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MEMS压力传感器市场空间逐年增长进口替代智能化

发布日期:2020-11-15 08:06

  电子发烧友网报道(文/李弯弯)近些年,随着集成电路行业的不断发展,传统集成电路无法持续满足终端应用日渐变化的需求,MEMS行业在这种背景下逐渐成长起来。

  MEMS,即Micro-Electro-Mechanical System,中文名微机电系统,是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置,该类产品是以集成电路工艺为基础,结合微加工等技术打造的新型芯片。

  随着终端应用市场的持续扩张,MEMS的应用也越来越广泛,产业规模化日渐扩大,逐渐成为集成电路行业的一个新分支。

  目前常见的MEMS产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS光学传感器、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器、MEMS气体传感器等等以及它们的集成产品。

  根据Yole Development数据显示,MEMS行业市场规模逐年增加,各细分领域市场规模也在增长,2018年全球MEMS行业市场规模为116亿美元,预计到2024年将增长到180亿美元。

  预计到2024年,MEMS细分领域的市场规模大致为:射频MEMS为44亿美元,MEMS惯性器件为42亿美元、压力传感器为20亿美元,麦克风为15亿美元、光学类MEMS为8.72亿美元、喷墨头为11亿美元,辐射热测量计为9.79亿美元。

  MEMS压力传感器是使用MEMS技术将压强信号转化为电学信号,是MEMS行业的一个重要细分领域,纳芯微市场副总裁/传感器产品线总监高洪连在接受电子发烧友采访的时候表示,MEMS压力传感器可以从两个维度来看,即MEMS行业和压力传感器行业,MEMS和压力传感器未来都有很好的发展空间,结合来看,MEMS压力传感器未来也将有很好的发展空间。”

  从应用领域来看,MEMS压力传感器在汽车、消费电子、医疗和智能家居等领域都将有较大的市场空间。

  首先看汽车领域,汽车是压力传感 器应用最多的领域,目前进气歧管压力传感器、刹车压力传感器、碳罐脱附压力传感器、燃油蒸汽压力传感器、空调冷媒压力传感器等已在汽车行业中广泛使用。随着国家环保政策的不断加强、以及消费者对环保和安全意识的不断提升,未来汽油机颗粒过滤器、柴油机共轨压力传感器、胎压监测系统、侧安全气囊、SCR(选择性催化还原技术)尿素喷射系统等仍有较大的增长空间。

  再看消费电子,压力传感器在消费电子中的应用,主要是安装在手机和可穿戴设备中的高度计,用于测量高度并配合导航定位系统,可以实现在大型建筑中准确定位到所在楼层。压感触控也越来越多地应用于手机和电脑等消费电子产品中,通过感知触控的力度来实现不同的功能。另外在电子烟中,MEMS压力传感器能够检测使用者的抽吸气压,在感知到吸气后使电子烟进入工作状态。

  未来随着智能家居和智能工厂的不断发展,工业生产中的流程控制以及建筑中的空调系统和空气净化系统都将为 MEMS 压力传感器带来新的增长空间。

  目前在MEMS压力传感器领域表现优秀的企业,国外主要有博世、英飞凌,国内有敏芯微、必创科技、纳芯微等。

  必创科技成立于2005年,2017年6月在深交所上市,该公司是一家无线传感器网络系统解决方案及MEMS传感器芯片提供商,主营业务包括MEMS压力传感器芯片及模组产品(MEMS产品)的研发、生产和销售,主要应用于汽车电子领域。

  必创科技此前表示,公司MEMS压力传感器芯片可满足前装发动机进气歧管压力测量、高度计、医疗等行业应用场景,MEMS压力传感芯片是其主营业务之一,公司会在MEMS压力传感芯片领域持续投入并开拓更多的应用方向。

  今年4月,必创科技对外表示,公司MEMS压力传感器芯片主要竞争对手为国外芯片厂商,目前主要应用于发动机进气歧管压力测量,已经达到客户要求并已量产。

  敏芯微成立于2007年,2020年8月在科创板上市,该公司是一家专业从事微电子机械系统传感器研发设计的企业,公司主要有MEMS麦克风、MEMS压力传感器和MEMS惯性传感器三大产品线。

