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产业分析

市场年复合增长率将超15% 中国MEMS产业全面升温

——《2019年中国MEMS传感器潜力市场暨细分领域本土优秀企业》白皮书解读


物联网对促进我国经济发展、优化产业结构具有重大的战略意义。而在整个物联网生态中,MEMS传感器扮演着越来越重要的角色,在即将到来的智能物联网时代中将起到核心作用,为新科技产品提供更智能、更敏锐的感知能力。中国作为全球最大的电子产品生产基地,消耗了全球1/2的MEMS器件,吸引了全球的目光。同时中国MEMS传感器产业的生态环境已经完善,目前MEMS产业的机遇和挑战并存。那么,如何抓住机遇攻坚克难从而获得物联网时代的红利,MEMS产业发展又有哪些趋势呢?

全球MEMS产业发展势头迅猛

近年来,受益于汽车电子、消费电子、医疗电子、光通信、工业控制、仪表仪器等市场的高速成长,MEMS行业发展势头迅猛。2018年,全球MEMS市场规模约为152亿美元,预计到2021年全球MEMS市场规模将超过220亿美元,2016—2021年年复合增长率预计为9.6%。就MEMS的出货量而言,预计到2023年全球MEMS的年复合增长率在20%以上,增速超过半导体市场。

从全球应用领域来看,消费电子仍是MEMS的第一大市场,占比41.8%,这主要得益于在智能家居、智能手机和可穿戴设备等领域的机会日益增多。医疗电子位居第二,占比28.1%,归功于MEMS在临床监测中的广泛应用。

从全球产品结构来看,份额最大的是压力传感器,主要得益于在工业和消费品等领域的广泛应用,市场占比达到21%;其次是射频传感器、加速度传感器、MEMS麦克风,受益于5G手机、智能音箱、可穿戴设备等消费类电子产品的带动,市场占比均超过10%;随后是惯性传感器,市场占比9%,其在汽车电子当中的应用不断增加。

从全球产业布局来看,美国、日本等少数经济发达国家占据了主要份额,发展中国家所占份额相对较少。2017年,全球排名前30位的MEMS厂商创造了92.4亿美元营收,占全球的70%以上,而这30家公司多半来自日本和美国,分别占据了44%和33%。

未来,随着全球电子制造产业链加速向亚太地区转移,凭借成本等优势,MEMS产业重心也将不断东迁,亚太地区的MEMS产业规模也将持续增长。

中国MEMS产业保持稳定增长

从市场规模来看,中国作为全球最大的电子产品生产基地,消耗了全球近1/2的MEMS器件。近年来,中国MEMS消费电子类产品,如智能手机、平板电脑等产量保持稳定增长,带动加速传感器、陀螺仪等MEMS行业需求的增长,中国已经成为全球MEMS市场发展最快的地区。预计2016—2021年中国的MEMS市场年复合增长率将超过15%,远高于全球9.6%的增速。

相比全球,中国MEMS产业尚处于起步阶段,旺盛的市场需求与相对薄弱的产业形成反差,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。未来随着物联网市场在国内的不断发展,智能化过程的不断加速,MEMS传感器逐渐成为智能感知时代下最基础的硬件。

从应用结构来看,2018年在5G通信和物联网的带动下,MEMS陀螺仪、MEMS加速度计等产品用量得到快速提高,因此网络与通信成为中国MEMS市场的最大应用领域,市场份额达到31%。随着无人驾驶和新能源汽车的发展,汽车电子领域MEMS快速增长,2018年市场份额达到29%,位居第二。因为平板电脑增长乏力,计算机领域市场略有下降。

从产品结构来看,份额最大的是压力传感器,市场占比达到23.3%,汽车工业、生物医学、工业控制、航空航天等多领域应用广泛;其次是加速度传感器占比23.2%,在消费电子和汽车中的广泛应用也保持着稳步增长;MEMS陀螺仪发展较快,在航空、航天、航海、汽车、生物医学和环境监控等领域得到了应用,占比达到10%。

从产业布局来看,中国MEMS产业迅速向全国渗透,已在长三角和京津冀地区建立完整的产学研布局。从企业数量和分布来看,2018年我国MEMS传感器制造企业约有200家,主要集中在长三角地区,并逐渐形成以北京、上海、深圳和西安等中心城市为主的区域空间布局。在地方政府支持和企业的带动下,国内MEMS产业发展已经开始全面升温。

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、产品结构方面与国外有明显差距,60%至70%的设计产品集中在加速度计、压力传感器等传统领域。

