MEMS是Micro Electro Mechanical System的縮寫(xiě)，簡(jiǎn)稱(chēng)微機電系統，是按功能要求在芯片上把微電路和微機械集成于一體的系統。MEMS基于光刻、腐蝕等傳統半導體技術(shù)，融入超精密機械加工，并結合力學(xué)、化學(xué)、光學(xué)等學(xué)科知識和技術(shù)基礎，使得一個(gè)毫米或微米級的MEMS具備精確而完整的機械、化學(xué)、光學(xué)等特性結構。MEMS產(chǎn)品主要可以分為MEMS傳感器和MEMS執行器，其中傳感器是用于探測和檢測物理、化學(xué)、生物等現象和信號的器件，而執行器是用于實(shí)現機械運動(dòng)、力和扭矩等行為的器件。
圖1 MEMS傳感器及局部顯微放大
資料來(lái)源：Vesper圖2 MEMS傳感器工作原理
資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院圖3 MEMS傳感器分類(lèi)
資料來(lái)源：賽迪顧問(wèn)
MEMS傳感器是采用微電子和微機械技工技術(shù)工藝制造出來(lái)的微型傳感器，種類(lèi)繁多，是使用最廣泛的MEMS產(chǎn)品，通過(guò)微傳感元件和傳輸單元把輸入的信號轉換并導出另一種可監測信號。與傳統工藝制造的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現智能化的特點(diǎn)。
MEMS傳感器應用領(lǐng)域廣泛
作為獲取信息和實(shí)現交互的關(guān)鍵器件，MEMS對機械系統的微型化起著(zhù)重要的推動(dòng)作用。MEMS傳感器已在汽車(chē)電子、消費電子、航空航天、生物醫學(xué)、工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。消費電子和汽車(chē)為目前MEMS最主要的應用領(lǐng)域。從2019年全球MEMS市場(chǎng)結構來(lái)看，消費電子為主要應用領(lǐng)域，占比接近60%；汽車(chē)為第二大應用領(lǐng)域，占比約19%。從2019年中國MEMS市場(chǎng)結構來(lái)看，網(wǎng)絡(luò )與通信、計算機、消費電子合計占比50%，汽車(chē)領(lǐng)域占比29%。隨著(zhù)新能源車(chē)滲透率進(jìn)一步提升與物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在2019年，網(wǎng)絡(luò )與通信、汽車(chē)電子占據MEMS市場(chǎng)應用半數以上的份額，隨著(zhù)5G、智能網(wǎng)聯(lián)的落地，MEMS的滲透率將繼續提升，上述領(lǐng)域的市場(chǎng)空間有望進(jìn)一步打開(kāi)。
圖4 2019年全球MEMS市場(chǎng)結構
資料來(lái)源：Yole Development，國泰君安證券研究圖5 2019年中國MEMS市場(chǎng)結構
資料來(lái)源：Yole Development，國泰君安證券研究
MEMS傳感器發(fā)展歷程
第一階段是從1990年到2000年，汽車(chē)的電子設備以及應用逐漸增多推動(dòng)MEMS傳感器應用落地，例如：安全氣囊、制動(dòng)壓力、輪胎壓力監測系統等。對這些需求的增長(cháng)，使得歐洲、日本和美國的企業(yè)開(kāi)始研發(fā)并且大量生產(chǎn)汽車(chē)周邊所用的MEMS傳感器產(chǎn)品；
第二階段是從2000年到2010年，驅動(dòng)力為消費電子的快速發(fā)展。消費電子產(chǎn)品如手機、平板電腦、筆記本電腦等要求MEMS傳感器產(chǎn)品有更小的體積和更低的能耗表現；
第三階段是從2010年到2020年，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，使得MEMS傳感器行業(yè)擁有了巨大的發(fā)展空間。除了智能手機、平板電腦等消費電子之外，MEMS傳感器將會(huì )在A(yíng)R/VR、智能手表、智能駕駛、智慧物流、智慧醫療等領(lǐng)域廣泛應用。
第四階段是從2020年起，隨著(zhù)自動(dòng)駕駛、5G發(fā)展以及物聯(lián)網(wǎng)普及，MEMS的發(fā)展空間被進(jìn)一步拓展，通過(guò)提高M(jìn)EMS傳感器產(chǎn)品各項性能，以滿(mǎn)足更小、更低能耗、更高性能的需求。
圖6 MEMS傳感器的發(fā)展階段
資料來(lái)源：愛(ài)集微，國泰君安證券研究
行業(yè)剛剛步入成長(cháng)期
