導(dǎo)讀:隨著智能化場景的進一步普及,各類新興應(yīng)用領(lǐng)域如可穿戴設(shè)備、智能家居、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等,為眾多半導(dǎo)體技術(shù)帶來了更廣的應(yīng)用范圍,其中便包括MEMS。
隨著智能化場景的進一步普及,各類新興應(yīng)用領(lǐng)域如可穿戴設(shè)備、智能家居、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等,為眾多半導(dǎo)體技術(shù)帶來了更廣的應(yīng)用范圍,其中便包括MEMS。
MEMS的全稱是微型電子機械系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical System),主要是微電路和微機械按功能要求在芯片上的一種集成。當(dāng)前隨著MEMS技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,在消費電子、通信、生物醫(yī)療、汽車電子等多個領(lǐng)域中日漸普及。
根據(jù)Yole Development發(fā)布的MEMS產(chǎn)業(yè)報告預(yù)測,全球MEMS市場規(guī)模將從2019年的115億美元增長至2025年的177億美元,復(fù)合增長率達到7.4%。
失去議價權(quán)的國產(chǎn)MEMS
為了更全面了解MEMS市場,記者采訪到了美新半導(dǎo)體CEO職春星,他認(rèn)為,近幾年來中國是亞太地區(qū)MEMS發(fā)展?jié)摿ψ畲?、增速最快的市場,尤其是隨著5G通信和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,催生出海量應(yīng)用場景,對MEMS產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了深遠的影響。
不過近幾年,全球受到新冠疫情影響,導(dǎo)致供應(yīng)鏈幾近崩潰,讓許多元器件一下就變得供需失衡。當(dāng)然,這里并非完全是壞事,也讓元器件的國產(chǎn)替代率快速上升。同時在市場供應(yīng)不足、需求大漲的情況下,也讓不少國內(nèi)的半導(dǎo)體企業(yè)得以獲益。
但在MEMS市場卻似乎并沒有這種情況,據(jù)國內(nèi)某專攻MEMS硅麥的廠商透露,在這一輪缺貨漲價潮中,MEMS產(chǎn)品反而并沒有那么緊缺,一方面是他們公司自己就有一座晶圓廠,可以自行生產(chǎn)制造,另一方面是國內(nèi)的MEMS廠商很難獲得議價權(quán)。
如今全球頂級MEMS廠商主要為博世、博通、Qorvo、ST、TI、歌爾、惠普、樓氏、TDK、英飛凌等。其中英飛凌收購了賽普拉斯而躋身到全球前十的行業(yè),而中國企業(yè)歌爾繼2019年首次躋身前十后,又在2020年MEMS廠商營收排名中位列第六。
相比目前的國際大廠,國內(nèi)廠商還有較大差距,職春星表示,當(dāng)前國內(nèi)傳感器行業(yè)處于更新?lián)Q代的關(guān)鍵時期,傳感器需要更微型、更智能、更網(wǎng)絡(luò)化、更系統(tǒng)、更多功能的產(chǎn)品,但我國的MEMS傳感器技術(shù)相比國外還是有很大差距,當(dāng)務(wù)之急是縮小這種差距。
由于MEMS產(chǎn)品非標(biāo)準(zhǔn)化的特點,因此MEMS廠商無法僅僅通過單一工藝支持整個產(chǎn)品的世代,也意味著除了采用相同的硅材料外,MEMS沒有可以用在所有器件中的通用基礎(chǔ)元件。
這就需要MEMS制造商針對每個單獨的產(chǎn)品采取不同的工藝策略,所以在生產(chǎn)過程中,往往要同時對多個產(chǎn)品進行工藝研發(fā),并且在產(chǎn)品測試合格實現(xiàn)量產(chǎn)銷售前,還需要投入大量資金維持公司運營。因此MEMS相比傳統(tǒng)的集成電路不僅需要大量的時間成本,還需要大量的資金投入,資金壁壘較高。
但從技術(shù)成熟度的角度來看,國內(nèi)的MEMS技術(shù)發(fā)展目前仍然處于起步階段。而在專利上,雖然專利數(shù)量位列世界第三,不過核心專利較少,同時申請專利的單位主要以高校與研究所為主,產(chǎn)業(yè)研究程度低,仍需要成果進行轉(zhuǎn)化。
而在封裝制造上,國內(nèi)比較缺乏代工經(jīng)驗,國內(nèi)代工企業(yè)制造出來的MEMS傳感器在可靠性與良率率上距離市場應(yīng)用仍然有一定的差距。并且大部分國內(nèi)企業(yè)為中小型企業(yè),資金不足,很難吸引足夠人才,導(dǎo)致科研能力較弱,進一步降低市場競爭能力。
