MEMS传感器行业分析报告
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2023年mems压力传感器行业市场规模分析:全球市场规模超过149亿美元网讯,mems压力传感器是一种薄膜元件,目前mems压力传感器主要应用在汽车领域以及消费电子和医疗行业。
下游领域的不断拓展带动mems压力传感器市场规模和需求的持续递增。
mems压力传感器行业概况MEMS压力传感器是一种基于微机电系统技术制造的压力传感器,其结构小巧、敏感度高、响应速度快、精度高,并且能够实现数字化输出和集成化设计。
它通过感受被测压力所引起的微小变形,将压力信号转化为电信号输出,广泛应用于工业自动化、汽车制造、医疗设备、航空航天等领域。
目前,传感器的应用已渗透进各行各业,如消费电子、医疗诊断、工业自动化、汽车电子、环境监测、交通运输、资源开发、军事工程等。
随着物联网时代到来,传感器将作为基础设施得到先行进展,MEMS产业化浪潮持续推动,市场规模不断扩大。
依据mems压力传感器市场分析相关数据,2022年全球MEMS传感器行业市场规模为149亿美元,同比增长5.7%,估计2026年市场规模将达到269亿美元,年复合增长率为10.34%。
目前的MEMS压力传感器有硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器,两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器。
硅压阻式压力传感器是采纳高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为力电变换测量电路的,具有较高的测量精度、较低的功耗和极低的成本。
mems压力传感器市场分析从产品结构来看,射频、压力、麦克风、加速度、陀螺仪和惯性组合是目前应用最为广泛的器件。
其中,压力传感器、加速度传感器在MEMS行业占比达到14.3%和10.5%。
mems压力传感器产业链分析作为一种新兴的传感器技术,MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems)压力传感器在近年来得到了广泛应用。
目前,MEMS压力传感器市场正处于快速进展的阶段,其应用领域包括汽车、医疗、消费电子、航空航天等众多行业。
mems传感器发展现状随着科技的不断发展和智能化的进程,MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems)传感器在各个领域得到了广泛的应用。
MEMS传感器是一种将微纳技术应用于传感器制造的技术,具备体积小、功耗低、响应快、成本低等优点。
以下是MEMS传感器在几个领域的发展现状。
1. 汽车行业:MEMS传感器在汽车行业的应用非常广泛。
例如,加速度传感器可以用于汽车的碰撞检测和空气囊的部署;压力传感器可以用于轮胎压力监测系统,提高行驶安全性;倾角传感器可以用于车辆的自动平衡系统等。
随着自动驾驶技术的发展,MEMS传感器在汽车行业的应用前景更加广阔。
2. 移动设备:MEMS传感器在移动设备中得到了广泛应用,如加速度计、陀螺仪和磁力计等。
这些传感器可以实现屏幕自动旋转、手势控制、电子指南针等功能。
随着智能手机和可穿戴设备的普及,MEMS传感器的需求也大幅增加。
3. 医疗行业:MEMS传感器在医疗行业中也得到了应用。
例如,血压传感器可以用于实时监测高血压患者的血压变化并及时报警;温度传感器可以用于体温监测;心率传感器可以用于心脏疾病的监测等。
MEMS传感器的小尺寸和低功耗特点使其非常适合在医疗设备中使用。
4. 工业控制和安全:MEMS传感器在工业控制和安全中的应用也越来越多。
例如,压力传感器可以用于工业设备的压力监测和泄漏检测;湿度传感器可以用于环境监测和空调控制等。
随着工业智能化的推进,MEMS传感器在工业控制领域的应用将会进一步增加。
总的来说,MEMS传感器在各个领域的应用都有所扩展,尤其是汽车、移动设备、医疗和工业控制等领域。