從市場(chǎng)規模來(lái)看，據Yole統計及預測，2019年全球MEMS市場(chǎng)規模為115億美元，COVID-19導致2020年市場(chǎng)增速放緩，從2021年起市場(chǎng)將恢復增長(cháng)，預計到2025年市場(chǎng)將達到近177億美元，2019-2025年的復合年增長(cháng)率為7.4％。在中國消費電子、汽車(chē)電子以及工業(yè)快速發(fā)展的背景下，中國是過(guò)去5年MEMS市場(chǎng)規模增長(cháng)最快的國家，也是全球最大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)國。手機以及平板對MEMS產(chǎn)品需求非常大，中國的手機出貨量為全球第一，手機產(chǎn)業(yè)所需的光傳感器、運動(dòng)傳感器等MEMS傳感器供應商已經(jīng)將中國視為最重要的市場(chǎng)。根據賽迪智庫的統計，2019年中國市場(chǎng)規模約600億元，占全球市場(chǎng)比例約54%；國內市場(chǎng)增速持續高于全球，預計2022年中國MEMS市場(chǎng)規模將超過(guò)1000億元人民幣。
圖7 全球MEMS市場(chǎng)規模增速加快
資料來(lái)源：Yole Development，賽迪顧問(wèn)，國泰君安證券研究圖8 中國是過(guò)去5年MEMS市場(chǎng)規模增長(cháng)最快的國家
資料來(lái)源：賽迪顧問(wèn)，國泰君安證券研究
從產(chǎn)品結構上看，目前全球排名前五的MEMS傳感器細分領(lǐng)域為射頻、壓力、麥克風(fēng)、加速計和陀螺儀，占比接近65%；中國市場(chǎng)的這一排序為射頻、壓力、麥克風(fēng)、慣性和加速度計，與全球市場(chǎng)相似。根據Yole預測，2024年市場(chǎng)規模在10億美元以上的MEMS傳感器細分領(lǐng)域包括射頻、慣性組合、超聲指紋、壓力、麥克風(fēng)和噴墨打印。
圖9 2019年全球MEMS市場(chǎng)結構（按器件類(lèi)型）
資料來(lái)源：Yole Development，國泰君安證券研究圖10 2018-2024年MEMS產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規模與復合增速
資料來(lái)源：Yole Development，國泰君安證券研究圖11 不同領(lǐng)域MEMS市場(chǎng)規模及預測（億美元）
資料來(lái)源：Yole Development，國泰君安證券研究
從應用終端來(lái)看，根據Yole的預測，在物聯(lián)網(wǎng)和手機5G換機的驅動(dòng)下，全球消費級MEMS市場(chǎng)規模有望從2019年的68.7億美元增長(cháng)至2025年的111.4億美元；在智能汽車(chē)滲透率提升的帶動(dòng)下，汽車(chē)MEMS市場(chǎng)規模有望從2019年的21.8億美元增長(cháng)至2025年的26億美元，期間的CAGR為3%。另外，工業(yè)、醫療、通信、國防、航空領(lǐng)域的市場(chǎng)需求也在提升。
從技術(shù)成熟度角度來(lái)看，國內MEMS技術(shù)發(fā)展目前尚處于起步階段。在產(chǎn)品研發(fā)方面，我國雖然申請專(zhuān)利數量在世界上排名第三，但是專(zhuān)利質(zhì)量較差，核心專(zhuān)利較少；而且，申請專(zhuān)利的單位主要以高校和研究所為主，產(chǎn)業(yè)化程度低，仍需要成果轉化。在封裝制造方面，國內缺少代工經(jīng)驗，國內代工企業(yè)制造出來(lái)的MEMS傳感器可靠性和良品率不能完全達到規?；a(chǎn)的要求，距離市場(chǎng)應用仍有一定差距。在企業(yè)規模方面，國內大部分企業(yè)為中小型企業(yè)，資金不足、吸引人才能力差，導致科研能力較弱，且與高校和研究所合作的通道難以打開(kāi)。
從經(jīng)營(yíng)規模和利潤水平來(lái)看，國內半導體企業(yè)和國外龍頭企業(yè)仍然有明顯的差距。國際龍頭公司博通于2019年實(shí)現營(yíng)業(yè)收入225.97億美元，對應銷(xiāo)售毛利率為55.2%。意法半導體公司2019年營(yíng)業(yè)收入154.16億美元，毛利率為38.7%；德州儀器2019年營(yíng)業(yè)收入143.83億美元，近幾年毛利率一直為50%多，甚至60%以上。反觀(guān)國內企業(yè)，國內排名第一的企業(yè)歌爾股份2019年營(yíng)業(yè)收入大概50.68億美元，毛利率僅為15.43%。國內企業(yè)與國外巨頭對比，營(yíng)收規模和盈利能力仍有較大差距。
圖12 部分MEMS上市公司歷史毛利率（%）
資料來(lái)源：Wind，國泰君安證券研究
