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一、MEMS簡介

MEMS的全稱是微型電子機械系統(Micro Electromechanical System)，利用半導體制造工藝和材料，將傳感器、執行器、機械機構、信號處理和控制電路等集成于一體的微型器件或系統，其內部結構一般在微米甚至納米量級。MEMS主要包含兩個部分：傳感器和執行器。

與傳統的機械傳感器相比，MEMS傳感器具有體積小、集成化、智能化、低成本等優點，可以滿足物聯網時代對于傳感器的要求。

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二、MEMS分類

MEMS 傳感器種類很多，也有多種分類方法。按其工作原理，大致可分為MEMS物理、化學和生物傳感器，其中每一種MEMS傳感器又可分為很多種小類，不同的MEMS 傳感器可以測量不同的量，實現不同的功能。

傳感器分類

三、國內傳感器企業的主要布局區域

長三角區域

?以上海、無錫、南京為中心。

?逐漸形成包括熱敏、磁敏、圖像、稱重、光電、溫度、氣敏等較為完備的傳感器生產體系及產業配套。

珠三角區域

?以深圳中心城市為主。

?由附近中小城市的外資企業組成以熱敏、磁敏、超聲波、稱重為主的傳感器產業體系。

東北地區

?以沈陽、長春、哈爾濱為主。

?主要生產MEMS力敏傳感器、氣敏傳感器、濕敏傳感器。

京津區域

?主要以高校為主。

?從事新型傳感器的研發，在某些領域填補國內空白。北京已建立微米/納米國家重點實驗室。

中部地區

?以鄭州、武漢、太原為主。

?產學研緊密結合的模式，在PTC/NTC熱敏電阻、感應式數字液位傳感器和氣體傳感器等產業方面發展態勢良好。

四、MEMS產業鏈流程

MEMS是多學科交叉的復雜系統，整個產業鏈涉及設計、制造、封裝測試、軟件及應方案環節。

MEMS產業鏈流程

五、全球MEMS供應鏈

MEMS整個產業鏈復雜，涉及的廠商眾多；中國的設計、制造、封裝測試廠商都在積極布局MEMS，已形成完整MEMS的產業鏈。

全球MEMS供應鏈

六、MEMS傳感器生產廠商

全球MEMS傳感器制造廠商如下：

羅伯特.博世

意法半導體(ST)

德州儀器

惠普

Qorvo

樓氏電子（Knowles）

應美盛(InvenSense)

DENSO

佳能

松下（Panasonic）

NXP—飛思卡爾（Freescale）

SENSATA

英飛凌（Infineon）

旭化成微電子（AKM ）

亞德諾半導體（Analog Devices）

村田制作所（Murata）

AMPHENOL

霍尼韋爾（Honeywell）

瑞聲科技（AAC）

歌爾聲學-全球MEMS麥克風龍頭

ABB

PCB

Vishay

HBM

MEAS

飛利浦

漢威電子-國內氣體傳感器龍頭

美新半導體(MEMSIC)(2016年7月被華燦光電收購)

北京青鳥元芯

華工科技-國內家電溫度傳感器龍頭

中航電測-軍工MEMS龍頭

大立科技

昆侖海岸

高德紅外

科陸電子

瑞聲聲學

航天機電

廣陸數測

格科微電子

杭州麥樂克

華潤半導體

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MEMS傳感器種類繁多，主要的MEMS傳感器包括運動傳感器、壓力、麥克風、環境、光傳感器等。其中運動傳感器可分為陀螺儀、加速度計、磁力計。

1、MEMS運動傳感器

MEMS運動傳感器主要有加速度計、陀螺儀、磁力計三大類，加速度計和陀螺儀可以集成為六軸慣性傳感器；磁力計和加速度計集成為電子羅盤（e-compass），加速度計、陀螺儀和磁力計可集成為9軸傳感器。

MEMS陀螺儀是通過陀螺儀的核心原理科里奧利力測角速度的；MEMS加速度計可以感知任意方向上的加速度。MEMS磁力計通過測試磁場強度和方向可以定位設備的方位。

慣性傳感器(加速度計+陀螺儀)廠家有：意法半導體(ST)、旭化成微電子（AKM ）、應美盛(InvenSense)、羅伯特.博世等。

電子羅盤（磁力計+加速度計）廠家有：旭化成微電子（AKM ）、雅馬哈（Yamaha）、阿爾卑斯（Alps Electric）?、美新半導體(MEMSIC)(2016年7月被華燦光電收購)等。

