MEMS是Micro Electro Mechanical System的縮寫，簡稱微機(jī)電系統(tǒng)，是按功能要求在芯片上把微電路和微機(jī)械集成于一體的系統(tǒng)。MEMS基于光刻、腐蝕等傳統(tǒng)半導(dǎo)體技術(shù)，融入超精密機(jī)械加工，并結(jié)合力學(xué)、化學(xué)、光學(xué)等學(xué)科知識(shí)和技術(shù)基礎(chǔ)，使得一個(gè)毫米或微米級(jí)的MEMS具備精確而完整的機(jī)械、化學(xué)、光學(xué)等特性結(jié)構(gòu)。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和檢測物理、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。

圖1 MEMS傳感器及局部顯微放大

資料來源：Vesper

圖2 MEMS傳感器工作原理

資料來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

圖3 MEMS傳感器分類

資料來源：賽迪顧問

MEMS傳感器是采用微電子和微機(jī)械技工技術(shù)工藝制造出來的微型傳感器，種類繁多，是使用泛的MEMS產(chǎn)品，通過微傳感元件和傳輸單元把輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換并導(dǎo)出另一種可監(jiān)測信號(hào)。與傳統(tǒng)工藝制造的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化的特點(diǎn)。

MEMS傳感器應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

作為獲取信息和實(shí)現(xiàn)交互的關(guān)鍵器件，MEMS對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的微型化起著重要的推動(dòng)作用。MEMS傳感器已在汽車電子、消費(fèi)電子、航空航天、生物醫(yī)學(xué)、工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。消費(fèi)電子和汽車為目前MEMS最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。從2019年MEMS市場結(jié)構(gòu)來看，消費(fèi)電子為主要應(yīng)用領(lǐng)域，占比接近60%；汽車為第二大應(yīng)用領(lǐng)域，占比約19%。從2019年中國MEMS市場結(jié)構(gòu)來看，網(wǎng)絡(luò)與通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子合計(jì)占比50%，汽車領(lǐng)域占比29%。隨著新能源車滲透率進(jìn)一步提升與物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在2019年，網(wǎng)絡(luò)與通信、汽車電子占據(jù)MEMS市場應(yīng)用半數(shù)以上的份額，隨著5G、智能網(wǎng)聯(lián)的落地，MEMS的滲透率將繼續(xù)提升，上述領(lǐng)域的市場空間有望進(jìn)一步打開。

圖4 2019年MEMS市場結(jié)構(gòu)

資料來源：Yole Development，國泰君安證券研究

圖5 2019年中國MEMS市場結(jié)構(gòu)

資料來源：Yole Development，國泰君安證券研究

MEMS傳感器發(fā)展歷程

階段是從1990年到2000年，汽車的電子設(shè)備以及應(yīng)用逐漸增多推動(dòng)MEMS傳感器應(yīng)用落地，例如：安全氣囊、制動(dòng)壓力、輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)等。對(duì)這些需求的增長，使得歐洲、日本和美國的企業(yè)開始研發(fā)并且大量生產(chǎn)汽車周邊所用的MEMS傳感器產(chǎn)品；

第二階段是從2000年到2010年，驅(qū)動(dòng)力為消費(fèi)電子的快速發(fā)展。消費(fèi)電子產(chǎn)品如手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等要求MEMS傳感器產(chǎn)品有更小的體積和更低的能耗表現(xiàn)；

第三階段是從2010年到2020年，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，使得MEMS傳感器行業(yè)擁有了巨大的發(fā)展空間。除了智能手機(jī)、平板電腦等消費(fèi)電子之外，MEMS傳感器將會(huì)在AR/VR、智能手表、智能駕駛、智慧物流、智慧醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

第四階段是從2020年起，隨著自動(dòng)駕駛、5G發(fā)展以及物聯(lián)網(wǎng)普及，MEMS的發(fā)展空間被進(jìn)一步拓展，通過提高M(jìn)EMS傳感器產(chǎn)品各項(xiàng)性能，以滿足更小、更低能耗、更高性能的需求。

