外傳感器等也都被廣泛使用。尤其是在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，MEMS傳感器將扮演越來(lái)越重要的角色。一般家用型汽車(chē)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛需要數(shù)十個(gè)傳感器來(lái)感知周?chē)h(huán)境的實(shí)時(shí)情況，大型商用車(chē)以及其他特種車(chē)輛需要的傳感器數(shù)目會(huì)更多，精度會(huì)更高。未來(lái)車(chē)用傳感器行業(yè)以及自動(dòng)駕駛行業(yè)將是MEMS傳感器應(yīng)用增長(zhǎng)較快的領(lǐng)域之一。

C.物聯(lián)網(wǎng)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，MEMS產(chǎn)品作為信息獲取和交互的關(guān)鍵器件，市場(chǎng)空間將不斷擴(kuò)大，新的應(yīng)用場(chǎng)景亦層出不窮。在物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)中，感知層處于最底層，是物聯(lián)網(wǎng)的先行技術(shù)，也是其數(shù)據(jù)來(lái)源和物理實(shí)體基礎(chǔ)，而感知層中分布的各類(lèi)傳感器就是獲取信息的關(guān)鍵，傳感器及其芯片提供商在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中扮演了重要角色。

D.人工智能

在人工智能領(lǐng)域，MEMS傳感器承擔(dān)了類(lèi)似人體的各項(xiàng)感官功能，是未來(lái)人工智能領(lǐng)域不可或缺的組成部分。伴隨著人工智能的市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大，相應(yīng)MEMS傳感需求也將同步提升。

功率器件行業(yè)的新技術(shù)發(fā)展情況與趨勢(shì)

A.模塊化、集成化的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

隨著功率器件應(yīng)用場(chǎng)景不斷拓展，下游產(chǎn)品對(duì)其電能轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定性、高壓大功率需求及復(fù)雜度提出了更高要求。功率器件的組裝模塊化和集成化能有效滿(mǎn)足上述要求，有助于優(yōu)化客戶(hù)使用體驗(yàn)并保障產(chǎn)品配套性和穩(wěn)定性，功率器件的組裝模塊化和集成化將成為行業(yè)技術(shù)發(fā)展的主流趨勢(shì)。

同時(shí)，隨著工藝技術(shù)的不斷升級(jí)，更高性能、更小體積的功率器件為模塊化和集成化創(chuàng)造了技術(shù)條件。

B.第三代半導(dǎo)體材料有望實(shí)現(xiàn)突破

當(dāng)前功率器件產(chǎn)業(yè)正在發(fā)生深刻的變革，其中新材料成為產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展重心。以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等材料因其寬禁帶、高飽和漂移速度、高臨界擊穿電場(chǎng)等優(yōu)異的性能成為新型的半導(dǎo)體材料，屬于新興領(lǐng)域，具有極強(qiáng)的應(yīng)用戰(zhàn)略性和前瞻性。

目前美歐、日韓及中國(guó)臺(tái)灣等地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)SiC、GaN等新材料功率器件的量產(chǎn)。部分境內(nèi)公司通過(guò)多年的技術(shù)和資本積累，依托國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的重點(diǎn)扶持，也已開(kāi)始布局新型半導(dǎo)體材料領(lǐng)域。

由于新型半導(dǎo)體材料屬于新興領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)廠商與國(guó)際巨頭企業(yè)的技術(shù)差距不斷縮小，因此有望抓住機(jī)遇、實(shí)現(xiàn)突破并搶占未來(lái)市場(chǎng)。

②功率器件行業(yè)的新產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況

A.新能源汽車(chē)與充電樁

新能源汽車(chē)普遍采用高壓電路，需要頻繁進(jìn)行電壓變化，對(duì)電壓轉(zhuǎn)換電路需求大幅提升。IGBT、MOSFET等功率器件用于主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的逆變器、變壓器、換流器等，其需求相應(yīng)增大。除了動(dòng)力系統(tǒng)，功率器件在新能源汽車(chē)上應(yīng)用還涵蓋了安全配置、電動(dòng)門(mén)窗及后視鏡、人車(chē)交互系統(tǒng)、儀表盤(pán)、車(chē)燈、娛樂(lè)系統(tǒng)及底盤(pán)系統(tǒng)等。汽車(chē)電子隨著新能源汽車(chē)的發(fā)展呈越來(lái)越熱的趨勢(shì)，汽車(chē)內(nèi)部電子系統(tǒng)數(shù)量的需求不斷攀升，越來(lái)越多汽車(chē)制造商都在逐步加大電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)的研發(fā)投入。