從競爭者數量來(lái)看，由于MEMS傳感器類(lèi)型較多，生產(chǎn)廠(chǎng)商眾多。2019年中國MEMS市場(chǎng)主要以外國廠(chǎng)商為主，博通和博世并駕齊驅?zhuān)渌饕偁幷甙ㄒ夥ò雽w、德州儀器、Qorvo等。美國廠(chǎng)商占比超過(guò)半數，歐美、日本廠(chǎng)商在MEMS主要的芯片和微機電制造領(lǐng)域相對發(fā)達。國內的競爭者也有不俗表現，歌爾股份在2019年首次躋身全球MEMS廠(chǎng)商前十，瑞聲科技排名22；代工廠(chǎng)領(lǐng)域，賽微電子控股公司Silex排名第一?？傮w來(lái)看，國際競爭者優(yōu)勢明顯，但國內企業(yè)新秀在加速追趕。
圖13 國內MEMS傳感器行業(yè)剛剛步入成長(cháng)期
資料來(lái)源：國泰君安證券研究
綜上對市場(chǎng)規模、技術(shù)成熟度、企業(yè)經(jīng)營(yíng)狀況、競爭者數量等方面的分析，我們判斷，國內MEMS傳感器行業(yè)的國產(chǎn)替代尚處于成長(cháng)初期，MEMS國產(chǎn)企業(yè)正在加快追趕行業(yè)巨頭。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、智能汽車(chē)、5G技術(shù)的發(fā)展，國內MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)將保持繼續增長(cháng)，國產(chǎn)替代步伐有望加速。
國產(chǎn)MEMS廠(chǎng)商發(fā)展空間大
1.國家政策大力支持MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展
MEMS傳感器在現代化科技，例如物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、智能物流等方面起著(zhù)非常重要的作用。中國是全球MEMS傳感器最大的市場(chǎng)，中國MEMS傳感器市場(chǎng)不管是從規模還是重要程度都是值得關(guān)注的一個(gè)市場(chǎng)。國家傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境持續優(yōu)化，隨著(zhù)制造強國戰略、互聯(lián)網(wǎng)+行動(dòng)計劃的大力推進(jìn)，傳感器技術(shù)及傳感器產(chǎn)業(yè)的重要性將日益凸顯，可以預見(jiàn)，未來(lái)傳感器技術(shù)將是我國科技發(fā)展的重中之重。
表1 國家發(fā)布的部分MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)政策
資料來(lái)源：國務(wù)院，國家發(fā)改委，工業(yè)和信息化部，國泰君安證券研究
2.下游市場(chǎng)的需求促進(jìn)MEMS產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)持續增長(cháng)
消費電子領(lǐng)域是MEMS的第一大市場(chǎng)，主要得益于智能手機、可穿戴設備和智能家居等領(lǐng)域市場(chǎng)的日益增長(cháng)。中國作為全球最大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)基地，消耗了全球近一半的MEMS器件。中國MEMS消費電子類(lèi)產(chǎn)品，例如智能手機、平板電腦等銷(xiāo)量的持續增長(cháng)，帶動(dòng)了加速傳感器、麥克風(fēng)等MEMS行業(yè)的增長(cháng)。此外，隨著(zhù)智能駕駛和新能源汽車(chē)的發(fā)展，汽車(chē)電子領(lǐng)域MEMS市場(chǎng)快速增長(cháng)，2019年市場(chǎng)份額達到17.8%，位居第二。
政府大力支持5G領(lǐng)域，中國已經(jīng)形成了充滿(mǎn)活力的5G產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)。投資者對5G市場(chǎng)充滿(mǎn)信心和希望，為5G的推廣應用提供了廣闊的發(fā)展空間。5G是萬(wàn)物互聯(lián)的基礎，也推動(dòng)萬(wàn)物互聯(lián)加速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)成為所有行業(yè)期待的下一個(gè)風(fēng)口，全球物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。中國物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)增速領(lǐng)先全球，成為全球最活躍的物聯(lián)網(wǎng)應用市場(chǎng)，賽迪顧問(wèn)預測，中國5G市場(chǎng)將持續高速增長(cháng)。