圖6 MEMS傳感器的發(fā)展階段

資料來源：愛集微，國泰君安證券研究

行業(yè)剛剛步入成長期

從市場規(guī)模來看，據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)及預(yù)測，2019年MEMS市場規(guī)模為115億美元，導(dǎo)致2020年市場增速放緩，從2021年起市場將恢復(fù)增長，預(yù)計(jì)到2025年市場將達(dá)到近177億美元，2019-2025年的復(fù)合年增長率為7.4％。在中國消費(fèi)電子、汽車電子以及工業(yè)快速發(fā)展的背景下，中國是過去5年MEMS市場規(guī)模增長的國家，也是大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)國。手機(jī)以及平板對(duì)MEMS產(chǎn)品需求非常大，中國的手機(jī)出貨量為一，手機(jī)產(chǎn)業(yè)所需的光傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器等MEMS傳感器供應(yīng)商已經(jīng)將中國視為最重要的市場。根據(jù)賽迪智庫的統(tǒng)計(jì)，2019年中國市場規(guī)模約600億元，占市場比例約54%；國內(nèi)市場增速持續(xù)高于，預(yù)計(jì)2022年中國MEMS市場規(guī)模將超過1000億元人民幣。

圖7 MEMS市場規(guī)模增速加快

資料來源：Yole Development，賽迪顧問，國泰君安證券研究

圖8 中國是過去5年MEMS市場規(guī)模增長的國家

資料來源：賽迪顧問，國泰君安證券研究

從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上看，目前五的MEMS傳感器細(xì)分領(lǐng)域?yàn)樯漕l、壓力、麥克風(fēng)、加速計(jì)和陀螺儀，占比接近65%；中國市場的這一排序?yàn)樯漕l、壓力、麥克風(fēng)、慣性和加速度計(jì)，與市場相似。根據(jù)Yole預(yù)測，2024年市場規(guī)模在10億美元以上的MEMS傳感器細(xì)分領(lǐng)域包括射頻、慣性組合、超聲指紋、壓力、麥克風(fēng)和噴墨打印。

圖9 2019年MEMS市場結(jié)構(gòu)（按器件類型）

資料來源：Yole Development，國泰君安證券研究

圖10 2018-2024年MEMS產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模與復(fù)合增速

資料來源：Yole Development，國泰君安證券研究

圖11 不同領(lǐng)域MEMS市場規(guī)模及預(yù)測（億美元）

資料來源：Yole Development，國泰君安證券研究

從應(yīng)用終端來看，根據(jù)Yole的預(yù)測，在物聯(lián)網(wǎng)和手機(jī)5G換機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，消費(fèi)級(jí)MEMS市場規(guī)模有望從2019年的68.7億美元增長至2025年的111.4億美元；在智能汽車滲透率提升的帶動(dòng)下，汽車MEMS市場規(guī)模有望從2019年的21.8億美元增長至2025年的26億美元，期間的CAGR為3%。另外，工業(yè)、醫(yī)療、通信、國防、航空領(lǐng)域的市場需求也在提升。

從技術(shù)成熟度角度來看，國內(nèi)MEMS技術(shù)發(fā)展目前尚處于起步階段。在產(chǎn)品研發(fā)方面，我國雖然申請(qǐng)數(shù)量在世界上三，但是質(zhì)量較差，核心較少；而且，申請(qǐng)的單位主要以高校和研究所為主，產(chǎn)業(yè)化程度低，仍需要成果轉(zhuǎn)化。在封裝制造方面，國內(nèi)缺少代工經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)代工企業(yè)制造出來的MEMS傳感器可靠性和良品率不能達(dá)到規(guī)?；a(chǎn)的要求，距離市場應(yīng)用仍有一定差距。在企業(yè)規(guī)模方面，國內(nèi)大部分企業(yè)為中小型企業(yè)，資金不足、吸引人才能力差，導(dǎo)致科研能力較弱，且與高校和研究所合作的通道難以打開。

從經(jīng)營規(guī)模和利潤水平來看，國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)和國外仍然有明顯的差距。國際龍頭公司博通于2019年實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入225.97億美元，對(duì)應(yīng)銷售毛利率為55.2%。意法半導(dǎo)體公司2019年?duì)I業(yè)收入154.16億美元，毛利率為38.7%；德州儀器2019年?duì)I業(yè)收入143.83億美元，近幾年毛利率一直為50%多，甚至60%以上。反觀國內(nèi)企業(yè)，國內(nèi)一的企業(yè)歌爾股份2019年?duì)I業(yè)收入大概50.68億美元，毛利率僅為15.43%。國內(nèi)企業(yè)與國外對(duì)比，營收規(guī)模和盈利能力仍有較大差距。