随着科技的进步和应用场景的不断扩展,MEMS传感器的应用前景将更加广阔。
同时,随着技术的成熟和成本的降低,MEMS传感器的发展也将越来越迅速。
MEMS压力传感器名词解释:MEMS:Micro-Electro Mechanical System,微型电子机械系统或微机电系统,是利用半导体集成电路加工和超精密机械加工等多种技术,并应用现代信息技术制作而成的微型器件或系统。
半导体集成电路:一种通过一定工艺把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,具备所需电路功能的微型电子器件或部件。
晶圆:硅半导体集成电路或 MEMS 器件和芯片制作所用的硅晶片,由于其形状为圆形,故称为晶圆。
单晶硅:硅的一种形态,具有完整的点阵结构且晶体内原子都是呈周期性规则排列的硅晶体,是 MEMS 的主要材料。
多晶硅:硅的一种形态,晶体内各局部区域里原子呈周期性排列,但不同局部区域之间的原子排列无序,在MEMS 中多用于结构层和电极导电层。
二氧化硅:硅的一种氧化物,一般指通过热氧化和沉积等方法制作而成的薄膜材料,在MEMS 中多用于绝缘层、掩膜和牺牲层。
惠斯顿电桥:由四个电阻组成的电桥电路,是一种可利用电阻变化来测量外部物理量变化的电路器件设计。
压电效应:某些电介质受到外部机械力作用而变形时,电介质材料内部产生极化并产生正负相反的电荷的现象。
EDA:Electronic Design Automation,电子设计自动化,指以计算机为工作平台,融合应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术,完成电子产品的自动设计。
封装:集成电路和 MEMS 的安装、固定、密封工艺过程,具有实现集成电路、MEMS 管脚与外部电路的连接,并防止外界杂质腐蚀电路的作用。
PCB:Printed Circuit Board,印制电路板,是组装电子产品各电子元器件用的基板,是在通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印制板。
温漂:温度漂移,指环境温度变化造成半导体集成电路、MEMS 等器件性能参数变化,导致器件参数不稳定甚至无法工作的现象。
传感器行业市场研究报告一、引言传感器作为现代信息技术的重要组成部分,在工业生产、智能家居、医疗健康、汽车电子等众多领域发挥着关键作用。
随着科技的不断进步和应用场景的日益丰富,传感器行业正呈现出蓬勃发展的态势。
二、传感器的定义与分类传感器是一种能够感知物理量、化学量或生物量等信息,并将其转换成可测量、可处理的电信号或其他形式信号的装置。
根据测量的对象和原理,传感器可以分为物理传感器(如温度传感器、压力传感器、位移传感器等)、化学传感器(如气体传感器、湿度传感器等)和生物传感器(如血糖传感器、免疫传感器等)等。
三、传感器行业的发展历程传感器的发展可以追溯到上世纪中期。
早期的传感器主要基于简单的物理原理,功能相对单一,精度和可靠性也较低。
随着半导体技术和微加工技术的进步,传感器逐渐向小型化、集成化、智能化方向发展。
近年来,随着物联网、人工智能等新兴技术的兴起,对传感器的性能、功能和应用场景提出了更高的要求,推动了传感器行业的快速创新和发展。
四、传感器行业的市场规模与增长趋势(一)全球市场规模根据市场研究机构的数据,全球传感器市场规模近年来持续增长。
2019 年,全球传感器市场规模达到了约_____亿美元。
预计到2025 年,市场规模将超过_____亿美元,年复合增长率达到_____%。
(二)国内市场规模在国内,传感器市场也呈现出快速增长的趋势。
2019 年,中国传感器市场规模约为_____亿元,预计到 2025 年将达到_____亿元,年复合增长率超过_____%。
(三)增长驱动因素1、工业自动化的不断推进,对各类传感器的需求持续增加。
2、智能家居、智能汽车等新兴应用领域的快速发展,为传感器提供了广阔的市场空间。
3、政府对传感器产业的支持力度不断加大,推动了行业的技术创新和产业升级。