圖14 中國2020-2025年中國5G投資預測
資料來(lái)源：賽迪顧問(wèn)，國泰君安證券研究
在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，市場(chǎng)正推動(dòng)著(zhù)MEMS傳感器市場(chǎng)高速發(fā)展。MEMS傳感器在連接模擬與數字世界的過(guò)程中扮演著(zhù)關(guān)鍵角色，其對周?chē)h(huán)境的感知和數據采集讓我們對各種設備和系統的正常運行有客觀(guān)而全面的了解。據全球移動(dòng)通信系統協(xié)會(huì )GSMA統計，全球物聯(lián)網(wǎng)設備數量已從2010年的20億臺，增長(cháng)到2019年的120億臺，未來(lái)受益于5G商用化和Wi-Fi6的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)潛力巨大。GSMA預測，到2025年全球物聯(lián)網(wǎng)設備將達到246億臺，2019到2025年將保持12.7%的復合增長(cháng)率。
圖15 物聯(lián)網(wǎng)設備數快速增長(cháng)（單位：十億）
資料來(lái)源：GSMA，國泰君安證券研究
在醫療領(lǐng)域，COVID-19給整個(gè)世界帶來(lái)了巨大的災難，但是這使得醫療MEMS傳感器市場(chǎng)大幅增長(cháng)。不管是電子體溫計，還是診斷設備，或者是呼吸機，這些醫療設備都脫離不了MEMS傳感器，使得這些領(lǐng)域的市場(chǎng)規模飛速增長(cháng)。Yole預測，醫療MEMS市場(chǎng)2020年會(huì )有10.6%的增長(cháng)。此外，疫情增強了人們對于健康的重視程度，加速了醫療消費市場(chǎng)的發(fā)展，時(shí)時(shí)監控身體指標的可穿戴醫療設備也迅速發(fā)展起來(lái)。由于疫情防控的原因，無(wú)接觸服務(wù)、機器人配送、機器人加工廠(chǎng)等需求的激增，間接地促進(jìn)了MEMS產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。此外，人們對于自動(dòng)化的習慣養成，導致即使疫情在未來(lái)的某一天結束，人們仍然依賴(lài)于基于MEMS的無(wú)人化、自動(dòng)化服務(wù)，所以產(chǎn)業(yè)并不會(huì )縮水，而是會(huì )繼續保持增長(cháng)。
3. 國產(chǎn)MEMS傳感器企業(yè)發(fā)展面臨一定技術(shù)挑戰
中國MEMS產(chǎn)業(yè)起步并不比國外晚很多，從設計、制造和封裝三個(gè)環(huán)節來(lái)看，現有的技術(shù)條件已初步形成MEMS設計、加工、封裝、測試的一條龍體系，為保證我國MEMS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了較好的平臺。但是，由于歷史原因造成的條塊分割、力量分散，再加上投入嚴重不足，盡管已有不少成果，但在質(zhì)量、性能價(jià)格比及商品化等方面與國外差距還是很大。MEMS的技術(shù)研發(fā)需要比較長(cháng)時(shí)間的投入，一款傳感器的研發(fā)一般需6-8年，加之測試、導入產(chǎn)業(yè)鏈的時(shí)間，一般需要接近二十年。再加上產(chǎn)品的價(jià)格并不與產(chǎn)品的重要性或者開(kāi)發(fā)難度成正比，導致中國MEMS企業(yè)無(wú)法在價(jià)格戰中獲利。因此，中國企業(yè)需要提升產(chǎn)業(yè)鏈配套能力并強化上下游合作，同時(shí)積極探索新材料、集成技術(shù)在MEMS器件上的突破，探索新的市場(chǎng)機會(huì )。
上游的研發(fā)設計集中在高校、科研院所和研發(fā)中試平臺。MEMS技術(shù)涉及到微電子、機械、材料、化學(xué)、物理等諸多領(lǐng)域，學(xué)科交叉程度很高，研究難度較大，設計周期長(cháng)，往往需要數年才能夠量產(chǎn)。目前企業(yè)具備一定創(chuàng )新能力，但業(yè)務(wù)重合度高，產(chǎn)品定位中低端，行業(yè)整體營(yíng)收規模偏小。MEMS設計屬于產(chǎn)業(yè)鏈高附加值環(huán)節，國內企業(yè)產(chǎn)品以力學(xué)傳感器為主，在市場(chǎng)中處于中低端水平。