圖12 部分MEMS上市公司歷史毛利率（%）

資料來源：Wind，國泰君安證券研究

從競爭者數(shù)量來看，由于MEMS傳感器類型較多，生產(chǎn)廠商眾多。2019年中國MEMS市場主要以外國廠商為主，博通和博世并駕齊驅(qū)，其他主要競爭者包括意法半導(dǎo)體、德州儀器、Qorvo等。美國廠商占比超過半數(shù)，歐美、日本廠商在MEMS主要的芯片和微機(jī)電制造領(lǐng)域相對(duì)發(fā)達(dá)。國內(nèi)的競爭者也有不俗表現(xiàn)，歌爾股份在2019年躋身MEMS廠商，瑞聲科技排名22；代工廠領(lǐng)域，賽微電子控股公司Silex一?？傮w來看，國際競爭者優(yōu)勢明顯，但國內(nèi)企業(yè)新秀在加速追趕。

圖13 國內(nèi)MEMS傳感器行業(yè)剛剛步入成長期

資料來源：國泰君安證券研究

綜上對(duì)市場規(guī)模、技術(shù)成熟度、企業(yè)經(jīng)營狀況、競爭者數(shù)量等方面的分析，我們判斷，國內(nèi)MEMS傳感器行業(yè)的國產(chǎn)替代尚處于成長初期，MEMS國產(chǎn)企業(yè)正在加快追趕行業(yè)。隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能汽車、5G技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)將保持繼續(xù)增長，國產(chǎn)替代步伐有望加速。

國產(chǎn)MEMS廠商發(fā)展空間大

1.國家政策大力支持MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展

MEMS傳感器在現(xiàn)代化科技，例如物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、智能物流等方面起著非常重要的作用。中國是MEMS傳感器的市場，中國MEMS傳感器市場不管是從規(guī)模還是重要程度都是值得關(guān)注的一個(gè)市場。國家傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境持續(xù)優(yōu)化，隨著“制造強(qiáng)國戰(zhàn)略"、“互聯(lián)網(wǎng)+"行動(dòng)計(jì)劃的大力推進(jìn)，傳感器技術(shù)及傳感器產(chǎn)業(yè)的重要性將日益凸顯，可以預(yù)見，未來傳感器技術(shù)將是我國科技發(fā)展的重中之重。

表1 國家發(fā)布的部分MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)政策

資料來源：，國家，，國泰君安證券研究

2.下游市場的需求促進(jìn)MEMS產(chǎn)業(yè)市場持續(xù)增長

消費(fèi)電子領(lǐng)域是MEMS的大市場，主要得益于智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備和智能家居等領(lǐng)域市場的日益增長。中國作為大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)基地，消耗了近一半的MEMS器件。中國MEMS消費(fèi)電子類產(chǎn)品，例如智能手機(jī)、平板電腦等銷量的持續(xù)增長，帶動(dòng)了加速傳感器、麥克風(fēng)等MEMS行業(yè)的增長。此外，隨著智能駕駛和新能源汽車的發(fā)展，汽車電子領(lǐng)域MEMS市場快速增長，2019年達(dá)到17.8%，位居第二。

政府大力支持5G領(lǐng)域，中國已經(jīng)形成了充滿活力的5G產(chǎn)業(yè)市場。投資者對(duì)5G市場充滿信心和希望，為5G的推廣應(yīng)用提供了廣闊的發(fā)展空間。5G是萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)，也推動(dòng)萬物互聯(lián)加速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)成為所有行業(yè)期待的下一個(gè)“風(fēng)口"，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。中國物聯(lián)網(wǎng)市場增速，成為活躍的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場，賽迪顧問預(yù)測，中國5G市場將持續(xù)高速增長。

圖14 中國2020-2025年中國5G投資預(yù)測

資料來源：賽迪顧問，國泰君安證券研究

在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，市場正推動(dòng)著MEMS傳感器市場高速發(fā)展。MEMS傳感器在連接模擬與數(shù)字世界的過程中扮演著關(guān)鍵角色，其對(duì)周圍環(huán)境的感知和數(shù)據(jù)采集讓我們對(duì)各種設(shè)備和系統(tǒng)的正常運(yùn)行有客觀而全面的了解。據(jù)移動(dòng)通信系統(tǒng)協(xié)會(huì)GSMA統(tǒng)計(jì)，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量已從2010年的20億臺(tái)，增長到2019年的120億臺(tái)，未來受益于5G商用化和Wi-Fi6的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)市場潛力巨大。GSMA預(yù)測，到2025年物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將達(dá)到246億臺(tái)，2019到2025年將保持12.7%的復(fù)合增長率。

