MEMS传感器功能类型及市场发展状况解析

　　【中国智能制造网 市场分析】我们先把MEMS传感器做一个简单的介绍：MEMS的全称是微型电子机械系统，微机电系统是指可批量制作的，将微型机构、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的微型器件或系统。你可以把它理解为利用传统的半导体工艺和材料，用微米技术在芯片上制造微型机械，并将其与对应电路集成为一个整体的技术。所以它是以半导体制造技术为基础发展起来的一种先进的制造技术平台。
　　
　　优点：相对于传统的机械，它们的尺寸更小，大的不超过一个厘米，甚至仅仅为几个微米，其厚度就更加微小。采用以硅为主的材料，电气性能优良，硅材料的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度与铝类似，热传导率接近钼和钨。采用与集成电路(IC)类似的生成技术，可大量利用IC生产中的成熟技术、工艺，进行大批量、低成本生产，使性价比相对于传统“机械”制造技术大幅度提高。
　　
　　传统的驻极体麦克风：

　　
　　MEMS麦克风：
　　
　　如果前面的文字理解不了，从这上面这个传统麦克和MEMS麦克风的图片可以看出来了，之前的七八种机械配件就全部集成在了一块很小的MEMS传感器芯片了了。所以这个体积是非常小，重量也非常轻。由于是芯片制造，一致性好、功耗低，更易于批量生产。但是对技术的要求那就非常高了。
　　
　　MEMS传感器的出现极大的满足了大家对产品小体积、高性能的要求。
　　
　　MEMS传感器的分类：
　　
　　MEMS传感器的种类繁多，分类方法也很多。下面是按照工作原理分类如下：
　　
　　其中每一种MEMS传感器又有很多种细分方法。如加速度计，按检测质量的运动方式划分，有角振动式和线振动式加速度计等，种类繁多，常见的MEMS传感器有压力传感器、加速度传感器、微机械陀螺仪、惯性传感器、MEMS硅麦克风等等;MEMS传感器的品种多到可以以万为单位，且不同MEMS之间参量较多，没有完全标准的工艺。这种行业特性让MEMS传感器制造的企业前期的研发投入过大，单品种的销量很难放大。以惯性传感器为例，其市场盈亏平衡规模为月产1000万只，即企业须至少每月生产1000万只惯性传感器才能保持不亏本状态，根据调查，国内绝大多数企业都远低于这一规模。国内大的纯MEMS传感器 公司美新至今是亏损的。所以只 有企业做的越大它的赢利能力才越强。
　　
　　MEMS传感器的应用：
　　
　　MEMS传感器作为获取信息的关键器件，对各种传感装置的微型化起着巨大的推动作用，已在太空卫星、运载火箭、航空航天设备、飞机、各种车辆、生特医学及消费电子产品等领域中得到了广泛的应用。MEMS传感器典型应用如下图。

　　
　　在智能手机上，MEMS传感器提供在声音性能、场景切换、手势识别、方向定位、以及温度/压力/湿度传感器等广泛的应用;在汽车上，MEMS传感器借助气囊碰撞传感器、胎压监测系统(TPMS)和车辆稳定性控制增强车辆的性能。;医疗领域，通过MEMS传感器研成功制出微型胰岛素注射泵，并使心脏搭桥移植和人工细胞组织成为现实中可实际使用的治疗方式;在可穿戴应用中，MEMS传感器可实现运动追踪、心跳速率测量等。
　　
　　MEMS传感器典型应用举例：
　　
　　随着电子技术的发展，MEMS的应用领域越来越广泛，由早的工业、军用航空应用走向普通的消费市场。军用与航空属于所谓的高价值MEMS应用领域，但是这两个领域的用量太小了，一年也就四千万美金左右，增长空间也是有限的。医疗电子上的MEMS器件价值也不错，它的传感器的平均销售价格远高于其它可比的MEMS领域。总体来看，一年高价值MEMS产业的营业收入将达到3亿美元左右。但是应用广泛的当属于汽车电子产业和消费电子应用市场，这两大领域占了MEMS传感器市场的60%以上。我们下面分析一下这两个主要的应用领域。
　　
　　汽车电子MEMS传感器：

　　
　　汽车电子产业被认为是MEMS传感器的波应用高潮的推动者，MEMS传感器在汽车上应用的快速发展主要是受益于各国政府全面推出汽车安全规定 (比如要求所有汽车采用TPMS系统)和汽车智慧化的发展趋势。平均每辆 汽车包含10個传感器，在汽车中，大约采用25至40只MEMS传感器，车越好，所用的MEMS就越多，BMW740i汽车上就有70多只MEMS。MEMS传感器可满足汽车环境苛刻、可靠性高、精度准确、成本低的要求。其应用方向和市场需求包括车辆的防抱死系统(ABS)、电子车身稳定程序(ESP)、电控悬挂(ECS)、电动手刹(EPB)、斜坡起动辅助(HAS)、胎压监控(EPMS)、引擎防抖、车辆倾角计量和车内心跳检测等等。
　　
　　目前，压力传感器、加速计、陀螺仪与流量传感器四类器件合计占汽车MEMS系统的99%。其五年增长率均在3-12%。MEMS压力传感器是汽车中应用多的传感器，汽车用MEMS压力传感器的价格大概在5~7美元。在汽车领域，MEMS压力传感器营业收入2013年预计达到12.6亿美元，占当年总体产业营业收入的74%。至少18个汽车应用领域将促进压力传感器的增长，包括：轮胎压力，电子稳定控制系统中的刹车传感器，侧面气囊，与日益严格的排放标准相关的引擎控制，大气压力与废气再循环压力。
　　
　　按销售额计算，大的五种汽车MEMS应用按降序排名是：ESC，安全气囊，进气歧管压力(MAP)，TPMS与翻滚探测。
　　
　　汽车MEMS营业收入预测(以100万美元计)

　　
　　总体來看，2010-2015年中国仍将是第三大汽车MEMS传感器用戶，于日本以及列入“其它地區”的众多国家。北美將继续位居，欧洲排名第二。预计2015年总体汽車MEMS销售额將达到30亿美元，比2012年的24亿美元增長25%。中国的汽车MEMS传感器远远快于的平均增长速度。15年中國汽車MEMS销售额將增长到3.879亿美元，而2010年是1.943亿美元。
　　
　　汽车电子用MEMS感应器厂商分析：

　　　　2012年10大汽车MEMS传感器供应商的营业收入(以百万美元计)　　

　　如表所示，博世2012年汽车MEMS营业收入高达6.25亿美元，于第二名日本Denso的2.96亿美元。前10名厂商的合计营业收入 为21亿美元，去年总体汽车MEMS产业营业收入为23亿美元，10大厂商合计份额接近94%。所以汽车用M EMS的产业集中度是非常高的。没有一家来自中国的厂家。
　　
　　博世在汽车上MEMS传感器的成功不仅是他的技术水平高，产品线非常宽，不仅是大的压力传感供应商，也是低压领域MEMS的头号供应商，尤其是在电子稳定控制(ESC)系统领域，该公司是加速计、陀螺仪和压力传感器的主要供应商。为了顺应趋势，把加速计与陀螺仪封装在一起(组合式传感器)以降低ESC系统生产商总体成本.