【導讀】MEMS行業(yè)，作為基于集成電路技術(shù)演化而來(lái)的新興子行業(yè)，這幾年發(fā)展迅速。應用領(lǐng)域也在不斷拓展，成為消費電子、智能汽車(chē)、航空航天、智慧生活、環(huán)境監測等領(lǐng)域的標配。
用MEMS工藝制造的傳感器可以實(shí)現尺寸小型化，隨之帶來(lái)的是高集成度、低功耗、低成本、批量生產(chǎn)等優(yōu)勢，目前約占60%-70%的市場(chǎng)規模，已成為傳感器領(lǐng)域的璀璨明星。
近幾年從市場(chǎng)增速來(lái)看，MEMS傳感器在國內市場(chǎng)幾乎每年超過(guò)20%，即便是疫情爆發(fā)的2020年，其市場(chǎng)增速也達到了23%，是當年國家GDP增速的10倍，權威行業(yè)機構預計，到2023年中國MEMS市場(chǎng)規模將達千億規模。
在我國，中高端MEMS傳感器的受重視程度不亞于芯片和5G。近十年來(lái)，國家和多地政府出臺了多項扶持政策，為國內MEMS行業(yè)的發(fā)展提供了良好的發(fā)展環(huán)境，行業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)體系不斷完善。
目前已有不少企業(yè)在探索前行中嶄露頭角，實(shí)現從0到1的突破，打破國外技術(shù)壟斷。作為國內少有的IDM模式企業(yè)，士蘭微電子（簡(jiǎn)稱(chēng)“士蘭微”）便是其中之一，在產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng )新和目標市場(chǎng)獲得雙贏(yíng)。
日前，感知芯視界對士蘭微MEMS總設計師王敏昌博士進(jìn)行專(zhuān)訪(fǎng)，話(huà)題圍繞產(chǎn)品線(xiàn)實(shí)力、產(chǎn)業(yè)護城河建設、人才創(chuàng )新以及產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展前景等展開(kāi)，探析這個(gè)千億藍海市場(chǎng)的風(fēng)向和機遇。
走IDM路線(xiàn) 競逐千億賽道
MEMS是利用集成電路制造技術(shù)和微機械加工技術(shù)，把微傳感器、微執行器制造在一塊芯片上的微型集成系統，呈現多學(xué)科交叉、產(chǎn)品高度定制化以及工藝技術(shù)門(mén)檻高等特點(diǎn)。
目前，MEMS傳感器行業(yè)公認的商業(yè)模式主要有外購芯片封測模式、垂直分工制造(Fabless)模式和垂直整合制造(IDM)模式三種。
其中，IDM模式除自主設計傳感器外，需配套大量傳感器制造和封裝測試所需設備，資金投入大，屬于重資產(chǎn)企業(yè)。
隨著(zhù)制造技術(shù)和封裝測試技術(shù)的提高，Fabless商業(yè)模式備受青睞。原因在于，Fabless 公司將晶圓制造環(huán)節外包，可以將有限的資源投入到IP、架構、驗證等設計環(huán)節，從而實(shí)現整體的降本和增效。
但由于MEMS制程特殊、產(chǎn)品種類(lèi)繁多及IP等因素考量，諸如德州儀器、意法半導體和博世等企業(yè)仍舊采用IDM模式，并占據MEMS市場(chǎng)的龍頭地位。
士蘭微成立于1997年，起步于芯片設計業(yè)務(wù)，但公司并不認同單純的Fabless模式能構成可持續的競爭力。
“垂直分工是全球半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要模式，但很多產(chǎn)品仍需要IDM的模式來(lái)實(shí)現更好的發(fā)展效果。因為IDM企業(yè)可以有更多、更寬泛的產(chǎn)品覆蓋面積，包括在成本和研發(fā)效率上，有機會(huì )做得更好?！笔刻m微電子董事長(cháng)陳向東曾經(jīng)在媒體采訪(fǎng)中，看好IDM。
圖：杭州5、6、8吋制造基地
2001年起，士蘭微開(kāi)始進(jìn)入硅芯片制造業(yè)務(wù)，不斷將產(chǎn)線(xiàn)從最初的5/6吋升級到8吋和12吋，實(shí)現了芯片設計、制造、封測等環(huán)節的一體化布局，為后來(lái)發(fā)展成為MEMS IDM 供應商奠定了堅實(shí)的基礎。