圖15 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)快速增長（單位：十億）

資料來源：GSMA，國泰君安證券研究

在醫(yī)療領(lǐng)域，給整個(gè)世界帶來了巨大的災(zāi)難，但是這使得醫(yī)療MEMS傳感器市場大幅增長。不管是電子，還是診斷設(shè)備，或者是，這些醫(yī)療設(shè)備都脫離不了MEMS傳感器，使得這些領(lǐng)域的市場規(guī)模飛速增長。Yole預(yù)測，醫(yī)療MEMS市場2020年會(huì)有10.6%的增長。此外，疫情增強(qiáng)了人們對(duì)于健康的重視程度，加速了醫(yī)療消費(fèi)市場的發(fā)展，時(shí)時(shí)監(jiān)控身體指標(biāo)的可穿戴醫(yī)療設(shè)備也迅速發(fā)展起來。由于疫情防控的原因，無接觸服務(wù)、機(jī)器人配送、機(jī)器人加工廠等需求的激增，間接地促進(jìn)了MEMS產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。此外，人們對(duì)于自動(dòng)化的習(xí)慣養(yǎng)成，導(dǎo)致即使疫情在未來的某一天結(jié)束，人們?nèi)匀灰蕾囉诨贛EMS的無人化、自動(dòng)化服務(wù)，所以產(chǎn)業(yè)并不會(huì)縮水，而是會(huì)繼續(xù)保持增長。

3. 國產(chǎn)MEMS傳感器企業(yè)發(fā)展面臨一定技術(shù)挑戰(zhàn)

中國MEMS產(chǎn)業(yè)起步并不比國外晚很多，從設(shè)計(jì)、制造和封裝三個(gè)環(huán)節(jié)來看，現(xiàn)有的技術(shù)條件已初步形成MEMS設(shè)計(jì)、加工、封裝、測試的體系，為保證我國MEMS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了較好的平臺(tái)。但是，由于歷史原因造成的條塊分割、力量分散，再加上投入嚴(yán)重不足，盡管已有不少成果，但在質(zhì)量、性能價(jià)格比及商品化等方面與國外差距還是很大。MEMS的技術(shù)研發(fā)需要比較長時(shí)間的投入，一款傳感器的研發(fā)一般需6-8年，加之測試、導(dǎo)入產(chǎn)業(yè)鏈的時(shí)間，一般需要接近二十年。再加上產(chǎn)品的價(jià)格并不與產(chǎn)品的重要性或者開發(fā)難度成正比，導(dǎo)致中國MEMS企業(yè)無法在價(jià)格戰(zhàn)中獲利。因此，中國企業(yè)需要提升產(chǎn)業(yè)鏈配套能力并強(qiáng)化上下游合作，同時(shí)積極探索新材料、集成技術(shù)在MEMS器件上的突破，探索新的市場機(jī)會(huì)。

上游的研發(fā)設(shè)計(jì)集中在高校、科研院所和研發(fā)中試平臺(tái)。MEMS技術(shù)涉及到微電子、機(jī)械、材料、化學(xué)、物理等諸多領(lǐng)域，學(xué)科交叉程度很高，研究難度較大，設(shè)計(jì)周期長，往往需要數(shù)年才能夠量產(chǎn)。目前企業(yè)具備一定創(chuàng)新能力，但業(yè)務(wù)重合度高，產(chǎn)品定位中低端，行業(yè)整體營收規(guī)模偏小。MEMS設(shè)計(jì)屬于產(chǎn)業(yè)鏈高附加值環(huán)節(jié)，國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品以力學(xué)傳感器為主，在市場中處于中低端水平。