五、传感器行业的市场竞争格局(一)国际竞争格局目前,全球传感器市场主要被少数几家国际巨头所垄断,如博世、德州仪器、意法半导体等。
mems传感器发展现状
随着科技的快速发展,MEMS(微机电系统)传感器在近年来取得了重大突破和进展。
MEMS传感器是一种集成了微机电器件的传感器,它可以检测和测量不同的物理量,如加速度、压力、温度、湿度等。
在过去几年中,MEMS传感器已经成为各种电子设备的基本组成部分,如智能手机、平板电脑、汽车、医疗设备等。
它们的小尺寸、低功耗和高度集成化使得它们在各种领域中具有广泛的应用。
在智能手机领域,MEMS加速度传感器已经广泛应用于屏幕旋转和触摸屏操作的自动切换。
此外,MEMS陀螺仪传感器也在提高智能手机的图像稳定功能方面发挥着重要作用。
在汽车领域,MEMS传感器在安全气囊系统、车辆稳定控制系统和倒车雷达等方面发挥着关键作用。
通过检测车辆的加速度、倾斜角度和轮胎压力等,MEMS传感器可以提供准确的数据,以便及时采取相应的措施。
医疗设备也是MEMS传感器应用的重要领域之一。
例如,MEMS压力传感器可以用于监测患者的血压和呼吸率等生命体征。
此外,MEMS流量传感器可以用于检测呼气流速和输液等。
随着技术的不断进步,MEMS传感器在尺寸、功耗和性能方面也在不断提升。
例如,最新的MEMS加速度传感器采用了
纳米技术,使得其尺寸更小,功耗更低。
此外,一些MEMS 传感器具有更高的灵敏度和更大的测量范围,使得它们在更广泛的应用中具有更好的性能。
总的来说,MEMS传感器在近年来取得了巨大的发展,并在各种领域中得到广泛应用。
随着技术的不断进步,我们有理由相信MEMS传感器的发展前景将会更加广阔。
2024年MEMS压力传感器市场需求分析引言MEMS(微机电系统)压力传感器是一种基于微纳米技术制备的小型化压力传感器。
随着科技的不断进步和应用领域的拓展,MEMS压力传感器在自动化控制、汽车工业、医疗器械等领域的需求不断增加。
本文将对MEMS压力传感器市场需求进行分析。
市场规模及趋势据市场调研数据显示,目前全球MEMS压力传感器市场规模约为XX亿美元,并以每年XX%的速度增长。
这主要得益于以下因素:1. 自动化控制的快速发展随着自动化控制技术的不断进步和应用领域的拓展,对MEMS压力传感器的需求越来越高。
在工业自动化控制系统中,MEMS压力传感器可用于检测压缩空气、液体流体等的压力,以实时监测系统的运行状态。
2. 汽车工业的快速发展汽车工业是MEMS压力传感器的重要应用领域之一。
随着电动汽车和智能汽车等新能源汽车的快速发展,对MEMS压力传感器的需求持续增加。
MEMS压力传感器可应用于汽车发动机、制动系统、排放系统等关键部件的压力检测与控制。
3. 医疗器械的广泛应用MEMS压力传感器在医疗器械领域的应用也日益广泛。
例如,在血糖检测仪、呼吸机、血压监测仪等医疗器械中,MEMS压力传感器可用于进行液体压力、气体流量等参数的测量,从而提供准确的医疗数据。
市场驱动因素除了上述因素之外,还有其他市场驱动因素促使MEMS压力传感器需求持续增加。
1. 技术进步带来的价格下降随着MEMS技术的不断进步和应用规模的扩大,MEMS压力传感器的制造成本逐渐下降,从而降低了传感器的价格。
这使得更多的行业和领域能够承担并使用MEMS 压力传感器。
2. 环保意识的提升随着环保意识的提高,对能源利用效率的要求也越来越高。
MEMS压力传感器可以在工业生产和消费领域中发挥重要作用,实现能源的有效利用,因此受到环保意识的推动。
3. 人口老龄化带来的需求增长随着人口老龄化趋势的加剧,对医疗器械和健康监测设备的需求也越来越大。
MEMS压力传感器在医疗器械领域的广泛应用将成为未来市场需求增长的重要驱动因素。
2024年MEMS镜头市场分析现状1. 引言MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)技术是一种集微电子技术、微机械技术和传感器技术于一体的综合技术,其应用领域非常广泛。
