微机电系统（MEMS）融合了微电子、材料、力学、化学、机械等诸多学科，可广泛应用于消费电子、汽车电子、工业、通讯设备、医疗、国防航天等众多领域。人工智能、虚拟现实、物联网技术、5G技术、边缘计算、汽车电气化等趋势下，也进一步推动MEMS传感器多元化发展并加速市场渗透。
集微咨询（JW Insights）发布《全球MEMS行业研究报告》（以下简称：《报告》）从MEMS定义和分类、产业链情况分析、市场规模及竞争格局、中国MEMS产线情况四大维度全面梳理展现全球MEMS行业全景图。
MEMS分类
按照应用领域，微机电技术分为传感MEMS技术、生物MEMS技术、光学MEMS技术及射频MEMS技术等。
根据功能及结构，主要分为两大类产品，一是MEMS传感器，主要用于感知和测量物体的状态和变化，典型产品如惯性传感器、压力传感器等；二是MEMS执行器，典型产品如射频滤波器、微型扬声器等。
典型MEMS器件包括MEMS惯性组合传感器、MEMS压力传感器、MEMS声学传感器、RF MEMS器件等。
MEMS惯性组合传感器，主要包括加速度计、陀螺仪、磁力计等，通过组合形成三轴、六轴、九轴惯性组合传感器。主要用于消费电子和汽车电子领域，如可穿戴设备中的定位和方向感知，汽车ADAS的车辆动态信息感知。下游市场集中度高，全球市场主要被博世、意法半导体、霍尼韦尔、亚德诺国际等占据，CR3占据76%的市场份额。
MEMS压力传感器，分为压阻式、电容式、电压式和谐振式等。目前主要应用于汽车电子、消费电子领域，如汽车中轮胎压力、气缸压力数据监测，穿戴设备中的心率和运动指标监测。行业集中度较高，前三为博世、泰科电子、英飞凌，占据全球市场份额的57%。
MEMS声学传感器，主要包括硅麦克风、超声波传感器等。硅麦克风是增长速度最快且应用最多的MEMS声学传感器，主要应用领域为消费电子领域，占总出货量的97%以上。全球MEMS声学传感器市场份额前五分别为歌尔微、楼氏、 瑞声科技、钰太科技和敏芯股份，占据超8成的市场份额，中国厂商在全球占据重要市场地位。
RF MEMS器件，主要包括MEMS滤波器、MEMS开关、MEMS谐振器等。RF MEMS器件主要应用于消费电子、电信等领域；随着5G新频段的到来，预计高频BAW的市场渗透率将进一步提高，带动RF MEMS器件市场规模的扩大。RF MEMS器件主要相关企业包括Qorvo、Broadcom、 Analog、Seiko Epson、Teledyne DALSA、STMicroelectronics、Murata等。
MEMS产业链
MEMS行业产业链上游为原材料及芯片设计两大环节；中游为MEMS传感器的制造环节，一般由芯片设计企业完成设计后交由第三方晶圆厂制造，此外MEMS行业还存在大型IDM厂商（如博世、意法等）；下游广泛应用于消费电子、汽车电子、工业、医疗等领域。
从设备来看，MEMS制造设备与IC制造设备基本相同，包括光刻机、PVD、CVD、刻蚀机等加工设备，键合机、划片机等封装设备和传感器参数测试设备。由于当前中国本土测试设备难以满足中高端MEMS传感器生产要求，设备多为欧美日先进设备供应商提供。部分先进的高精度MEMS传感器测试设备进口中国受限，为中国MEMS产品性能参数验证带来不便。
从原材料来看，MEMS上游原材料包括硅晶圆、硅靶材、金属靶材、封装材料等。国内6英寸和8英寸是传感器晶圆的主流尺寸，其他特殊材料包括压电陶瓷（PZT）、AIN等薄膜压电材料。国内本土企业晶圆供应能力远低于日本信越、日本胜高、中国台湾环球晶圆等全球头部企业，主要企业有：沪硅产业、立昂微、紫金矿业、上海新昇等。
