MEMS即微機電系統（MicroelectroMechanicalSystems），指利用集成電路制造技術和微加工技術把微結構，把微傳感器、微執(zhí)行器等制造在一塊或者多塊芯片上的微型集成系統。MEMS傳感器具有微型化、集成化、智能化、成本低、效能高、可大批量生產等特點，極大地滿足了市場對傳感器小體積、高性能的要求，正在逐漸取代傳統機械傳感器。
MEMS技術被譽為21世紀具有革命性的高新技術，其發(fā)展與市場需求有著緊密的聯系。
一、物聯網發(fā)展浪潮催生中國MEMS巨大消費市場
MEMS技術是隨著集成電路發(fā)展起來的一門新技術，起源于1947年美國貝爾實驗室晶體管的發(fā)明，直到1987年美國伯克利加州大學發(fā)明了微馬達，引起國際學術界的轟動，人們看到了電路與執(zhí)行部件集成制作的可能性，這是MEMS技術的開端。
MEMS產業(yè)發(fā)展的三次浪潮
第一次發(fā)展浪潮發(fā)生在20世紀80年代末至90年代，汽車電子應用如安全氣囊、制動壓力、輪胎壓力監(jiān)測系統等需求增長，巨大利潤空間驅動歐洲、日本和美國的企業(yè)大量研發(fā)生產MEMS傳感器產品。
第二次發(fā)展浪潮發(fā)生在2007年以后，消費電子產品如手機、移動互聯網設備等要求體積更小且功耗更低的MEMS傳感器產品。
第三次發(fā)展浪潮是物聯網的出現，受益于物聯網產業(yè)的快速發(fā)展，MEMS行業(yè)帶來巨大的發(fā)展紅利。除了智能手機，MEMS傳感器將會在AR/VR、可穿戴等消費電子，智能駕駛、智能工廠、智慧物流、智能家居、環(huán)境監(jiān)測、智慧醫(yī)療等物聯網領域廣泛應用。MEMS是當前移動終端創(chuàng)新的方向，通過對MEMS傳感器產品持續(xù)改進，最終滿足更小、更低能耗、更高性能的需求，才能更加的適用于各種物聯網場合。
如今，隨著物聯網的快速發(fā)展，將對MEMS產業(yè)產生深遠的影響，催生出大量新的產品、新的應用，帶動MEMS產品在日常生活及工業(yè)生產中的普及化，進一步擴大MEMS市場。據麥姆斯咨詢（MEMSConsulting）預計，全球傳感器和執(zhí)行器市場規(guī)模將從2016年的380億美元增長至2021年的660億美元，復合年均增長率為12％。在這一蓬勃發(fā)展的市場中，MEMS處于支柱地位，以114億美元占據2016年全球傳感器和執(zhí)行器市場的30％份額并以14％的復合年均增長率增長，到2021年全球MEMS傳感器市場規(guī)模將達到220億美元。
而中國消耗了全球近二分之一的MEMS器件，是全球最大的MEMS消費市場。近年來，中國MEMS消費電子類產品，如智能手機、平板電腦等產量保持穩(wěn)定增長，帶動加速傳感器、陀螺儀、硅麥克風等MEMS行業(yè)需求的增長，中國已經成為全球MEMS市場發(fā)展最快的地區(qū)。預計2016-2021年中國的MEMS市場年均復合增長率將超過15%，遠高于全球9.6%的增速。
未來，中國必然是MEMS消費市場的主力軍之一。
二、MEMS產業(yè)重心東遷亞太，中國成亞太MEMS發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮膮^(qū)域
MEMS傳感器在經歷浪潮變化的同時，全球電子制造產業(yè)鏈也在加速向亞太地區(qū)轉移，未來，亞太地區(qū)憑借成本等優(yōu)勢，將吸引MEMS產業(yè)重心不斷東遷，亞太地區(qū)的MEMS產業(yè)規(guī)模將持續(xù)增長。
產業(yè)轉移是發(fā)生在不同經濟發(fā)展水平的區(qū)域之間的一種重要的經濟現象，在市場經濟條件下，發(fā)達區(qū)域的部分企業(yè)順應區(qū)域比較優(yōu)勢的變化，通過跨區(qū)域直接投資，把部分產業(yè)的生產轉移到發(fā)展中區(qū)域進行，從而在產業(yè)的空間分布上表現出該產業(yè)由發(fā)達區(qū)域向發(fā)展中區(qū)域轉移的現象。
普遍認為，全球范圍內出現過四次大規(guī)模的制造產業(yè)遷移：從英國遷移至美國，再遷移至日本、德國，繼而遷移至亞洲“四小龍”，直到如今正在遷移至發(fā)展中國家...每一次的產業(yè)遷移過程都帶動了當地科技與經濟飛速的發(fā)展。在這次產業(yè)轉移過程中，中國，及東南亞地區(qū)增長最快。
據Prismark統計，從2006年開始，中國就超過日本成為全球產值最大、增長最快的PCB制造基地，并已成為推動全球PCB行業(yè)發(fā)展的主要增長動力。如今中國已是全球最大的電子產品生產基地。
在此背景下，MEMS產業(yè)也在不斷向東遷移進程中。縱觀全球MEMS傳感器市場，美、日、德一直占據著主導地位，其中，IDM廠商較少，博世、意法半導體等就是這類。大多數MEMS行業(yè)的主要廠商是以Fabless為主，例如樓氏、惠普、佳能等，故MEMS生產制造因為勞動力、地價和市場等優(yōu)勢，開始向亞太地區(qū)遷移。
