MEMS的全稱是微型電子機(jī)械系統(tǒng)(Micro Electromechanical System)，利用半導(dǎo)體制造工藝和材料，將傳感器、執(zhí)行器、機(jī)械機(jī)構(gòu)、信號處理和控制電路等集成于一體的微型器件或系統(tǒng)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級。MEMS主要包含兩個部分：傳感器和執(zhí)行器。與傳統(tǒng)的機(jī)械傳感器相比，MEMS傳感器具有體積小、集成化、智能化、低成本等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足物聯(lián)網(wǎng)時代對于傳感器的要求。MEMS 傳感器種類很多，也有多種分類方法。按其工作原理，大致可分為MEMS物理、化學(xué)和生物傳感器，其中每一種MEMS傳感器又可分為很多種小類，不同的MEMS 傳感器可以測量不同的量，實(shí)現(xiàn)不同的功能。
傳感器分類
三、MEMS 行業(yè)發(fā)展歷程
MEMS 起源可追溯至 20 世紀(jì) 50 年代，硅的壓阻效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)后，學(xué)者們開始了對硅傳感器的研究。然而，MEMS 產(chǎn)業(yè)真正發(fā)展始于 20 世紀(jì) 80 年代，前后經(jīng)歷了 3 次產(chǎn)業(yè)化浪潮。20 世紀(jì) 80 年代至 90 年代：1983 年 Honeywell 利用大型刻蝕硅片結(jié)構(gòu)和背蝕刻膜片制作了集成壓力傳感器，將機(jī)械結(jié)構(gòu)與電路集成在一個芯片內(nèi)。80 年代末至 90 年代，汽車行業(yè)的快速發(fā)展，汽車電子應(yīng)用如安全氣囊、制動壓力、輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)等需求增長，巨大利潤空間驅(qū)使歐洲、日本和美國的企業(yè)大量生產(chǎn) MEMS，推動了 MEMS 行業(yè)發(fā)展的第一次浪潮。20 世紀(jì) 90 年代末至 21 世紀(jì)初：本階段早期，噴墨打印頭和微光學(xué)器件的巨大需求促進(jìn)了 MEMS 行業(yè)的發(fā)展。而 2007 年后，消費(fèi)電子產(chǎn)品對 MEMS 的強(qiáng)勁需求，手機(jī)、小家電、電子游戲、遠(yuǎn)程控制、移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等消費(fèi)電子產(chǎn)品要求體積更小且功耗更低的 MEMS 相關(guān)器件，對 MEMS 產(chǎn)品需求更大，掀起了 MEMS 行業(yè)發(fā)展的第二次產(chǎn)業(yè)化浪潮，并將持續(xù)推動 MEMS 行業(yè)向前發(fā)展。2010 年至今：產(chǎn)品應(yīng)用的擴(kuò)展，使 MEMS 行業(yè)呈現(xiàn)新的趨勢。MEMS 產(chǎn)品逐步應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備等新領(lǐng)域，應(yīng)用場景日益豐富，正漸漸覆蓋人類生活的各個維度。此外，MEMS 是當(dāng)前移動終端創(chuàng)新的方向，新的設(shè)備形態(tài)（如可穿戴設(shè)備）需要更加微型化的器件和更為便捷的交互方式。然而，物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備應(yīng)用助推 MEMS 第三次產(chǎn)業(yè)化浪潮的同時，行業(yè)仍然面臨來自產(chǎn)品規(guī)格、功率消耗、產(chǎn)品整合以及成本等方面的壓力，MEMS 產(chǎn)品及相關(guān)技術(shù)亟待持續(xù)改進(jìn)，以滿足更小、更低能耗、更高性能的需求。
四、國內(nèi)傳感器企業(yè)的主要布局區(qū)域
?逐漸形成包括熱敏、磁敏、圖像、稱重、光電、溫度、氣敏等較為完備的傳感器生產(chǎn)體系及產(chǎn)業(yè)配套。
?由附近中小城市的外資企業(yè)組成以熱敏、磁敏、超聲波、稱重為主的傳感器產(chǎn)業(yè)體系。?主要生產(chǎn)MEMS力敏傳感器、氣敏傳感器、濕敏傳感器。?從事新型傳感器的研發(fā)，在某些領(lǐng)域填補(bǔ)國內(nèi)空白。北京已建立微米/納米國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。?產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合的模式，在PTC/NTC熱敏電阻、感應(yīng)式數(shù)字液位傳感器和氣體傳感器等產(chǎn)業(yè)方面發(fā)展態(tài)勢良好。