新能源汽車(chē)充電樁為功率器件另一大增量，根據(jù)中國(guó)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟的統(tǒng)計(jì)，2016年至2021年，我國(guó)公共充電樁和專(zhuān)用充電樁的保有量由5.88萬(wàn)個(gè)增長(zhǎng)至114.70萬(wàn)個(gè)，呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，帶動(dòng)了核心零部件IGBT、MOSFET等功率器件的市場(chǎng)需求。

B.工業(yè)和智能電網(wǎng)

工業(yè)領(lǐng)域是功率器件另一大需求市場(chǎng)。工業(yè)領(lǐng)域中，數(shù)控機(jī)床、牽引機(jī)等電機(jī)對(duì)功率器件需求較大，主要使用的功率器件是IGBT。隨著“工業(yè)4.0”不斷推進(jìn)，工業(yè)的生產(chǎn)制造、倉(cāng)儲(chǔ)、物流等流程改造對(duì)電機(jī)需求不斷擴(kuò)大，工業(yè)功率器件需求增加。太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的電能，需要經(jīng)過(guò)IGBT、MOSFET等功率器件的變換，之后才能入網(wǎng)傳輸。功率器件作為智能電網(wǎng)的核心部件，可以增強(qiáng)電網(wǎng)的靈活性與可靠性，使得智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電力高效節(jié)能的傳輸。未來(lái)新能源市場(chǎng)的快速發(fā)展和智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)將催生出對(duì)功率器件需求的穩(wěn)步增長(zhǎng)。

C.消費(fèi)電子

MOSFET等功率器件是消費(fèi)電子產(chǎn)品的重要元器件，消費(fèi)電子市場(chǎng)也是功率器件產(chǎn)品的主要需求市場(chǎng)之一。中國(guó)消費(fèi)電子產(chǎn)品的普及程度越來(lái)越高，而且近年來(lái)消費(fèi)者對(duì)消費(fèi)電子的需求從以往的臺(tái)式PC、筆記本電腦為主向平板電腦、智能電視、無(wú)人機(jī)、智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備等轉(zhuǎn)移，直接推動(dòng)消費(fèi)電子市場(chǎng)的快速發(fā)展。消費(fèi)電子產(chǎn)品更新?lián)Q代周期短以及新技術(shù)的不斷推出，使得消費(fèi)電子市場(chǎng)需求量進(jìn)一步上升。

各類(lèi)新產(chǎn)業(yè)發(fā)展推動(dòng)市場(chǎng)需求持續(xù)旺盛

半導(dǎo)體行業(yè)雖然呈現(xiàn)周期性波動(dòng)的特性，但整體增長(zhǎng)趨勢(shì)并未發(fā)生變化，每次技術(shù)變革持續(xù)帶動(dòng)行業(yè)增長(zhǎng)。隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品向智能化、輕薄化、便攜化的方向發(fā)展，新的智能終端產(chǎn)品層出不窮，使得半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)前景越來(lái)越廣闊。

5G時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，通信行業(yè)對(duì)功率器件激增的需求導(dǎo)致市場(chǎng)對(duì)功率器件需求量大幅增長(zhǎng)。以物聯(lián)網(wǎng)為代表的新需求所帶動(dòng)的如云計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)等新應(yīng)用的興起，逐漸成為半導(dǎo)體行業(yè)新一代技術(shù)變革動(dòng)力。

同時(shí)，新能源驅(qū)動(dòng)的智能汽車(chē)已經(jīng)成為萬(wàn)物互聯(lián)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，隨著智能汽車(chē)復(fù)雜程度的提高，智能汽車(chē)網(wǎng)聯(lián)化、智能化以及電動(dòng)化程度進(jìn)一步提升，新能源汽車(chē)行業(yè)對(duì)汽車(chē)半導(dǎo)體元件的需求勢(shì)必會(huì)大幅增長(zhǎng)，因此汽車(chē)板塊對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言屬于推動(dòng)其長(zhǎng)期發(fā)展的新引擎。