MEMS镜头作为MEMS技术的一种重要应用之一,在手机、摄像机、医疗设备和汽车等领域得到了广泛的应用。
本文将对MEMS镜头市场的现状进行分析,并展望未来的发展趋势。
2. MEMS镜头市场概述MEMS镜头市场呈现出快速增长的趋势。
随着消费者对高清晰度图像需求的增加,以及对产品尺寸和重量的要求不断提高,MEMS镜头作为一种小型、轻量、高性能的解决方案备受关注。
根据市场研究公司的数据,2019年全球MEMS镜头市场规模已经达到XX亿美元,并预计在未来几年内将保持持续增长。
3. MEMS镜头市场的应用领域3.1 手机摄像市场随着智能手机的普及,手机摄像功能的提升已经成为消费者选择手机的重要因素之一。
MEMS镜头可以提供更高分辨率的图像、更快的对焦速度和更稳定的图像防抖功能,因此在手机摄像市场上有着广阔的应用前景。
预计未来几年,手机摄像市场对MEMS镜头的需求将持续增长。
3.2 摄像机市场摄像机市场是MEMS镜头的另一个主要应用领域。
传统的摄像机通常体积较大且重量较重,而MEMS镜头由于其小型化、轻量化的特点,可以帮助摄像机实现更好的便携性和操作灵活性。
因此,摄像机厂商对MEMS镜头的需求也在逐渐增加。
3.3 医疗设备市场在医疗设备领域,MEMS镜头可以被应用于内窥镜、光学显微镜和医疗图像系统中。
借助MEMS镜头的高分辨率和高放大倍数特性,医疗工作者可以更精确地进行诊断和手术操作,提高医疗设备的效能与准确性。
3.4 汽车市场随着自动驾驶技术的发展,汽车行业对于安全监控摄像系统的需求不断增加。
MEMS镜头作为该系统中的重要组成部分,可以提供高清晰度、广角和低失真的图像,帮助驾驶系统实现准确的环境感知。
因此,在未来几年内,汽车市场对MEMS镜头的需求有望继续增长。
mems传感器行业调研报告一、引言MEMS 传感器作为现代科技领域的重要组成部分,在众多行业中发挥着关键作用。
为了深入了解这一行业的发展现状、趋势以及面临的挑战,我们进行了本次调研。
二、MEMS 传感器的定义与分类MEMS 传感器是采用微机电系统技术制造的微型传感器。
它将机械部件、传感器、执行器和电子电路集成在一块硅基芯片上,具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、易于集成等优点。
MEMS 传感器的种类繁多,常见的包括压力传感器、加速度传感器、陀螺仪、磁力计、湿度传感器、温度传感器等。
这些传感器广泛应用于汽车、消费电子、工业控制、医疗健康、航空航天等领域。
三、MEMS 传感器行业的发展现状(一)市场规模持续增长近年来,随着物联网、智能汽车、可穿戴设备等市场的快速发展,MEMS 传感器的需求不断增加。
据市场研究机构的数据显示,全球MEMS 传感器市场规模持续扩大,预计未来几年仍将保持较高的增长率。
(二)技术不断创新在制造工艺方面,MEMS 传感器的加工精度不断提高,从微米级向纳米级发展。
同时,新材料的应用也为 MEMS 传感器的性能提升提供了可能。
在设计方面,多传感器融合、智能化等技术成为发展趋势,以满足日益复杂的应用需求。
(三)应用领域不断拓展MEMS 传感器已经广泛应用于汽车电子、智能手机、智能家居、工业自动化等领域。
在汽车领域,MEMS 传感器用于胎压监测、发动机控制、安全气囊等系统;在消费电子领域,用于智能手机的运动感知、导航定位等;在工业领域,用于压力、温度、流量等参数的监测。
四、MEMS 传感器行业的产业链分析(一)上游产业MEMS 传感器的上游主要包括原材料供应商和设备制造商。
原材料包括硅片、光刻胶、金属材料等,设备包括光刻机、刻蚀机、封装设备等。
目前,上游产业的核心技术主要掌握在少数国际巨头手中,国内企业在部分领域仍存在差距。
(二)中游产业中游主要是 MEMS 传感器的设计、制造和封装测试企业。
2024年MEMS陀螺仪市场前景分析概述MEMS(微电机系统)陀螺仪是一种基于微机电系统技术的传感器,用于测量和检测物体的旋转运动。
MEMS陀螺仪市场是一个快速发展的行业,随着智能手机、可穿戴设备、无人机和自动驾驶汽车等应用的不断增长,对MEMS陀螺仪的需求也在持续增加。
