傳感器與計算機、通信并稱(chēng)為現代信息技術(shù)的三大支柱。當計算機向深度學(xué)習、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )等類(lèi)人腦方向發(fā)展,通信向5G、6G、物聯(lián)網(wǎng)等方向發(fā)展,傳感器將何去何從?
傳感器被稱(chēng)為電五官,其發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段:結構型傳感器(始于20世紀50年代)、固體傳感器(始于20世紀70年代)、智能傳感器(始于20世紀末)。近年來(lái),在需求牽引和技術(shù)推動(dòng)的影響下,集成化、微型化、低功耗、高性能、智能化成為傳感器的整體發(fā)展趨勢,而MEMS傳感器就是這一趨勢下的重要方向之一。
MEMS傳感器增長(cháng)迅速
2026年規??蛇_893億元
MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)即微機電系統,是集微傳感器、微執行器、微機械結構、微電源微能源、信號處理和控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信等于一體的微型器件或系統。
△MEM工藝流程(點(diǎn)擊看大圖)
MEMS產(chǎn)品尺寸一般在1μm~1mm之間(頭發(fā)直徑約50μm),可在微觀(guān)尺度上單獨或批量執行傳感、控制和驅動(dòng)操作,并在宏觀(guān)尺度上實(shí)現各類(lèi)功能,兼具微型化、低成本、高效能、可大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
△MEMS傳感器&執行器(點(diǎn)擊看大圖)
MEMS產(chǎn)品主要分為MEMS傳感器和MEMS執行器兩大類(lèi)。其中MEMS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MEMS執行器是用于實(shí)現機械運動(dòng)、力和扭矩等行為的器件。
MEMS傳感器是整個(gè)MEMS市場(chǎng)的主力軍,占比約為74%。據Yole預測,MEMS傳感器全球市場(chǎng)規模將由2020年的90億美元增長(cháng)至2026年的128億美元(折合人民幣893億元),CAGR(年均復合增長(cháng)率)為6.1%,規模增長(cháng)迅速。
奮起直追
國產(chǎn)MEMS傳感器大有可為
我國MEMS傳感器的起步時(shí)間相對較晚,種種原因造成我國MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)與國外有明顯差距。為此,我國陸續出臺相關(guān)政策,大力支持MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
十三五國家科技創(chuàng )新規劃
2016年,我國發(fā)布《十三五國家科技創(chuàng )新規劃》,提出要開(kāi)展MEMS傳感器的研發(fā),提高自主研發(fā)能力,開(kāi)展工業(yè)傳感器核心器件、智能儀器儀表、傳感器集成應用等技術(shù)攻關(guān)。
此后,我國又陸續發(fā)布《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)指南(2017-2019)》《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)計劃(2018-2020)》《關(guān)于集成電路生產(chǎn)企業(yè)有關(guān)企業(yè)所得稅政策》《產(chǎn)業(yè)結構調整指導目錄(2019年本)》《2019年工業(yè)強基重點(diǎn)產(chǎn)品,工藝一條龍應用計劃示范企業(yè)和示范項目公示》《基礎電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計劃(2021-2023 年)》,以及十四五規劃等政策,在宏觀(guān)層面對我國MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了很好的指導、幫扶作用。
廣州、上海MEMS傳感器相關(guān)政策
我國部分省市也有出臺相關(guān)政策,支持當地傳感器企業(yè)的發(fā)展。如廣州、上海等明確表示,會(huì )對MEMS傳感器相關(guān)企業(yè)在當地落戶(hù)、設立研發(fā)中心、產(chǎn)值突破一定金額等給予相應的資金獎勵。
值得注意的是,我國在2021年末發(fā)布的《科學(xué)技術(shù)進(jìn)步法》提到,對境內自然人、法人和非法人組織的科技創(chuàng )新產(chǎn)品、服務(wù),在功能、質(zhì)量等指標能夠滿(mǎn)足政府采購需求的條件下,政府采購應當購買(mǎi);首次投放市場(chǎng)的,政府采購應當率先購買(mǎi), 不得以商業(yè)業(yè)績(jì)?yōu)橛捎枰韵拗?。各地紛紛響應,陸續出臺政府集中采購目錄及標準,自此拉開(kāi)了國產(chǎn)替代的大幕。實(shí)際上,不僅是政府采購,隨著(zhù)近年來(lái)國產(chǎn)品牌的崛起,民營(yíng)國產(chǎn)品牌也開(kāi)始青睞國內上游供應商,這無(wú)疑又為國產(chǎn)MEMS傳感器注入一劑強心劑。
簡(jiǎn)而言之,下游需求牽引、產(chǎn)業(yè)政策支持以及國產(chǎn)替代,為我國MEMS傳感器的彎道超車(chē)創(chuàng )造了機會(huì )。
MEM傳感器的主戰場(chǎng)
在下游應用領(lǐng)域方面,消費、汽車(chē)、工業(yè)、醫療、航空航天、通信等將成為MEMS傳感器的主戰場(chǎng)。
△部分汽車(chē)傳感器
以汽車(chē)為例,一輛汽車(chē)就有上百個(gè)傳感器,智能型汽車(chē)甚至能達到200多個(gè),常見(jiàn)的如汽車(chē)動(dòng)力系統的氧傳感器、曲軸位置傳感器,底盤(pán)系統的加速度傳感器、扭矩傳感器,智能駕駛相關(guān)的激光雷達等,其中有相當一部分為MEMS傳感器。
隨著(zhù)智能汽車(chē)、新能源汽車(chē)等的不斷發(fā)展,為了追求更加健康、安全、舒適的駕乘體驗,車(chē)載空氣質(zhì)量檢測、新能源車(chē)電池安全檢測等功能不斷出現,與之對應的車(chē)載MEMS傳感器也愈加豐富。