中游的生產(chǎn)制造中，MEMS的基礎(chǔ)材料屬性，例如結(jié)構(gòu)機(jī)械特性、材質(zhì)化學(xué)特性，是決定產(chǎn)品性能的根本因素。因此，MEMS器件依賴各種工藝和變量，一種MEMS產(chǎn)品往往對(duì)應(yīng)一種工藝流水線，研發(fā)團(tuán)隊(duì)一般需要多年的改進(jìn)和測試才能商品化。MEMS代工可分為中試線、IC代工和MEMS專業(yè)代工三種。中試線多以高校及科研院所為主體，作為產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，不以盈利為目的，產(chǎn)能有限。IC代工廠MEMS業(yè)務(wù)處于起步階段，能力較為薄弱，國內(nèi)具備一定規(guī)模的設(shè)計(jì)企業(yè)基本選擇國外代工廠。專業(yè)代工方面逐漸從收購走向自建，比如：2015年底，國內(nèi)廠商耐威科技收購瑞典MEMS代工廠Silex Microsystems，從而一舉掌握的MEMS代工技術(shù)；2019年，罕王微電子、西安勵(lì)德微系統(tǒng)等一批企業(yè)相繼落地MEMS產(chǎn)線，進(jìn)入專業(yè)MEMS代工領(lǐng)域。

封裝技術(shù)大多來自集成電路封裝技術(shù)，但是MEMS產(chǎn)品更為豐富，所以技術(shù)更復(fù)雜、困難，導(dǎo)致封裝技術(shù)成為各大外包半導(dǎo)體封裝測試廠爭取的領(lǐng)域。封裝制造過程中，由于中國起步較晚，和美國、日本、德國等制造強(qiáng)國的制造能力和精度相比還是有一定的差距，制作出來的MEMS傳感器在壽命和精度上較差且質(zhì)量層次不齊，產(chǎn)品競爭力較低。雖然國內(nèi)MEMS代工落后于國際大廠，但封裝測試技術(shù)起步較早，取得了不錯(cuò)的成績，已具備國際競爭力。其中，以MEMS麥克風(fēng)為主要產(chǎn)品的歌爾股份和瑞聲科技，由于商業(yè)模式為購買國外設(shè)計(jì)廠商的MEMS產(chǎn)品IP，委托代工制造后自己完成產(chǎn)品的封裝測試及銷售，因而存在一定的溢價(jià)空間，現(xiàn)躋身MEMS TOP30的陣營。

下游的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)中，消費(fèi)電子是大市場，主要是近些年智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備等市場的快速增長，國產(chǎn)智能設(shè)備廠商比如華為、小米、vivo等迅速發(fā)展。其次是汽車電子，汽車智能化要求高精度的傳感設(shè)備，下游的國內(nèi)汽車廠商如比亞迪、蔚來、小鵬也發(fā)展得如火如荼。此外，還有醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)4.0、物聯(lián)網(wǎng)等也是發(fā)展較快的下游應(yīng)用產(chǎn)業(yè)。國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈下游需求企業(yè)快速發(fā)展，勢頭良好，但是核心技術(shù)仍然需要國外支持，自主研發(fā)能力相對(duì)較差，企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到自主創(chuàng)新能力的重要性并持續(xù)發(fā)力。

4.流向MEMS產(chǎn)業(yè)的資本大幅增多

由于MEMS產(chǎn)業(yè)是新時(shí)代科技發(fā)展的基礎(chǔ)，而且政策扶持力度較大，中國的MEMS行業(yè)投融資案例不管是從數(shù)量，還是從金額角度來看，都逐年增加。從金額來看，2019年投資金額是2018年的2倍左右，雖然一級(jí)市場投資整體遇冷，但MEMS產(chǎn)業(yè)的投資熱度有增無減。

從細(xì)分領(lǐng)域來看，MEMS+AI、射頻MEMS、光電MEMS、生物MEMS這四個(gè)領(lǐng)域的投資案例數(shù)量和金額都是最多的。投資數(shù)量和金額的大幅上升，表明資本市場對(duì)于MEMS產(chǎn)業(yè)的關(guān)注度正在上升。從地域分布來看，北京、廣東、上海、浙江和江蘇的投資案例數(shù)量居首。

圖16 2017-2019年中國MEMS行業(yè)投融資情況

資料來源：賽迪顧問，國泰君安證券研究

圖17 2019年中國MEMS行業(yè)細(xì)分領(lǐng)域投融資金額情況

資料來源：賽迪顧問，國泰君安證券研究

中國設(shè)計(jì)和代工有待加強(qiáng)，封測具備競爭力

類似于集成電路行業(yè)，MEMS產(chǎn)業(yè)鏈主要涉及設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)制造、封裝測試、系統(tǒng)應(yīng)用四大環(huán)節(jié)。MEMS產(chǎn)業(yè)鏈的上游包括MEMS器件設(shè)計(jì)、材料和生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)和供應(yīng)，中游包括MEMS器件的制造加工和封裝測試、下游使用MEMS產(chǎn)品集成終端電子產(chǎn)品。