本文将对MEMS陀螺仪市场的前景进行分析。
市场规模和趋势根据市场研究公司的数据,预计到2025年,全球MEMS陀螺仪市场的规模将达到约XX亿美元。
当前,智能手机和可穿戴设备是MEMS陀螺仪市场的主要驱动力,随着消费者对智能手机和可穿戴设备的需求不断增加,MEMS陀螺仪市场也将继续增长。
此外,无人机和自动驾驶汽车等新兴应用也为MEMS陀螺仪市场提供了新的增长机会。
技术发展趋势随着技术的不断进步和创新,MEMS陀螺仪市场也在不断发展和演变。
以下是一些技术发展趋势:1.高精度和低功耗:随着技术的进步,MEMS陀螺仪的精度不断提高,同时功耗也在降低。
高精度和低功耗的特点使得MEMS陀螺仪在更多领域和应用中得到广泛应用。
2.小型化和集成化:随着技术的发展,MEMS陀螺仪的尺寸不断减小,同时集成化程度也在提高。
小型化和集成化使得MEMS陀螺仪能够更好地适应各种应用场景,并提供更灵活和便捷的解决方案。
3.多轴陀螺仪:除了传统的单轴陀螺仪,多轴陀螺仪也在市场上得到广泛应用。
多轴陀螺仪可以提供更全面和准确的旋转运动数据,满足不同应用的需求。
市场机会和挑战尽管MEMS陀螺仪市场前景广阔,但也面临着一些机会和挑战。
市场机会: - 可穿戴设备市场的持续增长为MEMS陀螺仪市场提供了巨大机会。
随着可穿戴设备的功能和应用不断扩展,对MEMS陀螺仪的需求也在增加。
- 自动驾驶汽车市场的发展为MEMS陀螺仪市场带来了新的增长机会。
自动驾驶汽车需要高精度的陀螺仪来提供准确的旋转数据,因此对MEMS陀螺仪的需求也在增加。
市场挑战: - 技术竞争激烈。
MEMS陀螺仪市场中存在着许多竞争对手,技术进步和创新成为市场上的关键因素。
2024年MEMS市场分析现状1. 引言微电子机械系统(MEMS)是一种集成了微型机械元件、传感器、执行器和电子电路的微小器件,具有广泛应用于消费电子、汽车、医疗等领域的潜力。
本文将对MEMS市场的现状进行分析。
2. MEMS市场规模根据市场研究公司的数据显示,MEMS市场在过去几年中保持了稳定增长。
根据预测,到2025年,全球MEMS市场规模预计将达到xxx亿美元。
这一增长主要受到汽车、医疗和消费电子领域的需求推动。
3. MEMS应用领域3.1 汽车领域在汽车领域,MEMS的应用非常广泛。
传感器是汽车中MEMS最常见的应用之一。
例如,加速度传感器用于车辆稳定控制系统,气压传感器用于轮胎压力监测系统,以及惯性传感器用于车辆安全系统。
随着自动驾驶技术的发展,MEMS在汽车中的应用前景更加广阔。
3.2 医疗领域在医疗领域,MEMS的应用也非常广泛。
MEMS可用于制造微型传感器,监测人体生理参数,如心率、血糖水平等。
此外,MEMS还可以用于制造微型医疗器械,如微型手术刀、微型注射器等。
这些微小的器件可以在手术过程中减少创伤,提高治疗效果。
3.3 消费电子领域在消费电子领域,MEMS也有广泛的应用。
MEMS传感器被广泛应用于智能手机中的陀螺仪、加速度计等部件,以实现屏幕旋转、手势控制等功能。
此外,MEMS麦克风和MEMS扬声器也被用于智能音箱和耳机等设备中,提供更好的音频体验。
4. MEMS市场竞争格局目前MEMS市场竞争非常激烈,主要厂商包括xx公司、xx公司和xx公司。
这些公司通过不断推出新产品和技术创新来保持竞争优势。
此外,由于MEMS技术的门槛相对较高,新进入者面临较大的挑战。
5. MEMS市场挑战和机遇虽然MEMS市场前景广阔,但也面临一些挑战。
首先,制造MEMS芯片的成本较高,限制了其大规模生产。
其次,MEMS产业链相对复杂,需要各个环节的紧密合作。
然而,随着技术的进步和市场需求的增长,MEMS市场仍然有很大的机遇。
MEMS惯性传感器研究现状与发展趋势一、本文概述随着科技的快速发展,微机电系统(MEMS)惯性传感器作为现代电子设备中的核心组件,其重要性日益凸显。
本文旨在全面探讨MEMS 惯性传感器的研究现状与发展趋势,通过对国内外相关文献的梳理与分析,以期为读者提供一个清晰、深入的了解。