2、MEMS麥克風

MEMS麥克風在消費電子、汽車、醫療等領域廣泛的應用。目前幾乎每部智能手機至少使用一個MEMS麥克風，高端的智能手機甚至使用三個麥克風，分別用于語音采集、噪音消除、改善語音識別，而iPhone 6S已經采用了4個MEMS麥克風。在物聯網的時代，大量的物聯網設備也將使用MEMS麥克風。蘋果iPhone 5S和5C采用兩顆樓氏電子（Knowles）、一顆是瑞聲科技（AAC）的MEMS麥克風。

主流MEMS麥克風制造廠商有美國樓氏電子（Knowles）、江蘇瑞聲科技（AAC）、歌爾聲學、韓國BSE、意法半導體（ST）、美國應美盛（InvenSense）、日本Hosiden、Cirrus?Logic、無錫芯奧微、博世（BOSCH）、無錫美芯等。

3、MEMS壓力傳感器

壓力傳感器主要用于檢測壓力，根據量程范圍可分為低壓、中壓、高壓壓力傳感器。MEMS壓力傳感器則屬于低壓傳感器，主要檢測原理有硅電容式和硅壓阻式。

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主流MEMS壓力傳感器制造廠商有GE、博世（BOSCH）、歐姆龍（Omron）、飛思卡爾（Freescale）、亞德諾半導體（Analog?Devices）、菲爾斯特（Firstrate）、香港HKST、TDK-EPC、Silicon?Microstructures、Sensimed、敏芯微（MEMSensing）、華美澳通、北京青鳥元芯、中科院上海微系統所、無錫納微電子有限公司、上海芯敏微系統技術有限公司、Consensic、盾安環境等。

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汽車和醫療是MEMS壓力傳感器最大的應用領域。與MEMS慣性傳感器相比，目前MEMS壓力傳感器在消費電子與移動領域的應用不是特別廣泛，主要包括潛水與運動手表、計步器和徒步高度計，部分應用于飲水機、洗衣機、太陽能熱水器等家電產品充當水位傳感器。未來智能手機、平板電腦可能集成MEMS壓力傳感器用以檢測大氣壓，或充當高度計以支持室內定位服務。

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4、MEMS環境傳感器

環境傳感器可細分為氣體、溫度和濕度傳感器等。

MEMS溫度傳感器可用于任何需要檢測溫度的地方。主要MEMS溫度傳感器供應商有博世（BOSCH）、Hygrometrix、德州儀器（TI）、瑞士盛思銳（Sensirion）、歐姆龍等。

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MEMS濕度傳感器在工業控制、氣象、農業、礦山檢測等行業中得到了廣泛的應用。國內外MEMS濕度傳感器供應商主要有博世（BOSCH）、意法半導體（ST）、MEMS?Vision、瑞士盛思銳（Sensirion）、精量電子（TE?Sensors）。

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MEMS氣體傳感器主要用于檢測目標氣體的成分、濃度等。國內外主要MEMS氣體傳感器供應商有博世（BOSCH）、奧地利微電子（AMS）、Cambridge?CMOS Sensors（CCS）、瑞士盛思銳（Sensirion）、瑞士Micronas、美國Synkera、漢威電子、武漢微納傳感科技、煒盛科技，森斯特（北京）電子科技有限公司（Nenvitech）、深圳市戴維萊傳感技術開發有限公司、武漢四方光電科技有限公司、速麗德（Solidsense）、城市技術（CityTechnology）等。

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5、MEMS生物傳感器

MEMS生物傳感器目前處于發展初期。MEMS生物傳感器是利用生物分子探測生物反應信息的器件，被列為新世紀五大醫學檢驗技術之一，是現代生物技術與微電子學、化學等多學科交叉結合的產物。未來MEMS生物傳感器在醫學、食品工業、環境監測等領域具有廣闊發展空間。