  根据公司官网,敏芯微MEMS压力传感器基于美国专利发明SENSA工艺的芯片设计,相比于传统工艺传感器,具有体积小、重量轻、一致性好、稳定可靠、成本低等优点,此项技术代表了全球微硅传感器MEMS制成工艺的技术潮流与前沿水准。迄今为止,只有德国、意大利与美国的少数知名半导体企业掌握了类似技术。该项技术已经在中国大陆与美国申请了专利,并且成功获得了授权。

  敏芯微表示,公司依托自身成熟的MEMS产业链,完成了从5 kPA到5 MPA的压力芯片布局,数字胎压计芯片、血压计传感器、汽车MAP、汽车碳罐油气压力成品等均已经大批稳定供货,产品广泛地应用于消费电子、医疗、汽车、工业控制等众多领域。

  纳芯微成立于2013年,是一家信号链芯片及其解决方案提供商,致力于成为传感器、功率驱动以及接口类芯片的行业领导者和国内领先的汽车级芯片提供商。

  纳芯微成立之初产品以传感器信号调理芯片为主,暨ASIC,并为客户提供包括校准标定系统在内的一站式解决方案。

  但仅提供调理芯片难以满足市场和客户多元化的需求,于是纳芯微开始切入MEMS压力传感器领域,在原来调理芯片基础上,同时提供集成式MEMS压力传感器方案,形成更加丰富的产品组合。

  从产品形态来说,纳芯微集成式MEMS传感器主要以校准标定好的产品形式出货;从量程来说,纳芯微产品可以覆盖2kPa~200kPa的表压范围,100~500kPa绝压范围;

  从应用来说主要面向汽车与家电市场布局产品。比如应用在洗衣机、洗碗机等家电液位检测的NSPGD1系列MEMS气压式水位传感器,能够实现高达2mm的水位检测精度,相比传统机械水位传感器的性能全面领先。以及应用在汽车、摩托车进气压力检测的NSPAS1系列集成式MEMS绝压传感器等产品,符合AEC-Q100车规标准,满足油气腐蚀等恶劣环境的要求。

  纳芯微MEMS压力传感器芯片在汽车和家电市场都已形成充分布局,家电领域已经实现MEMS压力传感器在吸尘器等产品的成功量产,使吸尘器实现了地面材质感知、尘袋感知等更多智能化的功能;洗衣机液位全量程测量精度偏差仅在2毫米,性能大幅度领先传统机械方案及国外同类MEMS液位传感器。汽车领域,纳芯微的MEMS绝压、差压产品均已与客户建立深入合作,通过了严苛的各项车规测试,成功应用在进气压力及燃油蒸汽压力等场景。

  目前国内主要有两种类型的MEMS压力传感器厂商,一种是针对手机、手表等消费电子市场的厂商,这些厂商通过采购国外的晶圆,再自己做封装,将产品用于手机、手表等消费电子领域,目前这一块已经做得很好;另一种是做非消费类MEMS压力传感器的厂商,比较多的产品还是血压计,因为产品结构相对单一,不搭配ASIC,只需要单独一个MEMS敏感元件,直接伏信号输出,做简单分档,便出货给客户,因为技术单一,价格战较为严重。

  而对于一些门槛较高的领域,比如汽车,目前国内市场还主要以国外厂商供应为主,有一些做汽车MEMS压力传感器的模组厂商,多以购买国外厂商芯片为主。

  高洪连认为,也因此,对于国内MEMS压力传感器厂商来说,这里面有很多机会。他谈到,“我们可以针对这些市场进行布局,有门槛、需要长期投入的产品,在产品开发出来之后,将会更具竞争力,这也是需要国产芯片供应商共同努力的方向。”

  过去十年,国内MEMS行业发展迅速,在很多领域都取得了相当可观的进展,比如MEMS加速传感器已经在很多领域广泛应用。

  MEMS压力传感器未来发展也非常值得期待,针对国内MEMS压力传感器市场机会,高洪连重点谈到了三个方向,一是替代国外厂商的产品;二是智能化需求,未来,随着智能化需求越来越多,各领域对传感器的搭载需求也将越来越多;

  三是环保节能需求,比如汽车行业,目前汽车还是以燃油车为主,这涉及到气路和油路,随着环保、排放标准升级,系统的控制需要更加精准、高效,这将使得传感器的需求量也越来越多,除了汽车,家电也有能效方面的要求,比如洗衣机的水位,也有一级能效、二级能效的考核,还有节水能力,也是一个关键的参数,因此需要更精准的传感器来提升这方面的特性。

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