本文首先将对MEMS 惯性传感器的基本概念、原理及其应用领域进行概述,为后续研究奠定基础。
接着,文章将重点分析当前MEMS惯性传感器的研究现状,包括其设计、制造、性能测试等方面的最新进展。
在此基础上,文章还将探讨MEMS惯性传感器的发展趋势,预测未来可能出现的新技术、新材料和新应用。
文章将总结当前研究中存在的问题和挑战,并提出相应的解决策略,以期为推动MEMS惯性传感器的发展提供有益参考。
二、MEMS惯性传感器的基本原理与分类MEMS惯性传感器,即微机电系统惯性传感器,是近年来传感器技术领域的一个重大突破。
其基本原理基于经典力学理论,通过微型化的机械结构来感知和测量加速度、角速度等物理量,进而推算出物体的运动状态。
根据测量物理量的不同,MEMS惯性传感器主要可分为两大类:加速度计和陀螺仪。
加速度计是测量物体在惯性参考系下加速度的装置。
其工作原理基于牛顿第二定律,当物体受到外力作用时,会产生加速度,通过测量这个加速度可以推算出物体的运动状态。
MEMS加速度计通常采用悬臂梁或质量块结构,通过测量质量块在惯性力作用下的位移来推算加速度。
陀螺仪则是测量物体角速度的装置。
其工作原理基于角动量守恒定律,当物体绕某一轴旋转时,其角动量保持不变,通过测量角动量的变化可以推算出物体的角速度。
MEMS陀螺仪通常采用振动陀螺结构,通过测量振动陀螺在科里奥利力作用下的位移来推算角速度。
这两类传感器均具有高灵敏度、高分辨率、低功耗、小体积等优点,因此在航空、航天、汽车、消费电子等领域有着广泛的应用前景。
随着技术的不断进步,未来MEMS惯性传感器将在性能、可靠性、成本等方面实现更大的突破,为各类应用提供更强大、更智能的感知能力。
MEMS传感器行业分析报告一、什么是传感器?传感器(英文名称:transducer/sensor)是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。
传感器的存在和发展,让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官,让物体慢慢变得活了起来。
通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。
二、为什么关注传感器?传感器是一类检测装置,能接收到被测量的信息,并能将感受到一些信息,按一定规律转变为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的处理、存储、显示、记录、传输和控制等要求。
传感器是物联网的“五官”,是用于采集各类信息并转换为特定信号的器件,也是科学技术发展的重要标志,与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱。
2017年,全球传感器市场规模突破2000亿美元,达2075亿美元,增速达14.7%。
近年来,我国传感器市场持续快速增长,年均增长速度超过20%,据前瞻产业研究院发布的《中国传感器制造行业发展前景与投资预测分析报告》数据显示,2011年传感器市场规模为480亿元,到2016年达到1126亿元。
2017年增长至1300亿元,同比增长15.45%。
其中,流量传感器、压力传感器、温度传感器占据最大的市场份额,分别占21%、19%、14%;应用领域,工业、汽车电子、通信电子、消费电子占比最大,仅工业和汽车电子产品领域的传感器占比即达42%左右。
物联网的系统架构一般由感知层、传输层和应用层组成,传感器是感知层主要组成之一。
传感器的主要任务是从周围环境中收集数据。
传感器是物联网系统前端的一部分。
它们在信号转换和处理之后直接或间接连接到物联网网络。
传感器是整个物联网系统工作的基础,类似人的手/眼/耳/口/鼻。
预计到2025年物联网带来的经济效益将在2.7万亿到6.2万亿美元之间。
其中,传感器作为数据采集的入口,将迎来巨大的发展空间。
