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MEMS產(chǎn)品類(lèi)型與市場(chǎng)結(jié)構(gòu)
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 芯動(dòng)聯(lián)科    2023-06-27

MEMS 產(chǎn)品主要分為 MEMS 傳感器和 MEMS 執(zhí)行器。

①M(fèi)EMS 傳感器和 MEMS 執(zhí)行器的比較

MEMS 傳感器是用來(lái)檢測(cè)物理、化學(xué)或生物現(xiàn)象的器件；而 MEMS 執(zhí)行器是用來(lái)產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)、力和轉(zhuǎn)矩的器件，兩者用途存在較大差異，因而技術(shù)路線和難點(diǎn)不同。

由于客戶應(yīng)用 MEMS 產(chǎn)品的環(huán)境具有多樣性，需要檢測(cè)的外界信號(hào)種類(lèi)較多，從而導(dǎo)致 MEMS 傳感器種類(lèi)眾多，需求差異大，不同類(lèi)型的 MEMS 傳感器的工藝差異大，需開(kāi)發(fā)合適的工藝方案；另外 MEMS 傳感器往往需要匹配復(fù)雜的 ASIC 芯片，所以 MEMS 傳感器的開(kāi)發(fā)往往需要從系統(tǒng)的角度考慮。

而 MEMS執(zhí)行器通常只是完成單一的動(dòng)作，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但對(duì)于材料制備，以及加工工藝的一致性要求較高，如 MEMS 射頻濾波器等；另外，MEMS 執(zhí)行器無(wú)需或只需要簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路即可，系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單。

②不同類(lèi)型 MEMS 傳感器的比較

由于 MEMS 傳感器測(cè)量的外部信號(hào)不同，不同類(lèi)型的 MEMS 傳感器技術(shù)差異較大。MEMS 慣性傳感器主要檢測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)，需要將傳感器安裝在載體上用于檢測(cè)載體的運(yùn)動(dòng)，因此 MEMS 多為密閉式封裝。而壓力/光學(xué)/聲學(xué)傳感器需要通過(guò)直接接觸被測(cè)量，所以多為開(kāi)放式封裝，同時(shí)需要結(jié)合使用環(huán)境設(shè)計(jì)有利于檢測(cè)信號(hào)的傳感器敏感單元表面結(jié)構(gòu)。

MEMS 慣性傳感器相對(duì)于壓力傳感器、聲學(xué)傳感器等其他類(lèi)型的傳感器應(yīng)用領(lǐng)域較廣，在高可靠領(lǐng)域及其他工業(yè)、消費(fèi)領(lǐng)域均具備豐富的應(yīng)用場(chǎng)景，不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于性能、成本、功耗、體積的要求差異較大。相對(duì)于在工業(yè)及消費(fèi)領(lǐng)域應(yīng)用較廣的聲學(xué)傳感器、環(huán)境傳感器等，高性能 MEMS 慣性傳感器多應(yīng)用于高可靠領(lǐng)域，復(fù)雜環(huán)境下對(duì)于產(chǎn)品性能要求高，因此對(duì)產(chǎn)品可靠性提出了更嚴(yán)格的需求，存在較高的技術(shù)門(mén)檻。

MEMS 壓力傳感器主要是壓阻式和電容式，使用廣泛，成本低；部分高端壓力傳感器采用諧振式原理，精度高，售價(jià)高，多用于儀表校驗(yàn)等對(duì)精度要求高的領(lǐng)域。MEMS 聲學(xué)傳感器和光學(xué)傳感器主要應(yīng)用于消費(fèi)類(lèi)電子，例如智能手機(jī)中的 MEMS 麥克風(fēng)和接近傳感器，產(chǎn)品具有體積小、成本低、功耗低的特點(diǎn)，對(duì)產(chǎn)品絕對(duì)性能要求相對(duì)不高，行業(yè)內(nèi)廠商競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)激烈。

③MEMS 傳感器的工作原理

MEMS 傳感器是采用微電子和微機(jī)械技術(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。MEMS 傳感器通過(guò)微傳感元件和傳輸單元，可將輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換，并導(dǎo)出另一種可監(jiān)測(cè)信號(hào)。

與傳統(tǒng)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(xiàn)智能化等特點(diǎn)。MEMS 慣性傳感器屬于 MEMS 傳感器的重要分支，主要包括陀螺儀、加速度計(jì)等，并可通過(guò)組合形成慣性組合傳感器 IMU。

④MEMS 傳感器行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

按照 Yole Developpement 統(tǒng)計(jì)的 MEMS 產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模數(shù)據(jù)，2021 年不同類(lèi)型 MEMS 產(chǎn)品的市場(chǎng)份額如下所示：

資料來(lái)源：Yole Intelligence，Status of MEMS Industry 2022

MEMS 慣性傳感器包括加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)、慣性傳感組合，2021年上述四類(lèi)產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模合計(jì) 35.09 億美元，占比 25.81%，是 MEMS 行業(yè)中的主要產(chǎn)品類(lèi)型。