針對這一情況,職春星表示美新做了幾個方面的改革,首先,加大對傳感器的開發(fā)投入。美新從2020年開始規(guī)劃并實施了三年戰(zhàn)略目標(biāo),規(guī)劃了好幾款新產(chǎn)品,并加大新產(chǎn)品的研發(fā)投入。其次,利用美新的產(chǎn)品優(yōu)勢,加快全球市場拓展,加快市場份額的提升,加快商業(yè)變現(xiàn)。
最后,在實際應(yīng)用中,隨著需求的升級和市場拓展不斷深入,物聯(lián)網(wǎng)的整體解決方案越來越被重視,美新不僅關(guān)注細分技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)品提供,還重視產(chǎn)業(yè)鏈上價值的獲取能力。美新各類產(chǎn)品均供軟件和方案支持,企業(yè)目標(biāo)是成為完整方案提供商。
構(gòu)建完整的產(chǎn)業(yè)鏈與生態(tài)系統(tǒng)是國產(chǎn)MEMS的出路
與此同時,國內(nèi)MEMS的廠商目前處境并不算好,有業(yè)內(nèi)高管透露,前段時間上游原材料價格上漲,但國內(nèi)的MEMS產(chǎn)品卻由于沒有太大的議價權(quán),因此無法將成本轉(zhuǎn)移至下游,導(dǎo)致上漲的成本只能企業(yè)自己承受,也讓不少國內(nèi)的MEMS廠商感到巨大的壓力。
該高管還表示,其公司目前雖然有了晶圓制造廠與生產(chǎn)車間,但在設(shè)計端卻較為薄弱,因此想要招攬一些設(shè)計方面的人才補強企業(yè)的短板。但隨著半導(dǎo)體行業(yè)受到資本的青睞,人才價格水漲船高,導(dǎo)致這家MEMS公司也很難招到合適的人才。
沒有高端人才,在技術(shù)上就很難做出大的突破,更遑論要在MEMS市場上做到國產(chǎn)替代了。職春星也認(rèn)為,盡管MEMS傳感器領(lǐng)域在近幾年得到了快速的發(fā)展,國產(chǎn)替代率越來越高,如美新已經(jīng)成為全球最大的地磁供應(yīng)商之一,但實現(xiàn)國產(chǎn)化替代,還是有很長的路要走。
一方面,MEMS傳感器產(chǎn)品是一個橫跨物理、機械和微電子領(lǐng)域的研發(fā)和生產(chǎn),是一個門檻和技術(shù)含量很高的領(lǐng)域,沒有標(biāo)準(zhǔn)技術(shù),對底層核心技術(shù)的研發(fā)依賴性很強。
另一方面,目前國內(nèi)的傳感器企業(yè)面臨很大挑戰(zhàn)。這個挑戰(zhàn)表現(xiàn)在,國家從科研,到教育再到發(fā)明創(chuàng)新的文化氛圍等,并不足以支撐對目前市場機遇的把握。國內(nèi)在一些基礎(chǔ)的研究和創(chuàng)新方面,缺乏系統(tǒng)性和足夠的耐心,甚至過于注重短期的利益達成。
舉個例子,通常一款芯片從設(shè)計到量產(chǎn),需要數(shù)年時間,但隨著資本的不斷涌入,期望能夠在更短時間內(nèi)獲得回報的呼聲也越來越高,導(dǎo)致國內(nèi)投資與研發(fā)環(huán)境變得非常浮躁。
而MEMS的技術(shù)研發(fā)需要比較長時間的投入,一款傳感器的研發(fā)一般需6到8年,加之測試、導(dǎo)入產(chǎn)業(yè)鏈的時間,一般需要接近二十年。再加上產(chǎn)品的價格并不與產(chǎn)品的重要性或者開發(fā)難度成正比,導(dǎo)致中國MEMS企業(yè)無法在價格戰(zhàn)中獲利。
職春星建議國內(nèi)需要一個全面的生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展,中國現(xiàn)在的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)長期處于點狀的發(fā)展局面,而由于某些原因又受到國外的限制,如果整個產(chǎn)業(yè)界不形成共識,聯(lián)手起來構(gòu)建一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)系統(tǒng),在國際市場中的競爭和實現(xiàn)國產(chǎn)化將會非常困難。
小結(jié)
當(dāng)前國內(nèi)市場需求巨大,國內(nèi)優(yōu)秀廠商與本土的大型企業(yè)合作有先天優(yōu)勢,但大多國內(nèi)MEMS廠商基本以Fabless為主,或者只有制造端,設(shè)計較為薄弱,相較于國外的IDM企業(yè),供應(yīng)鏈及銷售量不完善。另外,MEMS企業(yè)初期發(fā)展投入大,盈利難度大,所需要的資金與人才資源較多,需要有大企業(yè)支持或者較強的資本背書才能讓企業(yè)迅速發(fā)展,不過國內(nèi)投資環(huán)境仍較為浮躁。因此讓國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界達成共識,建立完善的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)菄a(chǎn)MEMS突圍的關(guān)鍵。