2010年，士蘭微看準MEMS賽道潛力，開(kāi)始投入大量資金，靠完整的MEMS團隊，對加速度計、地磁傳感器、壓力傳感器等一系列傳感器產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)發(fā)，在6吋、8吋芯片生產(chǎn)線(xiàn)上實(shí)現了批量制造能力，并建立了封測產(chǎn)線(xiàn)，以百余項發(fā)明專(zhuān)利護航，走通了MEMS傳感器的IDM發(fā)展之路。
王敏昌博士認為，“產(chǎn)品底層技術(shù)依賴(lài)自有產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行工藝、材料等一些底層技術(shù)的研究，以及與器件設計的深度磨合，并將這些技術(shù)固化在產(chǎn)線(xiàn)上，這是IDM模式的一大特點(diǎn)。士蘭微始終圍繞這一特點(diǎn)，將其轉化為產(chǎn)品優(yōu)勢?！?/p>
據了解，士蘭微在超20年的產(chǎn)業(yè)深耕中，成功開(kāi)發(fā)了三十多個(gè)傳感器產(chǎn)品，其中加速度計等已大規模導入量產(chǎn)。多項產(chǎn)品和技術(shù)居于國內領(lǐng)先，其中，“單芯片六軸慣性傳感器”具有國際領(lǐng)先水平，擁有41項發(fā)明/實(shí)用新型專(zhuān)利，獲評2019年國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎以及2018年陜西省科學(xué)技術(shù)獎一等獎獎項。
憑借持續的研發(fā)投入和堅持IDM模式所積累的技術(shù)優(yōu)勢，士蘭微的MEMS傳感器業(yè)務(wù)營(yíng)收獲得多年持續增長(cháng)。
感知芯視界梳理士蘭微近3年發(fā)布的財報數據獲悉，2022年，士蘭微MEMS傳感器方面營(yíng)收3.05億元，雖受消費電子市場(chǎng)下行影響，仍同比增長(cháng)15%。2021 年，MEMS 傳感器產(chǎn)品營(yíng)業(yè)收入突破 2.6 億元，較上年增加 80%以 上。2020 年 MEMS 傳感器營(yíng)業(yè)收入突破 1.2 億元，同比增加90%以上。
全系列產(chǎn)品多點(diǎn)開(kāi)花 打開(kāi)新增長(cháng)曲線(xiàn)
查詢(xún)資料獲悉，MEMS的歷史沿革可追溯至20世紀50年代，硅的壓阻效應被發(fā)現后，學(xué)者們開(kāi)始了對硅傳感器的研究，直到20世紀80年代才開(kāi)始真正實(shí)現產(chǎn)業(yè)化應用，迄今為止共經(jīng)歷了3次產(chǎn)業(yè)化浪潮。
第一次是20世紀80年代-90年代，安全氣囊、輪胎壓力檢測系統等汽車(chē)應用促使MEMS傳感器需求激增；第二次是20世紀90年代末-21世紀初，手機、小家電等消費電子的普及帶動(dòng)了產(chǎn)業(yè)發(fā)展；2010年至今，智能產(chǎn)品應用場(chǎng)景的日益豐富，推動(dòng)了MEMS行業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。
隨之帶動(dòng)的是MEMS傳感器的產(chǎn)品種類(lèi)越來(lái)越多，運動(dòng)、壓力、麥克風(fēng)、環(huán)境、光傳感器等不斷推向市場(chǎng)。yole報告分析，在整個(gè)市場(chǎng)中，消費電子、汽車(chē)和醫療成為了MEMS傳感器的三大增長(cháng)引擎。
而在上述領(lǐng)域，士蘭微以IDM模式優(yōu)勢，布局了多系列MEMS傳感器產(chǎn)品，贏(yíng)得了目標市場(chǎng)的認可。
據王敏昌博士介紹，士蘭微的MEMS產(chǎn)品包括壓力傳感器、加速度計、陀螺儀、麥克風(fēng)、溫濕度傳感器、光感類(lèi)傳感器等，其中陀螺儀等產(chǎn)品已在 8 吋線(xiàn)上實(shí)現了批量產(chǎn)出。
據介紹，士蘭微MEMS 傳感器廣泛應用于智能手機、智能手環(huán)和手表、平板電腦、行車(chē)記錄儀、真無(wú)線(xiàn)立體聲耳機等智能設備中。其中，加速度傳感器進(jìn)入國內主要的幾家頭部手機廠(chǎng)商。
未來(lái)，士蘭微也志在更廣袤的應用市場(chǎng)，加快向白電、工業(yè)、汽車(chē)等增量市場(chǎng)拓展，預計其產(chǎn)品出貨量有望獲得進(jìn)一步增長(cháng)。