三、MEMS传感器--传统传感器的未来(一)MEMS传感器微机电系统(MEMS, Micro-Electro-Mechanical System),也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等,指尺寸在几厘米以下乃至更小的小型智能装置,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体,是微电子技术和精密机械加工技术相互融合,并将微电子与机械融为一体的系统。
MEMS 内部结构一般在微米甚至纳米量级(NEMS),是一个独立的智能系统。
MEMS是在微电子技术(半导体制造技术)基础上发展起来的,融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。
应用了MEMS技术的传感器统称为MEMS传感器。
依据测量数据的类型,MEMS传感器可分为三大类:MEMS物理传感器、MEMS化学传感器和MEMS生物传感器。
更细致的分类如下:(二)MEMS传感器的特点与传统传感器相比,MEMS传感器的特点包括:1)微型化:MEMS器件体积小,一般单个MEMS传感器的尺寸以毫米甚至微米为计量单位,重量轻、耗能低。
同时微型化以后的机械部件具有惯性小、谐振频率高、响应时间短等优点。
MEMS更高的表面体积比(表面积比体积)可以提高表面传感器的敏感程度。
2)硅基加工工艺,可兼容传统IC生产工艺:硅的强度、硬度和杨氏模量与铁相当,密度类似铝,热传导率接近钼和钨,同时可以很大程度上兼容硅基加工工艺。
3)批量生产:以单个5mm*5mm尺寸的MEMS传感器为例,用硅微加工工艺在一片8英寸的硅片晶元上可同时切割出大约1000个MEMS芯片,批量生产可大大降低单个MEMS的生产成本。
4)集成化:一般来说,单颗MEMS往往在封装机械传感器的同时,还会集成ASIC芯片,控制MEMS芯片以及转换模拟量为数字量输出。
5)多学科交叉:MEMS涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科,并集约了当今科学技术发展的许多尖端成果。
(三)MEMS传感器加工工艺MEMS与IC工艺的异同。
MEMS产品种类丰富、功能各异,工艺开发过程中呈现出“一类产品一种制造工艺”的特点。
MEMS芯片或器件的种类多达上万、个性特征明显,除了采用相同的硅材料外,不同的MEMS产品之间没有完全标准的工艺,产品参量较多,每类产品品种实现量产都需要从前端研发重新投入,工艺开发周期长,且量产率较传统半导体生产行业相比更低。
MEMS加工的三大技术:体硅微加工(Bulk Micromachining)、表面微加工(Surface Micromachining)、LIGA工艺(光刻、电铸和模造)(四)MEMS传感器发展现状和前景1.市场空间、政策和前景(1)MEMS市场空间MEMS 当前主要应用在消费电子、汽车等领域,随着产品的不断成熟,航空航天、医学和工业的应用也逐渐普及。
MEMS 的主要应用领域2010 年开始在MEMS 麦克风、惯性传感器等带动下,MEMS 市场开始进入快速成长期,从下游应用来看,目前汽车和消费电子是最主要的应用领域,而在2010 年至2015 年期间,汽车的复合年增长率为6.8%,高于消费电子的5.1%CAGR。
MEMS 是未来几年增长潜力最大的电子元器件,室内导航、背景识别、动作识别等功能都对MEMS 提出新需求。
由于消费电子领域的基础创新较快,MEMS 也成为其重要的创新基础元件,下游应用领域中快速成长的仍然是消费电子领域,2015 年至2020 年的CAGR 为10.9%。
自2015 年至2020 年汽车、工业、医疗的CAGR 分别4.3%、7.7%、11.8%。
按应用类别划分全球 MEMS 市场总规模(亿美元)中国的MEMS 行业按下游应用来看,汽车和消费电子同样是主要的增长动力,2010 年至2015 年汽车和消费电子领域的CAGR 分别为12.4%和10.6%。
未来5 年,由于中国消费电子和汽车的产业链国产化进程快速,仍将保持高速增长,消费电子的年复合增速预测将达到17.2%,汽车增速为10.3%。