上游芯片設(shè)計(jì)企業(yè)專注于MEMS芯片及其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)后交由第三方晶圓廠生產(chǎn)制造出MEMS芯片，經(jīng)過封裝測試后實(shí)現(xiàn)向消費(fèi)電子、汽車、醫(yī)療和工控等應(yīng)用領(lǐng)域客戶的出貨。目前，國內(nèi)公司MEMS涉及制程主要在0.25-1微米區(qū)間，制程并非產(chǎn)業(yè)鏈的制約因素，功能與結(jié)構(gòu)相對(duì)而言更為重要。

圖18 MEMS產(chǎn)業(yè)鏈

資料來源：國泰君安證券研究

中游生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要有Fabless和IDM兩種模式。Fabless模式是目前主流的生產(chǎn)模式，是以設(shè)計(jì)為主的垂直分工模式，企業(yè)主要負(fù)責(zé)MEMS產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與銷售，將生產(chǎn)、測試、封裝等環(huán)節(jié)外包，典型的企業(yè)有樓氏、HP、佳能等；IDM模式是集成器件制造模式，也是目前國際大廠主要的商業(yè)模式，典型的IDM廠商有Bosch（博世）、三星、TI（德州儀器）、東芝、ST（意法半導(dǎo)體）等。

圖19：MEMS產(chǎn)業(yè)鏈下游發(fā)展情況

資料來源：Yole Development，國泰君安證券研究

下游廠商企業(yè)主要可以歸為兩類：一是提供解決方案的廠商，根據(jù)下游的需求提供靈活定制支持的產(chǎn)品，再銷售給終端廠商通過簡單的軟件調(diào)試即可使用；二是提供終端產(chǎn)品的廠商，一般是專注于特定領(lǐng)域，但研發(fā)成本較高、研發(fā)周期較長。類廠商更符合大眾消費(fèi)市場的產(chǎn)品，第二類產(chǎn)商更適合專用領(lǐng)域的產(chǎn)品。

圖20 2019年中國MEMS市場應(yīng)用結(jié)構(gòu)（%）

資料來源：賽迪顧問，國泰君安證券研究

國內(nèi)MEMS傳感器企業(yè)發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存

1.供應(yīng)商議價(jià)能力一般

MEMS上游供應(yīng)商主要提供原材料，主要是硅基材料。MEMS采用的材料與傳統(tǒng)半導(dǎo)體的材料基本一致，供應(yīng)市場已經(jīng)成熟，競爭較為激烈，形成了買方市場。MEMS傳感器供應(yīng)商面對(duì)大型代工廠客戶和代工廠客戶群時(shí)，這些代工廠廠商依靠強(qiáng)大的市場影響力，要求供應(yīng)商提供價(jià)格較低的原材料。但近兩年，受到原材料提價(jià)以及晶圓生產(chǎn)能力的限制，MEMS的晶圓環(huán)節(jié)受制，常規(guī)的6英寸、8英寸產(chǎn)品普遍缺貨，供應(yīng)商議價(jià)能力水漲船高?？梢姡?yīng)商議價(jià)能力受到市場供應(yīng)的影響較大。

2.購買者議價(jià)能力偏高

MEMS企業(yè)加大科研力度，提高各自的核心競爭能力，使得技術(shù)飛速發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，降價(jià)速度提高。物聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展再加上消費(fèi)電子市場更新?lián)Q代加快，使得許多企業(yè)加入市場，競爭逐漸激烈。這使得終端消費(fèi)市場價(jià)格逐漸降低，生產(chǎn)商、研發(fā)商都要降低售價(jià)；同時(shí)終端消費(fèi)市場的擴(kuò)大提高了終端銷售商的體量，提高了購買者的議價(jià)能力。另外，由于國內(nèi)企業(yè)大多擅長的為中低端產(chǎn)品，也面臨競爭者眾多的格局，需要通過價(jià)格戰(zhàn)來保證?？梢姡徺I者議價(jià)能力偏高。