MEMS是多學(xué)科交叉的復(fù)雜系統(tǒng)，整個產(chǎn)業(yè)鏈涉及設(shè)計、制造、封裝測試、軟件及應(yīng)用方案環(huán)節(jié)。
MEMS產(chǎn)業(yè)鏈流程MEMS整個產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)雜，涉及的廠商眾多；中國的設(shè)計、制造、封裝測試廠商都在積極布局MEMS，已形成完整MEMS的產(chǎn)業(yè)鏈。
亞德諾半導(dǎo)體（Analog Devices）歌爾聲學(xué)-全球MEMS麥克風(fēng)龍頭美新半導(dǎo)體(MEMSIC)(2016年7月被華燦光電收購)
MEMS傳感器種類繁多，主要的MEMS傳感器包括運(yùn)動傳感器、壓力、麥克風(fēng)、環(huán)境、光傳感器等。其中運(yùn)動傳感器可分為陀螺儀、加速度計、磁力計，MEMS運(yùn)動傳感器主要有加速度計、陀螺儀、磁力計三大類，加速度計和陀螺儀可以集成為六軸慣性傳感器；磁力計和加速度計集成為電子羅盤（e-compass），加速度計、陀螺儀和磁力計可集成為9軸傳感器。MEMS陀螺儀是通過陀螺儀的核心原理科里奧利力測角速度的；MEMS加速度計可以感知任意方向上的加速度。MEMS磁力計通過測試磁場強(qiáng)度和方向可以定位設(shè)備的方位。慣性傳感器(加速度計+陀螺儀)廠家有：意法半導(dǎo)體(ST)、旭化成微電子（AKM ）、應(yīng)美盛(InvenSense)、羅伯特.博世等。電子羅盤（磁力計+加速度計）廠家有：旭化成微電子（AKM ）、雅馬哈（Yamaha）、阿爾卑斯（Alps Electric） 、美新半導(dǎo)體(MEMSIC)(2016年7月被華燦光電收購)等。MEMS麥克風(fēng)在消費(fèi)電子、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用。目前幾乎每部智能手機(jī)至少使用一個MEMS麥克風(fēng)，高端的智能手機(jī)甚至使用三個麥克風(fēng)，分別用于語音采集、噪音消除、改善語音識別，而iPhone 6S已經(jīng)采用了4個MEMS麥克風(fēng)。在物聯(lián)網(wǎng)的時代，大量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也將使用MEMS麥克風(fēng)。蘋果iPhone 5S和5C采用兩顆樓氏電子（Knowles）、一顆是瑞聲科技（AAC）的MEMS麥克風(fēng)。壓力傳感器主要用于檢測壓力，根據(jù)量程范圍可分為低壓、中壓、高壓壓力傳感器。MEMS壓力傳感器則屬于低壓傳感器，主要檢測原理有硅電容式和硅壓阻式。汽車和醫(yī)療是MEMS壓力傳感器最大的應(yīng)用領(lǐng)域。與MEMS慣性傳感器相比，目前MEMS壓力傳感器在消費(fèi)電子與移動領(lǐng)域的應(yīng)用不是特別廣泛，主要包括潛水與運(yùn)動手表、計步器和徒步高度計，部分應(yīng)用于飲水機(jī)、洗衣機(jī)、太陽能熱水器等家電產(chǎn)品充當(dāng)水位傳感器。未來智能手機(jī)、平板電腦可能集成MEMS壓力傳感器用以檢測大氣壓，或充當(dāng)高度計以支持室內(nèi)定位服務(wù)。MEMS濕度傳感器在工業(yè)控制、氣象、農(nóng)業(yè)、礦山檢測等行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。MEMS氣體傳感器主要用于檢測目標(biāo)氣體的成分、濃度等。還有森斯特（北京）電子科技有限公司（Nenvitech）、深圳市戴維萊傳感技術(shù)開發(fā)有限公司、武漢四方光電科技有限公司、速麗德（Solidsense）、城市技術(shù)（CityTechnology） 等。MEMS生物傳感器目前處于發(fā)展初期。MEMS生物傳感器是利用生物分子探測生物反應(yīng)信息的器件，被列為新世紀(jì)五大醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)之一，是現(xiàn)代生物技術(shù)與微電子學(xué)、化學(xué)等多學(xué)科交叉結(jié)合的產(chǎn)物。未來MEMS生物傳感器在醫(yī)學(xué)、食品工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有廣闊發(fā)展空間。