国内MEMS传感器六大潜力市场

针对MEMS传感器在自动驾驶、AR/VR、可穿戴设备、人工智能、5G等方面的应用场景,从物联网的几大细分市场的规模、增长潜力等维度分析,筛选出未来六大潜力市场,分别是智慧城市、工业互联网、智慧家庭、车联网、智慧农业、智慧医疗。

智慧城市,建设体量巨大,市场空间广阔。智慧城市的基本要求是城市当中物物相连,每一个需要识别和管理的物体上,都需要安装与之对应的传感器。2014年中国智慧城市市场规模仅为0.76万亿元,到了2016年市场规模突破1万亿元,截至2018年中国智慧城市市场规模增长至7.9万亿元,预计2019年市场规模将达到10.5万亿元。2016—2021年年复合增长率约为60%,预计2021年市场规模将达到18.7万亿元。

工业互联网,助力智能制造,赋能转型升级。工业物联网结合传感器、通信网络、大数据、云计算等技术手段,在各层次之间交互传递信息,赋能工业互联网发展,实现智能化生产。中国2016年市场规模为4145.3亿元,2018年市场规模为5358.9亿元,2016—2021年年复合增长率达到14%,预计2021年市场将达近8000亿元的规模。

智慧家庭,助力智慧生活,市场增速最快。在智能家庭市场,在设计中开始采用传感器,以实现先进的传感和控制,其中传感器网络通过嵌入式系统对信息进行处理和随机自组织无线通信网络。2018年中国智慧家庭市场规模达到3580.1亿元,预计2020年市场规模将突破万亿元,2016—2021年年复合增长率在44%以上。

车联网,赋能智慧出行,智能网联空间广阔。在车联网中,车用传感器技术是车联网集成的关键技术。当前传感器已经涉及汽车的方方面面,未来汽车里面所使用的传感器数量与种类也将会增加得更多。2018年中国车联网市场规模为486亿元,随着车联网技术向着智能化、网联化方向演进,中国车辆网市场规模将进一步增长,预计2020年中国车联网市场规模将接近1000亿元,2016—2021年年复合增长率为21%。

智慧农业,智能化管控,焕发产业活力。通过传感器传输的数据,可以随时掌握作物信息,对农作物进行远程管理。2018年中国智慧农业市场规模突破1300亿元,预计2021年市场规模将突接近2000亿元,2016—2021年年复合增长率在12%。

智慧医疗,化解产业痛点,市场需求强劲。智未来,慧医疗平台将大量使用各种物理、化学、生物传感器,为传感器企业提供了市场机会。2018年中国智慧医疗市场规模658.7亿元,预计2021年智慧医疗市场规模将突破1100亿元,2016—2021年年复合增长率为16%。

中国MEMS产业发展的机遇与挑战

目前中国MEMS传感器产业生态环境已完善,产业面临巨大的发展机遇。

一是物联网市场对MEMS产品需求巨大。中国是全球最为活跃的物联网应用市场,MEMS产品在智慧城市、智慧家庭等领域的应用日渐普及,未来各种新兴应用领域将为MEMS提供更广阔的发展空间。

二是消费电子更新加快推动MEMS行业发展。4G和5G网络及相应产品的普及不断拓展智能手机、可穿戴设备及相关消费电子产品的应用深度和广度。同时,智能音箱、智能电视、智能可穿戴设备等智能硬件新的应用市场也不断被创造出来,将引领MEMS产业进入下一轮高速增长期。

三是政策环境持续优化,推动传感器市场加速发展。为促进我国传感器产业发展,迈向中高端水平,国家有关部门发布了一系列政策文件,传感器技术及传感器产业的重要性将日益凸显。可以预见,未来,传感器技术将是我国科技发展的重中之重。

四是计算机视觉、传感器融合等新技术,为MEMS市场注入新活力。目前人工智能领域的边缘计算、计算机视觉和传感器融合技术正在各个行业落地应用,支撑创新服务发展。

通过对中国MEMS市场的分析,预测我国MEMS产业将呈现以下四个发展趋势。

一是国内MEMS传感器的产业并购将持续升温。物联网时代MEMS已经成为万众瞩目的焦点,MEMS传感器产业的并购整合也将随之增多。一些大厂通过收购的方式进入到MEMS行业,由于竞争激烈,一些MEMS大厂也在不断扩展自己的MEMS产品来提升竞争力;国外大型传感器企业已经形成了各自的技术优势,国内传感器企业需要通过并购不断增强产业竞争力。

二是纯MEMS代工厂与MEMS设计公司合作开发将成为主流。虽然大部分MEMS业务仍然掌握在IDM企业中,随着制造工艺逐渐标准化,MEMS产业未来会沿着传统集成电路行业发展趋势,逐步走向设计与制造分离的模式。纯MEMS代工厂与MEMS设计公司合作开发的商业模式将成为未来业务模式的主流。