从工艺来看，MEMS工艺以成膜工序、光刻工序、蚀刻工序等常规半导体工艺流程为基础。加工技术依据材料分为硅基和非硅基两种路线。硅基MEMS加工技术以集成电路加工技术为基础，具有批量化、成本低、集成度高等优势。非硅基加工技术包括LIGA（即X光同步辐射光刻、电铸成型及注塑工艺）、准LIGA（即紫外光光源来代替LIGA技术中的X光进行同步辐射光刻、电铸成型及注塑工艺）和精密加工技术，非硅基加工技术实现的可动微结构能够拥有更大纵向尺寸，但批量能力差、重复性差、加工成本高。
从封装技术来看，MEMS封装通常分为晶圆级封装、器件级封装和系统级封装三个层次。3D晶圆级封装将MEMS和ASIC整合在一起，进一步提升效率和缩减尺寸，成为MEMS先进封装领域的重要方向。由于MEMS使用场景更加复杂，其封装建立在IC封装基础之上，并衍生出新的封装技术和工艺，如阳极键合、硅熔融键合、硅通孔（TSV）、玻璃通孔（TGV）等。
全球竞争格局
MEMS器件主要应用于消费电子、汽车电子、工业、通讯设备、医疗、国防航天等领域。
其中，消费电子是MEMS器件最大的应用领域，其最主要的驱动产品为RF MEMS；汽车电子市场中，用于导航、ADAS等功能的三轴、六轴惯性组合是汽车电子终端的最主要驱动产品。随着全球半导体产能的扩增，测试中使用的先进探针需求不断增加，也带动了工业MEMS领域的市场增量。
全球MEMS代工厂市场中，IDM公司主要有博世、ST、索尼、霍尼韦尔等，纯MEMS的代工厂有赛微电子、Teledyne DALSA、台积电、IMT等。
近几年随着中国MEMS代工厂产线的投产，MEMS代工产业正在逐渐向中国转移，但在MEMS制造技术成熟度、良率、降低成本等方面国内企业仍需长时间努力提升。
从全球主要MEMS代工厂工艺能力上来看，欧美代工厂具备压倒性优势。排名前15的代工厂中，美国有8家，日本有2家，中国大陆和中国台湾共有5家。此外，欧美代工厂可代工器件种类相对较多。
近年来，受益于消费电子类产品，如智能手机、平板电脑等产量保持稳定增长，带动加速传感器、陀螺仪、硅麦克风等MEMS行业需求的增长，中国成为全球MEMS市场发展最快的地区。此外，该产业也受到5G新基建、医疗行业信息化、工业自动化不断推进。
集微咨询（JW Insights）预计，到2027年，中国MEMS市场规模将接近1500亿元，2021-2027年复合增长率为9.7%。国产MEMS器件产品已在消费电子领域将完成大部分国产替代，但在工业和汽车等领域仍存在差距。
集微咨询（JW Insights）认为，目前中国MEMS产业整体问题在于工艺成熟度而非技术。尽管中国MEMS产业整体上较全球MEMS产业发展较晚，但由于MEMS是一种基于半导体的微米级加工技术，目前中国已掌握相关成熟制程工艺，因此技术方面并非处于完全落后状态，亟需提升的是整体产业水平。
应用方面，中国MEMS企业面临最大的问题是其产品在应用端企业中的认可度有待提升；研发方面，MEMS中试线仍不充足；MEMS产业也涉及跨学科人才培养等问题。
中国MEMS产线情况
集微咨询统计显示，国内目前现有MEMS产线（含IDM、代工产线、中式线、研发平台）超30条，现有产能约200k/月（折合成8英寸），制造端年产值约300亿元。
其中，中试、代工及IDM生产线主要分布在长三角地区，其他地区尚无可以满足多种MEMS产品制造、封装、测试需求的晶圆生产线，无法满足设计企业、研究机构开发新产品的加工试制、测试需要。目前大多MEMS设计企业需要在苏州、上海等地寻求MEMES晶圆代工服务进行产品中试验证。
目前，《全球MEMS行业研究报告》报告已在爱集微官网与APP正式上线，欢迎登录爱集微官网、爱集微APP，首页点击“集微报告”栏目，即可进行订购。