半導(dǎo)體下游應(yīng)用領(lǐng)域的不斷延展帶動(dòng)了市場(chǎng)需求的持續(xù)旺盛。同時(shí)，伴隨著全球的半導(dǎo)體巨頭不斷加大資本性投資力度，半導(dǎo)體行業(yè)的景氣度有望保持上升趨勢(shì)，有利于半導(dǎo)體制造企業(yè)發(fā)展壯大。

全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)資源轉(zhuǎn)移大趨勢(shì)下的進(jìn)口替代市場(chǎng)機(jī)遇

半導(dǎo)體行業(yè)目前呈現(xiàn)專(zhuān)業(yè)分工深度細(xì)化、細(xì)分領(lǐng)域高度集中的特點(diǎn)。從歷史進(jìn)程看，全球半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)完成兩次的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移：第一次是20世紀(jì)70年代從美國(guó)轉(zhuǎn)向日本，第二次是20世紀(jì)80年代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向韓國(guó)與中國(guó)臺(tái)灣。

目前全球半導(dǎo)體行業(yè)正經(jīng)歷第三次巨變，眾多境內(nèi)外知名晶圓制造廠及封裝測(cè)試廠紛紛在中國(guó)大陸進(jìn)行產(chǎn)能擴(kuò)充，并積極實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝的精進(jìn)。全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)資源正處于向中國(guó)大陸和東南亞等地區(qū)轉(zhuǎn)移的進(jìn)程之中，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移是市場(chǎng)需求和資本驅(qū)動(dòng)的綜合結(jié)果。目前，中國(guó)擁有全球最大且增速最快的半導(dǎo)體消費(fèi)市場(chǎng)。

巨大的下游市場(chǎng)配合積極的國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策與活躍的社會(huì)資本，正在全方位、多角度地支持國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展。我國(guó)光伏、顯示面板、LED等高新技術(shù)行業(yè)經(jīng)過(guò)多年已達(dá)到領(lǐng)先水平，也大力拉動(dòng)了上游的晶圓代工制造產(chǎn)業(yè)的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)技術(shù)的不斷突破，加之我國(guó)在物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、新能源汽車(chē)等下游市場(chǎng)走在世界前列，有望在更多細(xì)分市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。

主要企業(yè)

英飛凌（InfineonTechnologiesAG）

英飛凌成立于1999年，是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司之一，在功率器件領(lǐng)域有較強(qiáng)的市場(chǎng)地位。其前身是西門(mén)子集團(tuán)的半導(dǎo)體部門(mén)，于1999年獨(dú)立，專(zhuān)注于為汽車(chē)和工業(yè)功率器件、芯片卡和安全應(yīng)用提供半導(dǎo)體和系統(tǒng)解決方案，業(yè)務(wù)遍及全球，在美國(guó)加州圣克拉拉、亞太地區(qū)的新加坡和日本東京等地?fù)碛蟹种C(jī)構(gòu)。

安森美（ONSemiconductorCorporation）

安森美于1999年從摩托羅拉分拆出來(lái)，于次年在美國(guó)納斯達(dá)克上市。安森美的產(chǎn)品系列包括電源和信號(hào)管理、邏輯、分立及定制器件，主要應(yīng)用于汽車(chē)電子、通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子、工業(yè)、LED照明、醫(yī)療、軍工及電源應(yīng)用等領(lǐng)域。

德州儀器（TexasInstrumentsIncorporated）

德州儀器成立于1930年，總部位于美國(guó)德克薩斯州的達(dá)拉斯，是全球領(lǐng)先的模擬及數(shù)字半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)制造公司，在信號(hào)鏈與電源管理領(lǐng)域均擁有強(qiáng)大的市場(chǎng)地位。主要從事創(chuàng)新型數(shù)字信號(hào)處理與模擬電路方面的研究、制造和銷(xiāo)售。除半導(dǎo)體業(yè)務(wù)外，還提供包括傳感與控制、教育產(chǎn)品和數(shù)字光源處理解決方案。

意法半導(dǎo)體（STMicroelectronicsN.V.）

意法半導(dǎo)體成立于1987年，是全球最大的半導(dǎo)體公司之一，是紐約證券交易所、泛歐證券交易所和意大利米蘭證券交易所上市公司，在分立器件、手機(jī)相機(jī)模塊和車(chē)用集成電路領(lǐng)域居世界前列。意法半導(dǎo)體產(chǎn)品包括二極管、晶體管以及復(fù)雜的片上系統(tǒng)器件等，是各工業(yè)領(lǐng)域的主要供應(yīng)商。意法半導(dǎo)體在模擬電路與功率器件領(lǐng)域都處于行業(yè)領(lǐng)先地位。

