物联网为MEMS产业带来了怎样的机遇？

工艺正在逐步成熟， MEMS 作为物理量连接半导体的产物，将恰逢其时的受益于物联网产业的发展， MEMS 在消费电子、汽车电子、工业控制、军工、智能家居、智慧城市等领域将得到更为广泛的应用，根据 Yole developpement 的预测， 2016-2020 年 MEMS 传感器市场将以 13%年复合成长率增长， 2020 年 MEMS 传感器市场将达到 300 亿美元，前景无限。

　　MEMS 全球市场产值预测(亿美元)

2015 年中国 MEMS 器件市场规模为 308 亿元人民币，占据全球市场的三分之一。从发展速度而言，中国 MEMS 市场增速一直快于全球市场增速。中国 MEMS 器件市场平均增速约 15 - 20%，中国集成电路市场增速约为 7 - 10%，横向对比而言，MEMS 器件市场的增速两倍于集成电路市场。　　

　　中国近年 MEMS 传感器市场规模(亿元)

MEMS产业链

MEMS 没有一个固定成型的标准化的生产工艺流程， 每一款 MEMS 都针对下游特定的应用场合， 因而有独特的设计和对应的封装形式，千差万别。

MEMS 和传统的半导体产业有着巨大的不同， 她是微型机械加工工艺和半导体工艺的结合。 MEMS 传感器本身一般是个比较复杂的微型物理机械结构，并没有 PN 结。但同时单个 MEMS 一般都会集成 ASIC 芯片并植在硅晶圆片上， 再封装测试和切割，后道工艺流程又类似传统 COMS 工艺流程。

因此 MEMS 性能的提升很大程度上不会过分依赖于硅晶圆制程工艺的升级， 而更倾向于根据下游应用需求定制设计、对微型机械结构的优化、对不同材料的选择，实现每一款传感器的独特功能，因此也不存在传统半导体工艺晶圆厂不同世代的制程工艺升级路线图(ROAD MAP)。　　

　　IC 制程工艺更接近于 2D 平面 VS MEMS3 维立体堆叠

典型的 MEMS 系统如图所示，由传感器、信息处理单元、执行器和通讯/接口单元等组成。其输入是物理信号，通过传感器转换为电信号，经过信号处理(模拟的和/或数字的)后，由执行器与外界作用。

每一个微系统可以采用数字或模拟信号(电、光、磁等物理量)与其它微系统进行通信。 MEMS 将电子系统与周围环境有机结合在一起，微传感器接收运动、光、热、声、磁等自然界信号，信号再被转换成电子系统能够识别、处理的电信号，部分 MEMS 器件可通过微执行器实现对外部介质的操作功能。　　

　　传感器工作原理

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 产业链划分

全球前十名 MEMS 厂商主要包括博世、意法半导体、惠普、德州仪器、佳能、InvenSense、 Avago 和 Qorvo、 楼氏电子、松下等等。 其中 BOSCH 因为其在汽车电子和消费电子的双重布局，牢牢占据着行业的第一的位置，其营收约占五大公司合计营收的三分之一。

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。　　

　　全球主要 MEMS 厂商的生产模式定位

基于之前阐述的 MEMS 本身区别于传统 IC 产业特征， 我们认为行业的核心门槛在于两点：设计理念和封测工艺。

前者不仅仅包括对传统 IC 设计的理解，更需要包括多学科的综和，例如微观材料学、力学、 化学等等。 原因是因为内部涉及机械结构，空腔，和不同的应用场景，如导航，光学，物理传感等。可以展开细说。

后者， 因为单个 MEMS 被设计出来的使用用途、使用环境、 实现目的不同，对封装有着各种完全不同的要求。 比如对硅麦有防水和不防水区分，光学血氧浓度传感器需要穿孔和空腔安装透镜，气压传感器需要向外界敞开不能密封等等。 在整个 MEMS 生产中，封测的成本占比达到 35%-60%以上。　　

　　MEMS 成本结构拆分

MEMS封装和测试

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，依靠单一种类的MEMS 产品很难支撑一个公司。

虽然不同种类的 MEMS 从用途来说截然不同，封装形式也是天壤之别。但是从封装结构上来说， 大致可以分为以下 3 类： 封闭式封装(Closed Package)、开放空腔式封装(Open Cavity Package)、眼式封装