目前提供MEMS代工的IDM廠商主要有意法半導(dǎo)體、索尼、德州儀器等；臺積電目前是全球最大的獨(dú)立的MEMS代工廠，全球領(lǐng)先的純MEMS代工廠還有Silex Microsystems、Teledyne DALSA、Asia Paci?c Microsystems、X-FAB 、Innovative Micro Technology等,國內(nèi)的中芯國際、華宏宏利、上海先進(jìn)半導(dǎo)體也有生產(chǎn)MEMS的能力。與傳統(tǒng)集成電路產(chǎn)業(yè)類似，從 MEMS 產(chǎn)業(yè)價值鏈來看，根據(jù)行業(yè)內(nèi)企業(yè)提供的產(chǎn)品或服務(wù)，可以分為設(shè)計、制造和封測三個環(huán)節(jié)。其中，MEMS 制造行業(yè)屬于 MEMS 行業(yè)的一個環(huán)節(jié)，處于產(chǎn)業(yè)鏈的中游。該行業(yè)根據(jù)設(shè)計環(huán)節(jié)的需求開發(fā)各類 MEMS 芯片的工藝制程并實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)，兼具資金密集型、技術(shù)密集型和智力密集型的特征，對企業(yè)資金實(shí)力、研發(fā)投入、技術(shù)積累等均提出了極高要求。目前市場中，一方面 IDM 企業(yè)受到來自升級產(chǎn)業(yè)線以及降低成本維持利潤的雙重壓力，市場中已出現(xiàn) IDM 企業(yè)將制造環(huán)節(jié)外包的情況；另一方面，MEMS產(chǎn)品應(yīng)用的爆發(fā)式增長需要不同領(lǐng)域、不同行業(yè)的新興 MEMS 公司參與其中，但巨額的工廠建設(shè)投入、運(yùn)維成本以及 MEMS 工藝開發(fā)、集成的復(fù)雜性卻形成了較高的行業(yè)門檻，阻礙了市場的持續(xù)擴(kuò)張。在此背景下，純 MEMS 代工廠與 MEMS 產(chǎn)品設(shè)計公司合作開發(fā)產(chǎn)品的商業(yè)模式將成為未來行業(yè)業(yè)務(wù)模式的主流。類似于傳統(tǒng)集成電路行業(yè)發(fā)展趨勢，MEMS 產(chǎn)業(yè)將逐步走向設(shè)計與制造分立、制造環(huán)節(jié)外包的模式。
MEMS 制造主要指 MEMS 芯片制造，行業(yè)內(nèi)主要經(jīng)營模式包括兩類，一類是依靠自有生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)，另一類則是外包給 MEMS 代工廠進(jìn)行生產(chǎn)。行業(yè)內(nèi)提供 MEMS 制造代工服務(wù)的企業(yè)，從芯片類型和產(chǎn)業(yè)價值鏈來看，主要分為三類，即純 MEMS 代工、IDM 企業(yè)代工以及傳統(tǒng)集成電路 MEMS 代工。
純 MEMS 代工企業(yè)不提供任何設(shè)計服務(wù)，企業(yè)根據(jù)客戶提供的 MEMS 芯片設(shè)計方案，進(jìn)行工藝制程開發(fā)以及代工生產(chǎn)服務(wù)。代表企業(yè)有公司、TeledyneDalsa、IMT 等。IDM 企業(yè)即垂直整合器件制造商，該類廠商除了進(jìn)行集成電路設(shè)計之外，一般還擁有自有的封裝廠和測試廠，其業(yè)務(wù)范圍涵蓋集成電路的設(shè)計、制造、封裝和測試所有環(huán)節(jié)。由于晶圓制造、封裝和測試的生產(chǎn)線建設(shè)均需要巨額資金投入，因此 IDM 模式對企業(yè)的研發(fā)力量、資金實(shí)力和市場影響力都有極高的要求。在滿足自身晶圓制造需求后，IDM 企業(yè)會將剩余的產(chǎn)能外包出去，提供 MEMS代工服務(wù)。采用 IDM 代工模式的企業(yè)均為全球芯片行業(yè)巨頭，主要代表為博世（Bosch）、意法半導(dǎo)體（STMicro）、德州儀器（TI）等企業(yè)。傳統(tǒng)集成電路（主要為 CMOS）代工企業(yè)以原有的 CMOS 產(chǎn)線為基礎(chǔ)，嵌套部分特殊的生產(chǎn) MEMS 工藝技術(shù)，將舊產(chǎn)線轉(zhuǎn)化為 MEMS 代工線。由于批量生產(chǎn)能力突出，傳統(tǒng)集成電路企業(yè)往往會集中向出貨量較高的消費(fèi)電子領(lǐng)域的MEMS 產(chǎn)品提供代工，該類代工企業(yè)以臺積電（TSMC）、Global Foundries 等為代表。歷史發(fā)展過程中，由于 MEMS 產(chǎn)品在材料、加工、制造工序等單個產(chǎn)品差異較大，器件標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，影響了產(chǎn)業(yè)垂直分工的發(fā)展，行業(yè)以 IDM 企業(yè)為主導(dǎo)。