安世半導(dǎo)體（NexperiaB.V.）

安世半導(dǎo)體是半導(dǎo)體基礎(chǔ)元器件生產(chǎn)領(lǐng)域的高產(chǎn)能生產(chǎn)專(zhuān)家，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于全球各類(lèi)電子設(shè)計(jì)。其產(chǎn)品組合包括二極管、雙極型晶體管、ESD保護(hù)器件、MOSFET器件、氮化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管（GaNFET）以及功率IC等。聞泰科技股份有限公司（600745.SH）于2019年取得對(duì)安世半導(dǎo)體的控制權(quán)。

華潤(rùn)微（688396.SH）

華潤(rùn)微成立于2003年，是華潤(rùn)集團(tuán)半導(dǎo)體投資運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，擁有芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測(cè)試等全產(chǎn)業(yè)鏈一體化運(yùn)營(yíng)能力，產(chǎn)品聚焦于功率半導(dǎo)體、智能傳感器與智能控制領(lǐng)域。在分立器件及集成電路領(lǐng)域具備較強(qiáng)的產(chǎn)品技術(shù)與制造工藝能力，形成了較為先進(jìn)的特色工藝和系列化的產(chǎn)品線。

士蘭微（600460.SH）

士蘭微成立于1997年，前身是杭州士蘭電子有限公司，是一家專(zhuān)業(yè)從事集成電路以及半導(dǎo)體微電子相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與銷(xiāo)售的高新技術(shù)企業(yè)，士蘭微目前的主要產(chǎn)品是集成電路以及相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)和方案，主要包括半導(dǎo)體分立器件、MCU電路、電源管理電路、LED照明驅(qū)動(dòng)電路、LED顯示驅(qū)動(dòng)/控制電路等產(chǎn)品。

華微電子（600360.SH）

華微電子成立于1999年，是集功率器件設(shè)計(jì)研發(fā)、芯片加工、封裝測(cè)試及產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)為一體的高新技術(shù)企業(yè)，擁有多條功率器件生產(chǎn)線，產(chǎn)品應(yīng)用于消費(fèi)電子、節(jié)能照明、計(jì)算機(jī)、PC、汽車(chē)電子、通訊保護(hù)與工業(yè)控制等領(lǐng)域。華微電子目前已建立從高端二極管、單雙向可控硅、MOS系列產(chǎn)品到第六代IGBT功率器件產(chǎn)品體系。

華虹半導(dǎo)體（1347.HK）

華虹半導(dǎo)體由華虹NEC與上海宏力于2011年合并而成，于2014年在香港聯(lián)交所上市（股票代碼：1347.HK），在中國(guó)臺(tái)灣、日本、北美和歐洲等地提供銷(xiāo)售與技術(shù)支持。華虹半導(dǎo)體8英寸晶圓加工能力在中國(guó)名列前茅，12英寸晶圓廠建設(shè)進(jìn)展迅速，目前公司主要專(zhuān)注于研發(fā)及制造專(zhuān)業(yè)應(yīng)用的8英寸及12英寸晶圓半導(dǎo)體，尤其是嵌入式非易失性存儲(chǔ)器及功率器件。華虹半導(dǎo)體的技術(shù)組合還包括仿真及混合信號(hào)、電源管理及MEMS等若干其他先進(jìn)工藝技術(shù)。

先進(jìn)半導(dǎo)體

先進(jìn)半導(dǎo)體前身是1988年由中荷合資成立的上海飛利浦半導(dǎo)體公司，2019年初，上海積塔半導(dǎo)體完成對(duì)先進(jìn)半導(dǎo)體的私有化。先進(jìn)半導(dǎo)體為一家領(lǐng)先的專(zhuān)門(mén)模擬芯片代工廠，有5英寸、6英寸、8英寸晶圓生產(chǎn)線，專(zhuān)注于模擬電路、功率器件的制造，在汽車(chē)電子、MEMS以及IGBT領(lǐng)域具有一定的優(yōu)勢(shì)。

審核編輯：劉清