中游的生產(chǎn)制造中，MEMS的基礎材料屬性，例如結構機械特性、材質(zhì)化學(xué)特性，是決定產(chǎn)品性能的根本因素。因此，MEMS器件依賴(lài)各種工藝和變量，一種MEMS產(chǎn)品往往對應一種工藝流水線(xiàn)，研發(fā)團隊一般需要多年的改進(jìn)和測試才能商品化。MEMS代工可分為中試線(xiàn)、IC代工和MEMS專(zhuān)業(yè)代工三種。中試線(xiàn)多以高校及科研院所為主體，作為產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)研發(fā)平臺，不以盈利為目的，產(chǎn)能有限。IC代工廠(chǎng)MEMS業(yè)務(wù)處于起步階段，能力較為薄弱，國內具備一定規模的設計企業(yè)基本選擇國外代工廠(chǎng)。專(zhuān)業(yè)代工方面逐漸從收購走向自建，比如：2015年底，國內廠(chǎng)商耐威科技收購瑞典MEMS代工廠(chǎng)Silex Microsystems，從而一舉掌握全球領(lǐng)先的MEMS代工技術(shù)；2019年，罕王微電子、西安勵德微系統等一批企業(yè)相繼落地MEMS產(chǎn)線(xiàn)，進(jìn)入專(zhuān)業(yè)MEMS代工領(lǐng)域。
封裝技術(shù)大多來(lái)自集成電路封裝技術(shù)，但是MEMS產(chǎn)品更為豐富，所以技術(shù)更復雜、困難，導致封裝技術(shù)成為各大外包半導體封裝測試廠(chǎng)爭取領(lǐng)先的領(lǐng)域。封裝制造過(guò)程中，由于中國起步較晚，和美國、日本、德國等制造強國的制造能力和精度相比還是有一定的差距，制作出來(lái)的MEMS傳感器在壽命和精度上較差且質(zhì)量層次不齊，產(chǎn)品競爭力較低。雖然國內MEMS代工落后于國際大廠(chǎng)，但封裝測試技術(shù)起步較早，取得了不錯的成績(jì)，已具備國際競爭力。其中，以MEMS麥克風(fēng)為主要產(chǎn)品的歌爾股份和瑞聲科技，由于商業(yè)模式為購買(mǎi)國外設計廠(chǎng)商的MEMS產(chǎn)品IP，委托代工制造后自己完成產(chǎn)品的封裝測試及銷(xiāo)售，因而存在一定的溢價(jià)空間，現躋身全球MEMS TOP30的陣營(yíng)。
下游的應用產(chǎn)業(yè)中，消費電子是第一大市場(chǎng)，主要是近些年智能手機、可穿戴設備等市場(chǎng)的快速增長(cháng)，國產(chǎn)智能設備廠(chǎng)商比如華為、小米、vivo等迅速發(fā)展。其次是汽車(chē)電子，汽車(chē)智能化要求高精度的傳感設備，下游的國內汽車(chē)廠(chǎng)商如比亞迪、蔚來(lái)、小鵬也發(fā)展得如火如荼。此外，還有醫療設備、工業(yè)4.0、物聯(lián)網(wǎng)等也是發(fā)展較快的下游應用產(chǎn)業(yè)。國內產(chǎn)業(yè)鏈下游需求企業(yè)快速發(fā)展，勢頭良好，但是核心技術(shù)仍然需要國外支持，自主研發(fā)能力相對較差，企業(yè)已經(jīng)意識到自主創(chuàng )新能力的重要性并持續發(fā)力。
4.流向MEMS產(chǎn)業(yè)的資本大幅增多
由于MEMS產(chǎn)業(yè)是新時(shí)代科技發(fā)展的基礎，而且政策扶持力度較大，中國的MEMS行業(yè)投融資案例不管是從數量，還是從金額角度來(lái)看，都逐年增加。從金額來(lái)看，2019年投資金額是2018年的2倍左右，雖然一級市場(chǎng)投資整體遇冷，但MEMS產(chǎn)業(yè)的投資熱度有增無(wú)減。
從細分領(lǐng)域來(lái)看，MEMS+AI、射頻MEMS、光電MEMS、生物MEMS這四個(gè)領(lǐng)域的投資案例數量和金額都是最多的。投資數量和金額的大幅上升，表明資本市場(chǎng)對于MEMS產(chǎn)業(yè)的關(guān)注度正在上升。從地域分布來(lái)看，北京、廣東、上海、浙江和江蘇的投資案例數量居首。
圖16 2017-2019年中國MEMS行業(yè)投融資情況
資料來(lái)源：賽迪顧問(wèn)，國泰君安證券研究圖17 2019年中國MEMS行業(yè)細分領(lǐng)域投融資金額情況
資料來(lái)源：賽迪顧問(wèn)，國泰君安證券研究
中國設計和代工有待加強，封測具備競爭力
類(lèi)似于集成電路行業(yè)，MEMS產(chǎn)業(yè)鏈主要涉及設計研發(fā)、生產(chǎn)制造、封裝測試、系統應用四大環(huán)節。MEMS產(chǎn)業(yè)鏈的上游包括MEMS器件設計、材料和生產(chǎn)設備的研發(fā)和供應，中游包括MEMS器件的制造加工和封裝測試、下游使用MEMS產(chǎn)品集成終端電子產(chǎn)品。
