MEMS传感器将迎来新的浪潮,MEMS传感器有何特点？

MEMS技术作为物联网传感器的一个技术热点，在汽车电子、生物医疗、智慧家庭、工业物联网、消费电子等领域都有着广阔的市场前景。随着万物互联时代的加快到来，MEMS传感器将迎来新的浪潮。

MEMS传感器有何特点？

MEMS（微机电系统，Micro-ElectroMechanical System），是指可批量制作的，将微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等集成于一块或多块芯片上的微型器件或系统。

用MEMS工艺制造的传感器具有微型化、集成化、成本低、效能高、可大批量生产等特点。同时，MEMS传感器不仅能够感知被测参数，将其转换成方便度量的信号；而且能对所得到的信号进行分析、处理和识别、判断，因此形象地被称为智能传感器。

1980年，第一个MEMS传感器推出，重量、湿度、加速度计、压力、麦克风等MEMS传感器不断出现，其种类繁多，一般分为MEMS物理传感器、化学传感器、生物传感器三大类。详见下图：

（全球物联网观察制图 · 建议点击大图查看）

MEMS传感器有啥优势？

因为传统的基于机电工艺制成的传感器和执行器在体积、价格和产能上不能适应工业、消费电子等领域的需求，MEMS开始发展起来。

与传统的传感器相比，MEMS传感器在尺寸、性能、智能化等方面都具有明显的优势。例如，在陀螺仪及麦克风方面，MEMS技术的应用为之技术升级带来较大跨越。

比较1：陀螺仪

例如传统的光纤陀螺仪，由上图可见，体积虽然越来越小，但对于放入一些电子产品而言是不可能完成的。而且为了保证性能，这样一个陀螺仪的产量之低和价格之高也是可想而知。

而我们现在智能手机上采用的陀螺仪则是MEMS陀螺仪，例如上图。其体积小、功耗低、易于数字化和智能化，特别是成本低，易于批量生产，非常适合手机、汽车牵引控制系统、医疗器材这些需要大规模生产的设备。

比较2：麦克风

上图为传统的驻极体麦克风。

传统麦克风的七八种机械配件可全部集成在一块很小的MEMS传感器芯片上。由上图可见，MEMS麦克风置于手机中，体积非常小，重量也比较轻。

由于是芯片制造，一致性好、功耗低，更易于批量生产。MEMS传感器的出现满足特定产品小体积、高性能的要求。

MEMS全产业链

（全球物联网观察制图）

MEMS整个产业链比较复杂，涉及的厂商众多。其产业链的上游负责MEMS器件设计、材料和生产设备供应，中游生产制造出MEMS器件，下游使用MEMS器件来制造终端电子产品。

（来源：赛迪顾问）

我国的设计、制造、封装测试厂商也早已开始积极布局，已形成完整的MEMS产业链。其设计产业主要分布在环渤海和长三角地区。制造线主要集中在北京、上海、无锡、杭州、苏州、淄博等城市。

（全球物联网观察制图）

下边，列举我国的8家MEMS传感器厂商。

1.歌尔股份

歌尔股份可以称得上是全球 MEMS麦克风的龙头企业。它在已有的MEMS麦克风、压力传感器产品线上，开发麦克风+气压、气压+温湿度、麦克风+温湿度等集成传感器，从而实现成本更低、尺寸更小，一个器件实现两种功能等。

同时，歌尔股份深入布局 MEMS压力传感器。其压力传感器主要用于测量大气气压，可做室内导航、海拔高度、健康、无人机高度、天气预测、运动检测等。

2.美新半导体

美新半导体于2007年12月，在美国纳斯达克成功上市，成为世界上第一家纯MEMS产品上市公司；2013年美新则被私有化；2018年被华灿光电并购。

美新特别专注于传感器类产品的研发和生产，所生产的传感器可以测量加速度、振动、冲击、运动和重力加速度等。

美新首次将传感器、模拟信号以及数字信号处理三者整合在一块芯片上，可以测量X、Y两个独立方向的加速度变化。并开发了独一无二的MEMS传感器组件和系统集成技术。

美新的主要产品有加速度传感器、地磁传感器和汽车类传感器。其中，美新半导体在国内的地磁传感器市场占30%左右，而加速度传感器约占25%。

3.深迪半导体

中国首家设计并生产商用MEMS陀螺仪系列惯性传感器的MEMS芯片公司。

深迪研发了拥有完全自主知识产权的先进的MEMS工艺和集成技术，专注于为消费电子及汽车电子市场设计和生产低成本、高性价比、低功耗、小尺寸的商用MEMS陀螺仪芯片，并为客户提供各种全面的应用解决方案和极其优质的服务。