3.新進(jìn)入者在現(xiàn)存領(lǐng)域難以參與競爭

MEMS傳感器行業(yè)壁壘較高。首先是資金壁壘，由于產(chǎn)品有著非標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，MEMS企業(yè)無法僅僅通過單一工藝支持某種產(chǎn)品，除了都使用硅材料之外，沒有通用的基礎(chǔ)元件，意味著每一種MEMS產(chǎn)品都需要有不同的工藝流程。而一個(gè)企業(yè)往往需要同時(shí)對(duì)多個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)、試加工制造、質(zhì)量測試等步驟，存在大規(guī)模資金投入。其次是技術(shù)壁壘，MEMS的設(shè)計(jì)需要多學(xué)科領(lǐng)域交叉，設(shè)計(jì)難度大。加工過程中，每一類產(chǎn)品都需要不同的加工工藝，每一項(xiàng)工藝都需要工藝開發(fā)和優(yōu)化的步驟，同時(shí)由于新進(jìn)入企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)不足，難以滿足加工的精度和質(zhì)量，加工難度較大。最后是人才壁壘，新進(jìn)企業(yè)由于度較小，吸引人才能力較弱，致使創(chuàng)新能力和核心競爭力難以超越現(xiàn)存企業(yè)。但是隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)、細(xì)分市場以及應(yīng)用的開辟，這些領(lǐng)域由于所有企業(yè)起步差距不大，給了一些新進(jìn)入企業(yè)發(fā)展機(jī)會(huì)。

4.現(xiàn)有競爭者的競爭程度激烈

目前，美國企業(yè)占據(jù)了一半國內(nèi)MEMS，再加上歐洲和日本的企業(yè)，國外企業(yè)博通、博世、意法半導(dǎo)體、德州儀器等占據(jù)了國內(nèi)絕大部分市場。從主要的上市企業(yè)來看，國內(nèi)企業(yè)中年過百億營收的傳感器企業(yè)僅有2家，這與國內(nèi)傳感器企業(yè)發(fā)力晚、競爭大有關(guān)聯(lián)。我國國內(nèi)供給能力不足，特別是產(chǎn)品幾乎全靠進(jìn)口補(bǔ)給，80%的芯片依賴國外；剩余的份額也只集中在幾家上市公司手中，如歌爾聲學(xué)、水晶光電、漢威電子、士蘭微和金龍機(jī)電等5家公司占領(lǐng)國內(nèi)MEMS市場的40%以上；國內(nèi)MEMS企業(yè)中70%的是中小企業(yè)，產(chǎn)品主要集中在中低端?？傮w而言，我國企業(yè)目前的現(xiàn)狀為中低端產(chǎn)品競爭激烈，而在產(chǎn)品競爭中沒有競爭力。

5.目前基本沒有替代品威脅

MEMS傳感器就是傳統(tǒng)傳感器的替代品，相比傳統(tǒng)傳感器有以下優(yōu)勢：微型化、重量輕、耗能低。MEMS器件體積小，一般單個(gè)MEMS傳感器的尺寸以毫米甚至微米為計(jì)量單位。同時(shí)，微型化以后的機(jī)械部件具有慣性小、諧振頻率高、響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。

此外，MEMS傳感器更適合批量生產(chǎn)，批量生產(chǎn)可大大降低單個(gè)MEMS的生產(chǎn)成本。加工集成化，單顆MEMS往往在封裝機(jī)械傳感器的同時(shí)，還會(huì)集成其他芯片，方便控制MEMS芯片。智能式傳感器具有信息處理功能，通過軟件可修正各種誤差，大大提高了傳感器精度，提高了傳感器的可靠性，改善整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾件能。在相同精度的需求下，多功能智能式傳感器與單一功能的普通傳感器相比，性價(jià)比明顯提高，且多功能智能式傳感器可以實(shí)現(xiàn)多傳感器測量多個(gè)綜合參數(shù)。綜合以上優(yōu)點(diǎn)，MEMS傳感器的替代品威脅非常小。

競爭格局及KSF分析

1.MEMS競爭格局較為分散

MEMS產(chǎn)業(yè)曾是美國、歐盟、日本三分天下之勢，且各有千秋。美國以軍促民，發(fā)揮軍政產(chǎn)學(xué)研協(xié)同效應(yīng)，在MEMS技術(shù)綜合實(shí)力方面具有優(yōu)勢；日本則在汽車電子用MEMS、機(jī)器人用MEMS等方向能力突出，在10名MEMS中，日本的數(shù)量常年與美國一致，但企業(yè)規(guī)模略遜于美國；歐盟在汽車電子用MEMS、消費(fèi)電子用MEMS占有重要的，擁有超過100家的MEMS芯片研發(fā)和生產(chǎn)機(jī)構(gòu)。