上游芯片設計企業(yè)專(zhuān)注于MEMS芯片及其產(chǎn)品結構的設計，完成設計后交由第三方晶圓廠(chǎng)生產(chǎn)制造出MEMS芯片，經(jīng)過(guò)封裝測試后實(shí)現向消費電子、汽車(chē)、醫療和工控等應用領(lǐng)域客戶(hù)的出貨。目前，國內公司MEMS涉及制程主要在0.25-1微米區間，制程并非產(chǎn)業(yè)鏈的制約因素，功能與結構相對而言更為重要。
圖18 MEMS產(chǎn)業(yè)鏈
資料來(lái)源：國泰君安證券研究
中游生產(chǎn)環(huán)節主要有Fabless和IDM兩種模式。Fabless模式是目前主流的生產(chǎn)模式，是以設計為主的垂直分工模式，企業(yè)主要負責MEMS產(chǎn)品的設計與銷(xiāo)售，將生產(chǎn)、測試、封裝等環(huán)節外包，典型的企業(yè)有樓氏、HP、佳能等；IDM模式是集成器件制造模式，也是目前國際大廠(chǎng)主要的商業(yè)模式，典型的IDM廠(chǎng)商有Bosch（博世）、三星、TI（德州儀器）、東芝、ST（意法半導體）等。
圖19：MEMS產(chǎn)業(yè)鏈下游發(fā)展情況
資料來(lái)源：Yole Development，國泰君安證券研究
下游廠(chǎng)商企業(yè)主要可以歸為兩類(lèi)：一是提供解決方案的廠(chǎng)商，根據下游的需求提供靈活定制支持的產(chǎn)品，再銷(xiāo)售給終端廠(chǎng)商通過(guò)簡(jiǎn)單的軟件調試即可使用；二是提供終端產(chǎn)品的廠(chǎng)商，一般是專(zhuān)注于特定領(lǐng)域，但研發(fā)成本較高、研發(fā)周期較長(cháng)。第一類(lèi)廠(chǎng)商更符合大眾消費市場(chǎng)的產(chǎn)品，第二類(lèi)產(chǎn)商更適合專(zhuān)用領(lǐng)域的產(chǎn)品。
圖20 2019年中國MEMS市場(chǎng)應用結構（%）
資料來(lái)源：賽迪顧問(wèn)，國泰君安證券研究
國內MEMS傳感器企業(yè)發(fā)展機遇與挑戰并存
1.供應商議價(jià)能力一般
MEMS上游供應商主要提供原材料，主要是硅基材料。MEMS采用的材料與傳統半導體的材料基本一致，供應市場(chǎng)已經(jīng)成熟，競爭較為激烈，形成了買(mǎi)方市場(chǎng)。MEMS傳感器供應商面對大型代工廠(chǎng)客戶(hù)和代工廠(chǎng)客戶(hù)群時(shí)，這些代工廠(chǎng)廠(chǎng)商依靠強大的市場(chǎng)影響力，要求供應商提供價(jià)格較低的原材料。但近兩年，受到原材料提價(jià)以及晶圓生產(chǎn)能力的限制，MEMS的晶圓環(huán)節受制，常規的6英寸、8英寸產(chǎn)品普遍缺貨，供應商議價(jià)能力水漲船高?？梢?jiàn)，供應商議價(jià)能力受到市場(chǎng)供應的影響較大。
2.購買(mǎi)者議價(jià)能力偏高
MEMS企業(yè)加大科研力度，提高各自的核心競爭能力，使得技術(shù)飛速發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，降價(jià)速度提高。物聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展再加上消費電子市場(chǎng)更新?lián)Q代加快，使得許多企業(yè)加入市場(chǎng)，競爭逐漸激烈。這使得終端消費市場(chǎng)價(jià)格逐漸降低，生產(chǎn)商、研發(fā)商都要降低售價(jià)；同時(shí)終端消費市場(chǎng)的擴大提高了終端銷(xiāo)售商的體量，提高了購買(mǎi)者的議價(jià)能力。另外，由于國內企業(yè)大多擅長(cháng)的為中低端產(chǎn)品，也面臨競爭者眾多的格局，需要通過(guò)價(jià)格戰來(lái)保證市場(chǎng)份額?？梢?jiàn)，購買(mǎi)者議價(jià)能力偏高。
3.新進(jìn)入者在現存領(lǐng)域難以參與競爭