搶占市場(chǎng)高地，企業(yè)的產(chǎn)品性能得要“出圈”。王敏昌博士著(zhù)重提到，士蘭微在產(chǎn)品功耗降低、性能提升、成本降低這三大性能上下足了功夫。
一方面，士蘭微通過(guò)在MEMS/ASIC設計方面的努力，進(jìn)一步縮小器件尺寸，實(shí)現功耗、性能、成本方面的綜合提升，比如在A(yíng)SIC芯片中增加溫補功能等，顯著(zhù)提高了產(chǎn)品的性能。
另一方面，士蘭微持續深挖底層技術(shù)能力，比如工藝質(zhì)量、材料特性等，通過(guò)夯實(shí)這些底層核心技術(shù)能力，提升產(chǎn)品性能和品質(zhì)，比如通過(guò)優(yōu)化工藝降低材料的應力，已經(jīng)將加速度計的零偏降低了三倍，而且這個(gè)指標還在持續提升。
“除此之外，士蘭微還在制造產(chǎn)線(xiàn)的建設和優(yōu)化方面下功夫，以此來(lái)提升產(chǎn)品品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本?！蓖趺舨┦垦a充道。
緊跟市場(chǎng)需求及時(shí)推出一系列新產(chǎn)品、新技術(shù)是創(chuàng )新實(shí)力的體現。
談及企業(yè)如何保持持續的創(chuàng )新能力時(shí)，王敏昌博士說(shuō)了這樣一句話(huà)：“很多大的技術(shù)創(chuàng )新，往往不是發(fā)生在一個(gè)領(lǐng)域內，而是發(fā)生在多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的交界處，這是MEMS的一大特點(diǎn)?！?/p>
由此，我們得以了解到，士蘭微除了通過(guò)相關(guān)制度保障外，內部也在不斷打造人才創(chuàng )新的良好環(huán)境，鼓勵設計、工藝、封裝等產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)人員自由探討與磨合，讓企業(yè)的內部創(chuàng )新成果水到渠來(lái)。
“給國內產(chǎn)品更多試用、試錯的機會(huì )”
在需求牽引和創(chuàng )新技術(shù)的雙輪驅動(dòng)下，MEMS應用領(lǐng)域也愈加廣泛，產(chǎn)業(yè)規模日漸擴大，本土MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展已成燎原之勢。
據梳理獲悉，深圳、蘇州、北京、上海、武漢、鄭州、無(wú)錫、蚌埠、成都、廈門(mén)等城市正在大力發(fā)展MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)，長(cháng)三角、珠三角、京津、中部等區域已呈產(chǎn)業(yè)集聚之態(tài)。
不過(guò)，我國的MEMS傳感器高端產(chǎn)品幾乎全靠進(jìn)口，80%的芯片依賴(lài)國外。此外，據賽迪顧問(wèn)數據顯示，國內市場(chǎng)依然為國外廠(chǎng)商主導，國內市場(chǎng)前 10 廠(chǎng)商占據的份額中屬于國內廠(chǎng)商不到10%，這是不爭的事實(shí)。那么，在國產(chǎn)替代進(jìn)程的趨勢下，自主可控的國產(chǎn)供應鏈之路該怎么走呢？
王敏昌博士指出，產(chǎn)業(yè)鏈建設和自主可控是大家一直討論的問(wèn)題，本土企業(yè)存在感弱的原因在于，產(chǎn)業(yè)鏈長(cháng)、技術(shù)領(lǐng)域多、底層技術(shù)多都是大挑戰。其次，以往國內對國外核心供應的依賴(lài)性強，國內產(chǎn)品沒(méi)有足夠多的應用機會(huì )。
“這些年國內MEMS產(chǎn)業(yè)變化挺大，主要原因是國外產(chǎn)品的供應問(wèn)題?！蓖趺舨┦空J為，本土傳感器產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化建設要獲得長(cháng)足發(fā)展，一方面國內的廠(chǎng)家要立足自身領(lǐng)域，不急不躁，持續投入，做好做精自身產(chǎn)品。另一方面，產(chǎn)業(yè)鏈上下游之間要互相扶持，給國內產(chǎn)品更多的試用、試錯的機會(huì )。
來(lái)源：感知芯視界
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