近年來，隨著 MEMS 技術(shù)的發(fā)展和市場需求的逐漸興起，MEMS 標(biāo)準(zhǔn)化的程度大大發(fā)展，平臺化基礎(chǔ)正在形成，越來越多的 MEMS 產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈垂直分工條件日趨成熟。目前具備MEMS封裝測試能力的國際廠商主要有日月光、安靠、矽品、力成科技等，國內(nèi)有華天科技、長電科技、晶方科技等廠商。盡管國內(nèi)的MEMS前端制造還落后于國際大廠，由于國內(nèi)的封裝技術(shù)起步較早，國內(nèi)MEMS產(chǎn)業(yè)鏈后端封裝較為完善。封裝技術(shù)與IC封裝有著諸多不同，對企業(yè)的要求很高。眾所周知，MEMS器件價格下降非常之快，目前部分MEMS器件中封裝成本甚至占到總價格的40%到60%。如何做到低成本封裝是封測廠商面臨的巨大挑戰(zhàn)。
以小米手環(huán)為例，就用到了ADI的MEMS加速度和心率傳感器來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動和心率監(jiān)測。
Apple Watch內(nèi)部除了MEMS加速度計、陀螺儀、MEMS麥克風(fēng)，還有使用脈搏傳感器。
VR設(shè)備需要足夠精確測定頭部轉(zhuǎn)動的速度、角度和距離，采用MEMS加速度計、陀螺儀和磁力計來進(jìn)行測定是重要的解決方案之一，幾乎成為VR設(shè)備的標(biāo)配。Oculus Rift、HTC Vive、PlayStation VR都采用了MEMS加速度計和陀螺儀，未來VR設(shè)備也可能會使用MEMS眼球追蹤技術(shù)。
無人機(jī)飛行姿態(tài)控制技術(shù)上，MEMS傳感器又有了施展的空間。結(jié)合加速度計和陀螺儀，可以算出角度變化，并確定位置和飛行姿態(tài)。MEMS傳感器能在各種惡劣條件正常工作，同時獲得高精度的輸出。MEMS加速度計和陀螺儀在無人機(jī)上的應(yīng)用可謂是大放異彩。
車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重大領(lǐng)域，智能汽車是車聯(lián)網(wǎng)的核心，正處于高速發(fā)展中。在智能汽車時代，主動安全技術(shù)成為備受關(guān)注的新興領(lǐng)域，需要改進(jìn)現(xiàn)有的主動安全系統(tǒng)，比如側(cè)翻（rollover）與穩(wěn)定性控制（ESC），這就需要MEMS加速度傳感器和角速度傳感器來感測車身姿態(tài)。語音將成為人與智能汽車的重要交互方式，MEMS麥克風(fēng)將迎來發(fā)展新機(jī)遇。MEMS傳感器在汽車領(lǐng)域還有很多應(yīng)用，包括安全氣囊（應(yīng)用于正面防撞氣囊的高g值加速度計和用于側(cè)面氣囊的壓力傳感器）、汽車發(fā)動機(jī)（應(yīng)用于檢測進(jìn)氣量的進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器和流量傳感器）等。
十二、MEMS產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)龍頭企業(yè)賽微電子是國內(nèi)產(chǎn)品同時涵蓋慣性及衛(wèi)星導(dǎo)航，具有軍工資質(zhì)的為數(shù)不多的企業(yè)之一。公司立足導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)，經(jīng)多年發(fā)展形成“慣性導(dǎo)航+衛(wèi)星導(dǎo)航+組合導(dǎo)航”產(chǎn)業(yè)鏈全覆蓋，掌握了慣性導(dǎo)航及組合導(dǎo)航、高精度衛(wèi)星導(dǎo)航定位的若干關(guān)鍵技術(shù)，同時其控股子公司具有從事軍品研發(fā)、生產(chǎn)與銷售的專業(yè)資質(zhì)。蘇奧傳感全稱為江蘇奧力威傳感高科股份有限公司，其主營業(yè)務(wù)是研發(fā)、生產(chǎn)和銷售汽車零部件，主要產(chǎn)品分為三大類，分別為傳感器及配件、燃油系統(tǒng)附件及汽車內(nèi)飾件。目前是中國最大的汽車油量傳感器制造企業(yè)之一，江蘇省高新技術(shù)企業(yè)，公司于2016年4月29日在深交所創(chuàng)業(yè)板上市。蘇奧傳感目前公司擁有四家子公司，即傳感器研究所、舒爾馳精密、煙臺奧力威及武漢奧力威。2015年10月8日，公司決定對傳感器研究所進(jìn)行清算并注銷。