MEMS傳感器行業(yè)壁壘較高。首先是資金壁壘，由于產(chǎn)品有著(zhù)非標準化的特點(diǎn)，MEMS企業(yè)無(wú)法僅僅通過(guò)單一工藝支持某種產(chǎn)品，除了都使用硅材料之外，沒(méi)有通用的基礎元件，意味著(zhù)每一種MEMS產(chǎn)品都需要有不同的工藝流程。而一個(gè)企業(yè)往往需要同時(shí)對多個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行設計研發(fā)、試加工制造、質(zhì)量測試等步驟，存在大規模資金投入。其次是技術(shù)壁壘，MEMS的設計需要多學(xué)科領(lǐng)域交叉，設計難度大。加工過(guò)程中，每一類(lèi)產(chǎn)品都需要不同的加工工藝，每一項工藝都需要工藝開(kāi)發(fā)和優(yōu)化的步驟，同時(shí)由于新進(jìn)入企業(yè)的經(jīng)驗不足，難以滿(mǎn)足加工的精度和質(zhì)量，加工難度較大。最后是人才壁壘，新進(jìn)企業(yè)由于知名度較小，吸引人才能力較弱，致使創(chuàng )新能力和核心競爭力難以超越現存企業(yè)。但是隨著(zhù)新技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)、細分市場(chǎng)以及應用的開(kāi)辟，這些領(lǐng)域由于所有企業(yè)起步差距不大，給了一些新進(jìn)入企業(yè)發(fā)展機會(huì )。
4.現有競爭者的競爭程度激烈
目前，美國企業(yè)占據了一半國內MEMS市場(chǎng)份額，再加上歐洲和日本的企業(yè)，國外企業(yè)博通、博世、意法半導體、德州儀器等占據了國內絕大部分市場(chǎng)。從主要的上市企業(yè)來(lái)看，國內企業(yè)中年過(guò)百億營(yíng)收的傳感器企業(yè)僅有2家，這與國內傳感器企業(yè)發(fā)力晚、競爭大有關(guān)聯(lián)。我國國內供給能力不足，特別是高端產(chǎn)品幾乎全靠進(jìn)口補給，80%的芯片依賴(lài)國外；剩余的份額也只集中在幾家上市公司手中，如歌爾聲學(xué)、水晶光電、漢威電子、士蘭微和金龍機電等5家公司占領(lǐng)國內MEMS市場(chǎng)的40%以上；國內MEMS企業(yè)中70%的是中小企業(yè)，產(chǎn)品主要集中在中低端?？傮w而言，我國企業(yè)目前的現狀為中低端產(chǎn)品競爭激烈，而在高端產(chǎn)品競爭中沒(méi)有競爭力。
5.目前基本沒(méi)有替代品威脅
MEMS傳感器就是傳統傳感器的替代品，相比傳統傳感器有以下優(yōu)勢：微型化、重量輕、耗能低。MEMS器件體積小，一般單個(gè)MEMS傳感器的尺寸以毫米甚至微米為計量單位。同時(shí)，微型化以后的機械部件具有慣性小、諧振頻率高、響應時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。
此外，MEMS傳感器更適合批量生產(chǎn)，批量生產(chǎn)可大大降低單個(gè)MEMS的生產(chǎn)成本。加工集成化，單顆MEMS往往在封裝機械傳感器的同時(shí)，還會(huì )集成其他芯片，方便控制MEMS芯片。智能式傳感器具有信息處理功能，通過(guò)軟件可修正各種誤差，大大提高了傳感器精度，提高了傳感器的可靠性，改善整個(gè)系統的抗干擾件能。在相同精度的需求下，多功能智能式傳感器與單一功能的普通傳感器相比，性?xún)r(jià)比明顯提高，且多功能智能式傳感器可以實(shí)現多傳感器測量多個(gè)綜合參數。綜合以上優(yōu)點(diǎn)，MEMS傳感器的替代品威脅非常小。
競爭格局及KSF分析
1.MEMS競爭格局較為分散
MEMS產(chǎn)業(yè)曾是美國、歐盟、日本三分天下之勢，且各有千秋。美國以軍促民，發(fā)揮軍政產(chǎn)學(xué)研協(xié)同效應，在MEMS技術(shù)綜合實(shí)力方面具有領(lǐng)先優(yōu)勢；日本則在汽車(chē)電子用MEMS、機器人用MEMS等方向能力突出，在全球前10名MEMS巨頭中，日本的數量常年與美國一致，但企業(yè)規模略遜于美國；歐盟在汽車(chē)電子用MEMS、消費電子用MEMS占有重要的市場(chǎng)份額，擁有超過(guò)100家的MEMS芯片研發(fā)和生產(chǎn)機構。
中國MEMS市場(chǎng)長(cháng)期以國外廠(chǎng)商為主，其在MEMS技術(shù)中各環(huán)節均較為成熟，在使用壽命和產(chǎn)品精度上優(yōu)勢明顯。2019年，中國MEMS市場(chǎng)廠(chǎng)商前十名為博通、博世、意法半導體、德州儀器、QORVO、惠普、樓氏、恩智浦、歌爾和TDK，其中美國公司占比達到54%。中國企業(yè)歌爾擠入前十，且2019年MEMS收入同比增長(cháng)達36%，遠超同行業(yè)其他頭部公司；瑞聲科技排名第22位，收入同比增長(cháng)11%，同樣高于行業(yè)整體水平。
圖21 2019年中國MEMS市場(chǎng)廠(chǎng)商結構
資料來(lái)源：賽迪顧問(wèn)，國泰君安證券研究