中國MEMS市場長期以國外廠商為主，其在MEMS技術(shù)中各環(huán)節(jié)均較為成熟，在使用壽命和產(chǎn)品精度上優(yōu)勢明顯。2019年，中國MEMS市場廠商名為博通、博世、意法半導(dǎo)體、德州儀器、QORVO、惠普、樓氏、恩智浦、歌爾和TDK，其中美國公司占比達(dá)到54%。中國企業(yè)歌爾擠入，且2019年MEMS收入同比增長達(dá)36%，遠(yuǎn)業(yè)其他頭部公司；瑞聲科技22位，收入同比增長11%，同樣高于行業(yè)整體水平。

圖21 2019年中國MEMS市場廠商結(jié)構(gòu)

資料來源：賽迪顧問，國泰君安證券研究

目前，國內(nèi)MEMS傳感器廠商整體規(guī)模不大。除歌爾與瑞聲年?duì)I收在1億美元以上，美新半導(dǎo)體、美泰科技、芯奧微等本土MEMS傳感器廠商年?duì)I收均在6000萬美元以下，整體規(guī)模較小。另外，國內(nèi)廠商經(jīng)營產(chǎn)品種類較為單一，產(chǎn)品線多數(shù)為一條，多為元器件供應(yīng)商，解決方案供應(yīng)能力較差。而國際Invensense、英飛凌等國外廠商擁有2到3條產(chǎn)品線，博世、電裝、意法半導(dǎo)體等MEMS產(chǎn)品線超過4條且具備一體化解決方案供給能力。相比之下，小供應(yīng)商很難在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)制造，因此排名靠前的大供應(yīng)商相對(duì)穩(wěn)定，市場集中度較高。

2.國內(nèi)企業(yè)KSF分析

首先，企業(yè)的研發(fā)能力是國產(chǎn)替代突破的核心。目前，國內(nèi)MEMS的研發(fā)多在于研究所和高校，企業(yè)研發(fā)能力相對(duì)較差，而MEMS產(chǎn)業(yè)作為新科技的基礎(chǔ)，有突破性的新產(chǎn)品或者進(jìn)步巨大的改進(jìn)是其在市場中站穩(wěn)腳的重要途徑，所以創(chuàng)新型和有自己核心競爭力的企業(yè)是值得被關(guān)注的。例如，歌爾股份是微麥克風(fēng)領(lǐng)域的前列企業(yè)；蘇州固锝子公司的加速傳感器在國內(nèi)銷量一；漢威電子的子公司煒盛科技的氣體傳感器取得了階段性成果，可適用于氣體檢測產(chǎn)品、智能穿戴設(shè)備等。

其次，企業(yè)能夠與下游廠商穩(wěn)定合作是產(chǎn)品不斷迭代的關(guān)鍵。國內(nèi)需求巨大，國內(nèi)優(yōu)秀廠商與國內(nèi)大型企業(yè)合作有先天優(yōu)勢，但國內(nèi)廠商基本以Fabless形式為主，相較于IDM企業(yè)，供應(yīng)鏈以及銷售鏈不完善，沒有穩(wěn)定的上、下游廠商是一大問題，所以產(chǎn)業(yè)鏈完整、和大型下游企業(yè)有穩(wěn)定合作的企業(yè)，以及存續(xù)時(shí)間較長、體系完整的企業(yè)也值得被關(guān)注。此外，芯片設(shè)計(jì)和供應(yīng)能力是MEMS傳感器應(yīng)對(duì)技術(shù)迭代和革新的根本，故而國內(nèi)專注于MEMS領(lǐng)域研發(fā)設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體廠商擁有廣闊的進(jìn)口替代和創(chuàng)新的市場機(jī)會(huì)。

最后，企業(yè)有強(qiáng)大的資本背書亦是快速發(fā)展的動(dòng)力之一。由于MEMS企業(yè)初期發(fā)展投入大、盈利難度大，發(fā)展所需的資金、人才等資源較多，有大企業(yè)支持或者較強(qiáng)投資背景的企業(yè)發(fā)展可能更加迅速。

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