4.瑞声科技

瑞声科技的产品和解决方案包括声学、无线射频、振动马达、微摄像头，在微声学领域赢得了良好的声誉和稳定的客户群。现今，瑞声服务于接近 30家世界知名品牌包括Nokia，Motorola，SonyEricsson，RIM等等，成为全球最佳微型声学元器件供应商之一。

5.敏芯微电子

敏芯微电子是全球为数不多且国内唯一掌握硅麦克风的MEMS和ASIC晶圆技术并批量生产的厂家，已经成功完成MEMS晶圆厂、封装厂及测试和编带的本土产业链整合，且被多家手机品牌厂家采用并大批量稳定供货。

敏芯微电子与传统声学公司最大的不同，其不仅具有MEMS晶圆技术先进性，还整合了国内优势的半导体产业链，利用半导体专业分工精细化的优势，生产已经具备半导体自动化生产属性的硅麦克风这种声学器件，使传统价格较为昂贵的硅麦克风产品性价比更高，更容易被客户接受。

6.明皜传感

明皜传感主要从事MEMS传感器的研发、设计和生产，并提供相关技术服务。它为消费电子、汽车电子、工业自动化以及航空等领域提供所需的产品和集成方案。

明皜传感的主要产品有惯性传感器、声学传感器、传感器模块。

7.康森斯克

康森斯克弥补了在电容MEMS领域的空白，实现了低成本、低功耗、高品质和易于集成的传感器。其电容绝压传感器采用熔融接合的硅-硅工艺，两层硅内部为真空腔体并由上下两个电极连接。独有的TSV（硅通孔）技术能将电荷从电极上端转移到硅主体。TSV技术使康森斯克脱离传统的传感器行列，并因其高稳定性和高可靠性应用于众多领域。

8.苏州慧闻

苏州慧闻纳米科技是一家专注于先进智能气体传感器研发生产并提供气体检测整体解决方案的高科技公司。公司开发的多通道气体传感阵列芯片及系统具有功耗低、体积小、灵敏度高、选择性好、智能化、可集成等诸多优点。

目前苏州慧闻已开发出针对多种有毒有害气体(如甲醛、酒精、氨气、一氧化碳、氮氧化物、硫化氢、甲烷、TVOC等)的MEMS传感器芯片及相应的检测模块。且该产品已实现量产，应用于工业、汽车、消费电子等领域。

MEMS传感器发展趋势

此前，智能手机、可穿戴设备等智能硬件快速更新，功能越多而体积越小。这就对器件的尺寸要求极高，推动MEMS传感器向集成化、小型化、智能化、低功耗方向发展。随着应用的不断深入，MEMS的发展也有了新的趋势。

近日，意法半导体传感产品部总监Simone Ferri看好汽车MEMS传感器将在半导体市场成为下一波浪潮，他表示，预估今年MEMS业务成长8%，有消费类、工业与汽车三大应用，其中有50%以上是消费类应用，其余则为工业与汽车。

因为智能手机、移动网络、社群媒体等造就了MEMS的第一波浪潮，接下来则进入“工业4.0”及自动驾驶的时代，将带来MEMS下一波浪潮。

就三大应用而言，Simone Ferri最看好汽车MEMS传感器市场，预计汽车应用会有爆发性成长，例如ADAS、车钥匙、车用水平调整等，都是传感需求扩大的实例。

我国MEMS传感器走向何方？

目前，我国MEMS产业仍然处于起步阶段，在精度和敏感度等性能指标上与国外存在较大差距，应用范围也多局限于传统领域。中高档传感器产品几乎100%从国外进口，90%的芯片仍然依赖国外。

由于我国MEMS产业起步较晚，我国的MEMS传感器产品多处于技术相对成熟、市场格局相对稳定的传统MEMS应用领域，而新兴领域的MEMS产品在测量精度、温度特性、响应时间、稳定性、可靠性等方面与国外差距较大，尚未形成具有市场竞争力、较为完善的产品系列，产品结构略显单薄。

结语：

当前，我国对MEMS传感器行业的政策支持力度非常大，加之市场的内在需求，MEMS传感器将进入新一轮的快速增长周期。