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七、MEMS代工

MEMS代工主要有兩種類型：IDM廠商提供的MEMS代工，獨立的代工廠提供的MEMS代工，其中獨立的代工廠包括集成電路代工廠和純MEMS代工廠。近幾年Fabless模式的MEMS器件制造商發展迅速，獨立的MEMS代工廠努力尋求標準化的工藝以提升規模經濟，減少制造時間和降低成本，使得獨立的MEMS代工廠快速成長，但目前IDM代工仍處于市場領導地位。

目前提供MEMS代工的IDM廠商主要有意法半導體、索尼、德州儀器等；臺積電目前是全球最大的獨立的MEMS代工廠，全球領先的純MEMS代工廠還有Silex Microsystems、Teledyne DALSA、Asia Paci?c Microsystems、X-FAB 、Innovative Micro Technology等,國內的中芯國際、華宏宏利、上海先進半導體也有生產MEMS的能力。

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八、MEMS封裝測試

目前具備MEMS封裝測試能力的國際廠商主要有日月光、安靠、矽品、力成科技等，國內有華天科技、長電科技、晶方科技等廠商。盡管國內的MEMS前端制造還落后于國際大廠，由于國內的封裝技術起步較早，國內MEMS產業鏈后端封裝較為完善。

封裝技術與IC封裝有著諸多不同，對企業的要求很高。眾所周知，MEMS器件價格下降非常之快，目前部分MEMS器件中封裝成本甚至占到總價格的40%到60%。如何做到低成本封裝是封測廠商面臨的巨大挑戰。

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九、MEMS傳感器幾大應用

可穿戴設備應用

以小米手環為例，就用到了ADI的MEMS加速度和心率傳感器來實現運動和心率監測。

Apple Watch內部除了MEMS加速度計、陀螺儀、MEMS麥克風，還有使用脈搏傳感器。

VR應用

VR設備需要足夠精確測定頭部轉動的速度、角度和距離，采用MEMS加速度計、陀螺儀和磁力計來進行測定是重要的解決方案之一，幾乎成為VR設備的標配。Oculus Rift、HTC Vive、PlayStation VR都采用了MEMS加速度計和陀螺儀，未來VR設備也可能會使用MEMS眼球追蹤技術。

無人機應用

無人機飛行姿態控制技術上，MEMS傳感器又有了施展的空間。結合加速度計和陀螺儀，可以算出角度變化，并確定位置和飛行姿態。MEMS傳感器能在各種惡劣條件正常工作，同時獲得高精度的輸出。MEMS加速度計和陀螺儀在無人機上的應用可謂是大放異彩。

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智能汽車應用
車聯網是物聯網發展的重大領域，智能汽車是車聯網的核心，正處于高速發展中。在智能汽車時代，主動安全技術成為備受關注的新興領域，需要改進現有的主動安全系統，比如側翻（rollover）與穩定性控制（ESC），這就需要MEMS加速度傳感器和角速度傳感器來感測車身姿態。語音將成為人與智能汽車的重要交互方式，MEMS麥克風將迎來發展新機遇。MEMS傳感器在汽車領域還有很多應用，包括安全氣囊（應用于正面防撞氣囊的高g值加速度計和用于側面氣囊的壓力傳感器）、汽車發動機（應用于檢測進氣量的進氣歧管絕對壓力傳感器和流量傳感器）等。

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自動駕駛應用

自動駕駛技術的興起，進一步推動了MEMS傳感器進入汽車。雖然GPS接收器可以計算自身位置和速度，但在GPS信號較差的地方（地下車庫、隧道）和信號受到干擾的時候，汽車的導航會受到影響，這對自動駕駛來說是致命的缺陷。利用MEMS陀螺儀和加速度計獲取速度和位置（角速度和角位置），車輛任何細微的動作和傾斜姿態，都被轉化為數字信號，通過總線，傳遞給行車電腦。即便在最快的車速狀態下，MEMS的精度和反應速度也能夠適應。得益于硅體微加工、晶片鍵合等技術的發展，精度已經上升到0.01。

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工業應用

MEMS讓傳感器小型化、智能化，MEMS傳感器將在智慧工業時代大有可為。MEMS溫度、濕度傳感器可用于環境條件的檢測，MEMS加速度計可以用來監測工業設備的振動和旋轉速度。高精度的MEMS加速度計和陀螺儀可以為工業機器人的導航和轉動提供精確的位置信息。

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