3、蘇州固锝-已量產(chǎn)MEMS慣性傳感器蘇州固锝是國內(nèi)半導(dǎo)體分立器件二極管行業(yè)最完善、最齊全的設(shè)計、制造、封裝、銷售的廠商，從前端芯片設(shè)計到后端封裝技術(shù)，形成了一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈。主要產(chǎn)品包括汽車整流二極管、功率模塊、整流二極管芯片、硅整流二極管、開關(guān)二極管、穩(wěn)壓二極管、微型橋堆、軍用熔斷絲、光伏旁路模塊等，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在航空航天、汽車、綠色照明、IT、家用電器以及大型設(shè)備的電源裝置等許多領(lǐng)域。公司設(shè)計、研發(fā)太陽能電池用銀漿以及各種電子漿料，研發(fā)并規(guī)?；a(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的MEMS傳感器。華工科技依托于華中科技大學(xué)，以激光技術(shù)及其應(yīng)用為主業(yè)，建立了激光裝備制造、光通信器件、激光全息仿偽、傳感器、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的產(chǎn)業(yè)格局，將以智能制造和物聯(lián)科技為主要業(yè)務(wù)發(fā)展方向。公司旗下企業(yè)華工激光、華工正源、華工高理、華工圖像、華工賽百的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、航空航天、汽車工業(yè)、鋼鐵冶金、船舶工業(yè)、通信網(wǎng)絡(luò)、國防軍工等重要領(lǐng)域，市場占有率處于行業(yè)領(lǐng)先地位。5、士蘭微-國內(nèi)稀缺的IDM模式半導(dǎo)體公司士蘭微是一家專業(yè)從事集成電路以及半導(dǎo)體微電子相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)與銷售的高新技術(shù)企業(yè)。主要分為電源與功率驅(qū)動產(chǎn)品線、MCU 產(chǎn)品線、數(shù)字音視頻產(chǎn)品線、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)品線、射頻與混合信號產(chǎn)品線、分立器件產(chǎn)品線等。目前是國內(nèi)為數(shù)不多的IDM 模式半導(dǎo)體公司。漢威電子是國內(nèi)最大的氣體傳感器及儀表制造商。公司圍繞物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，將感知傳感器、智能終端、通訊技術(shù)、云計算和地理信息等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)緊密結(jié)合，打造漢威云，建立完整的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，結(jié)合環(huán)保治理、節(jié)能技術(shù)，為智慧城市、安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、民生健康提供完善的解決方案。漢威電子堅持“聚焦專業(yè)細(xì)分市場”的發(fā)展戰(zhàn)略，產(chǎn)品和系統(tǒng)解決方案已應(yīng)用于全球近百個國家，建立了以傳感器為核心，覆蓋多門類檢測儀表及行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的整體布局。中航電測儀器股份有限公司是中國航空工業(yè)集團(tuán)公司控股企業(yè)，主營業(yè)務(wù)為研制電阻應(yīng)變計、精密電阻、應(yīng)變式傳感器、稱重儀表和軟件、航空機(jī)載和地面測試系統(tǒng)、機(jī)動車性能及環(huán)保檢測系統(tǒng)、機(jī)動車駕駛員智能化培訓(xùn)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)平臺、車載稱重控制系統(tǒng)、工業(yè)自動化系統(tǒng)、精密機(jī)電控制產(chǎn)品和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等軍民用測量和控制產(chǎn)品及系統(tǒng)解決方案。公司擁有國際水平的設(shè)計能力、高水平的工藝裝備及工藝制造技術(shù)，在國內(nèi)中高端應(yīng)變計和傳感器市場占據(jù)主導(dǎo)地位。
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