目前，國內MEMS傳感器廠(chǎng)商整體規模不大。除歌爾與瑞聲年營(yíng)收在1億美元以上，美新半導體、美泰科技、芯奧微等本土MEMS傳感器廠(chǎng)商年營(yíng)收均在6000萬(wàn)美元以下，整體規模較小。另外，國內廠(chǎng)商經(jīng)營(yíng)產(chǎn)品種類(lèi)較為單一，產(chǎn)品線(xiàn)多數為一條，多為元器件供應商，解決方案供應能力較差。而國際巨頭Invensense、英飛凌等國外廠(chǎng)商擁有2到3條產(chǎn)品線(xiàn)，博世、電裝、意法半導體等MEMS產(chǎn)品線(xiàn)超過(guò)4條且具備一體化解決方案供給能力。相比之下，小供應商很難在較短時(shí)間內實(shí)現大批量生產(chǎn)制造，因此排名靠前的大供應商市場(chǎng)份額相對穩定，市場(chǎng)集中度較高。
2.國內企業(yè)KSF分析
首先，企業(yè)的研發(fā)能力是國產(chǎn)替代突破的核心。目前，國內MEMS的研發(fā)多在于研究所和高校，企業(yè)研發(fā)能力相對較差，而MEMS產(chǎn)業(yè)作為新科技的基礎，有突破性的新產(chǎn)品或者進(jìn)步巨大的改進(jìn)是其在市場(chǎng)中站穩腳的重要途徑，所以創(chuàng )新型和有自己核心競爭力的企業(yè)是值得被關(guān)注的。例如，歌爾股份是微麥克風(fēng)領(lǐng)域的前列企業(yè)；蘇州固锝子公司的加速傳感器在國內銷(xiāo)量排名第一；漢威電子的子公司煒盛科技的氣體傳感器取得了階段性成果，可適用于氣體檢測產(chǎn)品、智能穿戴設備等。
其次，企業(yè)能夠與下游廠(chǎng)商穩定合作是產(chǎn)品不斷迭代的關(guān)鍵。國內需求巨大，國內優(yōu)秀廠(chǎng)商與國內大型企業(yè)合作有先天優(yōu)勢，但國內廠(chǎng)商基本以Fabless形式為主，相較于IDM企業(yè)，供應鏈以及銷(xiāo)售鏈不完善，沒(méi)有穩定的上、下游廠(chǎng)商是一大問(wèn)題，所以產(chǎn)業(yè)鏈完整、和大型下游企業(yè)有穩定合作的企業(yè)，以及存續時(shí)間較長(cháng)、體系完整的企業(yè)也值得被關(guān)注。此外，芯片設計和供應能力是MEMS傳感器應對技術(shù)迭代和革新的根本，故而國內專(zhuān)注于MEMS領(lǐng)域研發(fā)設計的半導體廠(chǎng)商擁有廣闊的進(jìn)口替代和創(chuàng )新的市場(chǎng)機會(huì )。
最后，企業(yè)有強大的資本背書(shū)亦是快速發(fā)展的動(dòng)力之一。由于MEMS企業(yè)初期發(fā)展投入大、盈利難度大，發(fā)展所需的資金、人才等資源較多，有大企業(yè)支持或者較強投資背景的企業(yè)發(fā)展可能更加迅速。
表2 MEMS非上市公司
資料來(lái)源：企名片，國泰君安證券研究
主要結論
主要結論一：MEMS傳感器種類(lèi)豐富且應用廣泛，是獲取信息和實(shí)現交互的關(guān)鍵器件。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、5G、智能駕駛等產(chǎn)業(yè)的加速滲透，應用需求廣泛且市場(chǎng)巨大。根據賽迪智庫的統計，2019年中國市場(chǎng)規模約600億元，占全球市場(chǎng)比例約54%，且國內市場(chǎng)增速持續高于全球，預計到2022年，中國MEMS市場(chǎng)規模將超過(guò)1000億元人民幣，國產(chǎn)替代需求強烈。但國內MEMS傳感器產(chǎn)品技術(shù)與性能跟國外巨頭相比仍存在一定差距，我們判斷，MEMS產(chǎn)業(yè)仍然處于成長(cháng)期初期。
主要結論二：MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的驅動(dòng)條件良好，政策支持、需求增長(cháng)、供給豐富、資本重視、技術(shù)迭代，但產(chǎn)業(yè)鏈的工藝水平仍有提升空間?？紤]到國際龍頭雖然毛利率水平高于國內廠(chǎng)商，但產(chǎn)品定價(jià)較高，給了國內企業(yè)一定的成長(cháng)空間。同時(shí)，由于MEMS定制化的特性，國內部分企業(yè)有望在新的細分領(lǐng)域取得技術(shù)突破。
主要結論三：相較于發(fā)達國家企業(yè)，國內廠(chǎng)商發(fā)展較晚且市場(chǎng)占有率低，絕大部分市場(chǎng)被美、日、德廠(chǎng)商占據。本土優(yōu)勢主要在下游的應用、模式的創(chuàng )新以及對多元化市場(chǎng)需求的把握上，近幾年來(lái)隨著(zhù)指紋、圖像、聲音傳感器應用落地，擁有產(chǎn)品創(chuàng )新以及存續時(shí)間較長(cháng)的企業(yè)有望獲得更大的成長(cháng)空間，各細分領(lǐng)域均有望涌現出優(yōu)質(zhì)公司。