中国 MEMS 市场按下游应用划分情况(亿美元)从产品使用领域结构来看,国内MEMS公司在营业规模、技术水平、产品结构、与国外有明显差距,60%-70%的设计产品集中在加速度计、压力传感器等传统领域。
工艺开发是我国MEMS行业目前面临最主要的问题,产品在本身技术实力和生产工艺还有待于进步。
DMD((Digital Micromirror Devices,数字微镜)芯片FBAR(film bulk acoustic resonator滤波器)的简称,译为薄膜腔声谐振滤波器,FBAR滤波器不同于以前的滤波器,是使用硅底板、借助MEMS技术以及薄膜技术制造出来。
(2)相关政策2016年7月28日,国务院发布了《“十三五”国家科技创新规划》。
其中,在“发展新一代信息技术,发展智能绿色服务制造技术”章节中,提出重点加强新型传感器的研发,加强工业传感器制造基础共性技术研发,提升制造基础能力;在先进制造技术专栏中,提出开展MEMS(微机电系统)传感器的研发。
智能传感器产业三年行动指南(2017-2019年)(3)前景预判传统传感器被MEMS替代。
第一波大规模替代是在个人电子消费领域,在过去的20年,消费类应用使不同类别的MEMS传感器实现了从雏形到大批量生产、直至大批量应用的过程,这些传感器包括加速计、陀螺仪、惯导模块、磁力计、气压计等;第二波工业(含智能驾驶)领域,这个领域对MEMS传感器要求的性能和精度更高,规模和应用想象空间远超个人电子消费领域。
2.产业链现状MEMS产业链类似于传统半导体产业,主要包括了四大部分:前端fabless设计环节、ODM代工晶圆厂生产环节、封装测试到下游最终应用的四大环节。
MEMS制造目前主要分为三类,纯MEMS代工、IDM企业代工和传统集成电路MEMS代工。
MEMS器件依赖各种工艺和许多变量,只有经过多年的工艺改进及测试,MEMS器件才能真正被商品化。
研发团队一般需要大量时间来搜索有关工艺及材料物理特性方面的资料,每一种工艺都需要长期、大量的数据来稳定一个工艺。
大部分MEMS行业的主要厂商是以Fabless为主,例如楼氏、HP、佳能等。
同时,平行的也有IDM厂商垂直参与到整条产业链的各个环节,比如Bosch、ST等都建有自己的晶元代工生产线。
目前提供MEMS代工的IDM厂商主要有意法半导体、索尼、德州仪器等;台积电目前是全球最大的独立的MEMS代工厂,全球领先的纯MEMS代工厂还有Silex Microsystems、Teledyne DALSA、Asia Pacific Microsystems、X-FAB 、Innovative Micro Technology等。
中国MEMS产业在2009年后才逐渐起步,目前尚未形成规模,产业整体处于从实验室研发向商用量产转型阶段。
国内MEMS厂家在营业规模、技术水平、产品结构、产业环境上与国外有明显差距,60%-70%的设计产品依旧集中在加速度计、压力传感器等传统领域,对新产品(例如生物传感器、化学传感器、陀螺仪)的涉足不多。
国内MEMS代工厂华润上华、中芯国际、上海先进等;中国MEMS代工企业还未积累起足够的工艺技术储备和大规模市场验证反馈的经验,加工工艺的一致性、可重复性、产品的良率和可靠性等指标都还有较大的提升空间。
目前,中国MEMS产业尚处于起步阶段。
目前,具有一定知名度和出货量的本土MEMS企业仍然屈指可数,逐鹿中国市场的主要竞争者仍以跨国企业为主。
如今,我国MEMS传感器产品在精度和敏感度等性能指标上与国外存在巨大差距,应用范围也多局限于传统领域。
中高档传感器产品几乎100%从国外进口,90%的芯片依赖国外。
从MEMS产业的设计、制造和封装三个环节来看,国内缺乏对MEMS相关关键技术的自主研发和产业化能力。
我国尚无一套有自主知识产权的传感器设计软件,国产传感器可靠性也远不如国外同类产品;MEMS制造能力更为薄弱,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;我国的MEMS封装尚未形成系列、标准和统一接口。