三是新兴MEMS产品将成为资本关注的焦点。随着人工智能、自动驾驶等新兴科技终端应用技术持续演进及种类趋于多元化,传感器需要模仿甚至增强人类感知的程度,需要有突破性的新产品出现,新兴MEMS传感器是产业投资的重点方向。

四是MEMS产品将向着微型化、集成化、智能化的方向发展。MEMS产品将从离散器件向传感与数据处理一体化集成的智能传感器发展。MCU或板上系统将MEMS传感器所需的模数转换接口电路、信号处理电路、数据输出电路集成,系统级封装或片上系统再与MEMS传感器一体化集成,形成智能传感器节点。

对我国MEMS产业发展建议

根据MEMS的产业特点,以及中国MEMS产业的现状、特点和发展趋势,对我国MEMS产业发展提出以下政策建议。

一是借鉴集成电路经验,强化政府基金支持。产业投资基金的成立有利于促进高科技产业和新兴产业的发展。产业投资基金具有风险共担、收益共享的优势,是支持科技事业发展,提高产业领域的科技含量,实现经济集约化发展的有效途径。MEMS产业可借鉴集成电路产业投资基金的相关经验,强化政府引导,积极联合各界社会资本,设立MEMS产业投资基金,除了鼓励MEMS产业创新之外,还应该在MEMS设计、工艺方面加大投入。

二是打造产学研用服务平台,助力产业创新发展。提升本土中试公共服务平台承载能力,建设智能传感器创新中心、测试中心等平台,支撑本土技术产业创新发展。推动并联合企业、大专院校、科研院所、行业协会、支撑机构,成立产业联盟;积极开展关键基础技术联合研发、专利运营、标准制定、知识产权保护等工作,建立标准化工艺库,提升工艺通用性。

三是完善并优化产业生态,积极推动产业链协同升级。一方面,积极提升本土MEMS传感器产业配套能力,推动新型敏感材料、设计分析软件、核心装备、传感器数据融合等技术的研发和产业化。另一方面,统筹产业链上下游资源,强化产业链上下游合作,增强产业协同发展能力;建立研发与终端消费产品一体化的协同交互发展体系,形成以技术开拓市场、市场促进技术能力提升的循环发展模式。

四是加强高校人才培养建设,鼓励企业与高校合作培养。搭建高校和企业联合培养人才的模式,支持建立MEMS产学研用育人平台;在有条件的高校建设跨学科的MEMS综合人才培养基地,培养复合型人才;鼓励和支持国内MEMS制造商设立研发激励基金,逐步建立研发设计团队,建立与科研院所人才交流与联合培养长效机制,促进研发、工艺难题上行和科研成果应用下行,打通科研院所科技成果转化通道。

根据中国MEMS企业发展的现状、特点,以及市场热点和技术趋势,对我国MEMS企业发展提出以下建议。

一是加强技术合作,攻克关键核心技术。充分利用国内外创新资源,开辟多元化合作渠道,精准选择合作领域,加强与高等院校、科研院所等科技交流合作,强化创新伙伴关系。开展设计、制造、封装工艺技术研发,从基础技术层面提升产品核心竞争力,同时积极布局面向未来的传感器前沿技术,逐步构建高水准技术创新体系。

二是面向智慧产业,提升应用规模与水平。面向物联网智慧产业的热门应用领域,从核心技术、解决方案等层面着力提升自身产品的竞争力,推广行业应用。推进多功能传感器集成化、智能化发展,提升一体化解决方案的供给能力,解决行业痛点。

三是推进产业合作,提升定制化水平。为适应市场的多样化需求,MEMS传感器的生产制造呈现定制化程度高、制程控制精、材质特异性强等特点,对产业链上下游的协同制造能力要求较高。国内设计、中试、制造企业应建立紧密合作关系,加速新设计、新工艺导入,缩短产品转化周期。此外,下游大型集成应用厂商通过商业合作、投资入股、整合并购等方式积极参与MEMS传感器的研发与制造,提升产品的集成化、智能化水平。

四是注重人才引进,营造良好的人才环境。MEMS属于人才密集型行业,抓好人才培养、引进人才、留住人才是关键;完善人才引进、培养和激励的制度体系,营造一个人尽其才、人才辈出的良好企业文化环境;设立“人才专项资金”,用于支持和鼓励人才的引进、培养和奖励。


(本文作者供职于赛迪顾问股份有限公司物联网产业研究中心)

责任编辑:吴丽琳


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