国家大力支持MEMS产业化,你准备好了吗?
2015年10月27日,中国半导体行业协会MEMS分会一届二次会员大会暨年在苏州国际博览中心召开,东南大学MEMS教育部重点实验室主任黄庆安教授作为演讲嘉宾,做了题为《中国MEMS产业化发展现状和机遇》的演讲。
黄主任首先给参会嘉宾介绍了国家"863计划"MEMS研究与发展,他指出,上世纪90年代后,国家就通过MEMS基础研究项目、"863计划"、"973计划"支持MEMS相关领域的研发活动。
黄庆安主任介绍国家863计划MEMS研究和开发
2001年到2015年,国家"863计划"开辟出一个专门的MEMS方向,总共得到了7.03亿元的支持经费。整个15年期间,"863计划"的主体包括高等学校、中科院研究所,也有企业。国家"863计划"MEMS研发内容被分为三大类:
国家863计划MEMS研发内容
第一类:关键工艺与平台。主要指技术的研发,MEMS的设计工具,包括前端的设计、封装技术、可靠性等,这些共性的技术,主要面对高校和科研院所。
第二类:MEMS器件。基本覆盖所有MEMS相关的内容,如压力传感器、加速度计、陀螺仪、麦克风、红外成像、流量计、湿度传感器、电量传感器、风速传感器、指南针、射频传感器,以及医疗传感器、微流控芯片、微执行器、能量收集器、芯片级原子钟等新器件。
第三类:MEMS系统。支持的项目包括环境监测系统、医疗系统、生物、化学系统、惯性微系统等。典型代表为重庆金山集团,作为国家"863计划"支持企业,金山集团成功开发了胶囊内镜、胶囊机器人、pH胶囊、阻抗CT、大型手术机器人、人工耳蜗、微型生化分析光谱仪等数十项国际领先水平的医疗器械产品。
从产业发展而言,2014年,全球MEMS市场规模为120亿美元,预计2020年将达到220亿美元,折合人民币约为1千亿,作为新兴产业而言,市场规模较为可观。
2014年,全球排名前30的MEMS厂商当中,博世的市场营收为12亿美元,意法半导体市场营收为8亿美元;前30名MEMS厂商当中,中国占据了2个席位,瑞声科技,排名20;歌尔声学,排在第27位。从产业的角度而言,对中国MEMS企业起到了很好的引导示范作用。
现如今,集成电路把尺寸做得越来越小。从制造的角度而言,当年的集成电路,把电阻、电容、晶体管,分立在一个电路板上,现在集成在一起,已经发生了改革。以后,集成电路成为一块圆片,如果无源元件,也采用这种圆片制造方式,传感器MEMS也是圆片制造,天线也是圆片制造,最后都是圆片的时候,把它叠起来,最后出来一个系统。不管从制造还是设计来看、这是MEMS发展的最高目标。
多种集成电路和MEMS集成
然后,黄主任介绍了物联网的智能灰尘,其原型是90年代中期,由加州大学伯克利分校手工制成而成,把电路板、传感器,能量存储,超级电容、射频、天线等放在一起,做成之后的尺寸为6cm × 3cm × 2.5cm。到今天,体积已经变成2mm × 0.5mm大小,在2立方毫米以内完成感知、计算和通讯。
2015上半年,黄主任联合苏州纳米公司做了一个报告,主要调查中国MEMS企业(不包含外资MEMS企业、中外合资MEMS企业、港澳台MEMS企业)。从统计数据来看,2000年时候,中国有23家MEMS企业,包括改制了的研究所。如沈阳工业设计研究院、十三所。到2014年,中国的MEMS企业已经有190家。截至2015年10月份,预估数据为200多家。报告对190家企业进行产业链细分,做MEMS软件与专用电路的有11家,如英特神斯;做MEMS产品设计的有143家;做MEMS封装与测试的有16家;做MEMS前端制造工艺线的,有20家。
中国MEMS产业状况
从地域分布而言,中资MEMS企业在江苏有58家,北京25家,广东25家,上海19家,浙江10家,山东、陕西各9家。不难看出,MEMS企业主要集中在发达地区。因为MEMS行业更需要人才,发达地区的MEMS人才相对而言较为集中,能适应MEMS企业的发展和扩大。
从产品类别而言,中国MEMS公司中,做惯性传感器有44家,包括加速度传感器和陀螺仪;做压力传感器有43家;做光学MEMS有35家;做温湿度传感器有13家;做声学MEMS(麦克风)有13家;做医疗MEMS有9家;做RF MEMS有7家;做磁场传感器有5家;做气体传感器有5家;做流量传感器有4家,做其它MEMS有4家。
分析完中国MEMS产业链的分布状况,黄主任从技术层面剖析了各大应用领域的传感器。
第一是智能手机领域, 2014年全球智能手机销量为12.06亿部。中国智能手机销量为1.03亿部。在智能手机里面,已经用到的传感器,如麦克风,是应用较为广泛的。其它如导航、加速度、环境敏感、磁尝环境气压、环境压力。还有一部分小批量应用正在研发和尝试,如射频、电池、红外敏感。2014年,智能手机领域占据约25亿
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