近年來，亞太地區(qū)（含日本）受到智能手機、平板電腦、可穿戴產品等市場需求持續(xù)增長、且全球電子整機產業(yè)不斷向中國轉移等因素影響，增長速度較快，2017年MEMS市場占比達到46.8%，反超美國、歐洲等區(qū)域。
2017年全球MEMS傳感器行業(yè)各地區(qū)市場占比情況
如今亞太地區(qū)已成為大型投資和業(yè)務擴張機會的全球焦點。而中國是亞太地區(qū)MEMS發(fā)展?jié)摿ψ畲蟆⒃鏊僮羁斓膮^(qū)域。
市場方面，物聯網市場對MEMS產品需求巨大，且中國是全球最為活躍的物聯網應用市場。而消費電子更新加快推動MEMS行業(yè)發(fā)展4G和5G網絡及相應產品的普及不斷拓展智能手機、可穿戴設備及相關消費電子產品的應用深度和廣度。同時，智能音箱、智能電視、智能可穿戴設備等智能硬件新的應用市場也不斷被創(chuàng)造出來，將引領中國MEMS產業(yè)進入下一輪高速增長期。
政策方面，國內傳感器產業(yè)發(fā)展環(huán)境持續(xù)優(yōu)化，推動傳感器市場加速發(fā)展。為促進我國傳感器產業(yè)發(fā)展，邁向中高端水平，2016年9月國家發(fā)展改革委員會和工信部發(fā)布了《智能硬件產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展專項行動（2016-2018年）》；2017年11月工信部發(fā)布了《智能傳感器產業(yè)三年行動指南（2017-2019年）》。隨著“制造強國戰(zhàn)略”、“互聯網+”行動計劃的大力推進，傳感器技術及傳感器產業(yè)的重要性將日益凸顯，可以預見，未來，傳感器技術將是我國科技發(fā)展的重中之重。
技術方面，計算機視覺、傳感器融合等新技術，為MEMS市場注入新活力。目前我國大力推進人工智能發(fā)展領域的邊緣計算、計算機視覺和傳感器融合技術落地應用于各個行業(yè)，支撐創(chuàng)新服務發(fā)展。
三、機遇與挑戰(zhàn)并存，中國MEMS產業(yè)如何突圍？
然而，盡管全球MEMS傳感器產業(yè)向亞洲轉移，但具體到國家來看，美國、日本和德國作為全球MEMS產業(yè)、技術和產品的發(fā)達國家，其行業(yè)發(fā)展水平依舊世界領先。與他們比，我國MEMS產業(yè)關鍵核心技術受制于人，產業(yè)總體上仍處價值鏈中低端，代工制造和加工貿易所占比重較高，產業(yè)政策環(huán)境亟待完善，內需帶動機制也尚未健全。這些問題和矛盾制約了我國MEMS產業(yè)由大變強，產業(yè)遷移帶來機遇的同時，也帶來了挑戰(zhàn)。
首先，我國在MEMS產業(yè)的設計、制造和封裝三個環(huán)節(jié)上，均缺乏對MEMS相關關鍵技術的自主研發(fā)和產業(yè)化能力。
我國尚無一套有自主知識產權的傳感器設計軟件，國產傳感器可靠性也遠不如國外同類產品。MEMS制造能力也更為薄弱，國內具備一定規(guī)模的設計企業(yè)基本選擇國外代工廠，而多數小型設計企業(yè)選擇與科研院所的中試線綁定，這就導致產業(yè)化進程相對緩慢。
特別是國內代工環(huán)節(jié)工藝嚴重制約MEMS產業(yè)發(fā)展。國內缺少MEMS代工經驗或以及純MEMS制造的公司，之前國內的MEMS代工廠一直是科研院所使用4/6英寸的晶圓制造出來的。中國MEMS代工企業(yè)還未積累起足夠的工藝技術儲備和大規(guī)模市場驗證反饋的經驗，加工工藝的一致性、可重復性都不能滿足設計需要，產品的良率和可靠性也無法達到規(guī)模生產要求。代工環(huán)節(jié)薄弱導致好的設計無法迅速產品化并推向市場，極大地制約了中國MEMS產業(yè)的發(fā)展。
其次，國內MEMS傳感器進口率高，國產替代空間巨大，但事實上國內MEMS廠商盈利困難。
國內MEMS市場中高端傳感器進口占比達80%，傳感器芯片進口率達90%，國產替代空間巨大。但是，我國傳感器新品研制落后近10年，產業(yè)化水平落后10-15年。而傳感器技術的研究需要比較長時間的投入，一款傳感器的研發(fā)，要6-8年才能成熟，一般中國企業(yè)都承受不了這么長的周期。再加上產品的價格并不與產品的重要性或者開發(fā)難度成正比，中國MEMS企業(yè)無法在價格戰(zhàn)中獲利。
還有人才嚴重短缺，高端人才與領軍人才缺失問題尤為突出。
傳感器及其產業(yè)的特點之一是技術密集，由于技術密集，也自然要求人才密集。而我國缺乏高端研發(fā)人員和經驗豐富的本土MEMS工程師，導致基礎研究落后。隨著技術商業(yè)化進程的加快，很多技術在市場存活時間很短，而MEMS傳感器需要較長研發(fā)時間，這對MEMS企業(yè)是一個很大的挑戰(zhàn)。雖然經過多年的發(fā)展，國內MEMS傳感器產業(yè)已經積累一批人才，但與國際領先的企業(yè)相比，國內MEMS傳感器產業(yè)高端、專業(yè)人才仍相對稀缺，缺少龍頭企業(yè)帶動和領軍人才的引領作用。
