半导体行业深度：MEMS传感器关注射频、惯性和压力三大应用领域

半导体投资评级：增持MEMS投资评级：增持行业指数与沪深300走势比较行业指数与沪深300走势比较.MEMS细分行业关注的未来方向(射频、惯性、压力)到2027年第一大市场为射频MEMS市场，滤波器是构建射频微波子系统最重要、用量最大的器件之一。民用市场的射频微波滤波器主要以联系人：李元晨第二大市场为惯性市场，IMU惯性和加速度计合计市场空间为44.33设。MEMS惯性传感器对于惯性导航系统的小型化具有关键意义。MEMS创造了惯性导航应用的新市场,如战术级别的制导弹药以及可以第三大市场为压力MEMS，市场空间为26.24亿美金。从MEMS压力国产MEMS压力传感器迎来历史机遇。在航天领域的应用中，利用压力传感器能够对航天飞行器及宇宙飞船的姿态进行控制，对火箭、卫星、喷气发动机、高速飞行器等耐热腔体表面的压力进行测量。在我国航天事业发展过程中，随着科技水平和工艺技术的提高，在载人飞船、空间实验室和空间站等航天器上也都应用了MEMS压力传感器。.重点关注的企业：赛微电子（纯MEMS代工厂）、高华科技（高性能传感器布局商业航天）、芯动联科（高性能惯性传感器布局未来自动驾驶）赛微电子：公司全资子公司瑞典Silex是全球领先的纯MEMS代工企积电(TSMC)、索尼(SONY)等厂告 行业研究高华科技：公司主营业务为高可靠性传感器及传感器可靠性传感器产品的自主创新优势,公司核心产品具有可靠性高、一致性好、集成度高的特点,较早得到航天客户的关注,成功参与了载人航天工程的项目配套,并逐渐被应用于其他各高可靠领域。随着公司的研发和生产能力的提升,在航天领域,公司参与并圆满完成了载人航天工程、探月工程、北斗工程、空间站建设工程等重点工程配套任务;在航空领域,公司参与了多型新一代战机的配套;在兵器领域,公司参与了信息化装备的传感器配套任务;在轨道交通领域,公司参与了和谐号、复兴号等高铁动车的传感器国产化配套;在冶金领域,公司产公司MEMS吃螺仪借助半导体技术,实现了批量化生产,并且具有智车辆、高铁、舰船、石油开采设备)。同时公司未来将通过半导体制造技术降低惯性传感器的制造成本,将进一步拓展应用深入自动驾驶领域。技术开发不及预期,竞争加剧,需求不及预期行业研究正文目录1MEMS行业整体情况 61.1什么是MEMS 61.2物联网时代到来，MEMS迎来高景气发展机遇，国产替代空间大 71.3MEMS主要的应用领域 82MEMS行业按照下游领域看未来发展潜力 92.1射频MEMS：滤波器是其中最主要器件之一 92.2惯性MEMS：小型化创造惯性导航领域新市场 122.3压力MEMS：应用于汽车工业、医疗和航空航天 143MEMS行业主要关注的上市公司 173.1赛微电子：MEMS领域纯代工厂全球排名第一 173.2高华科技：高可靠压力和温湿度传感器和传感器网络系统供应商布局商业航空航天 213.3芯动联科：高可靠惯性传感器布局自动驾驶 25 27 行业研究图表1MEMS和MEMS传感器的工作原理图 6图表2MEMS传感器的分类 6图表3MEMS模拟和扩展感官 7图表4MEMS是物联网时代信息获取的关键节点 7图表5中国物联网连接规模 7图表6MEMS市场规模预测2020-2026 7图表7中国MEMS市场空间 8图表8MEMS行业下游应用2021–2027的整体变化 8图表92020年中国MEMS产品结构 9图表10RFMEMS领域主要应用 9图表11各类RFMEMS器件及其应用方向和优势特点 10图表12RFMEMS主要玩家市场份额 11图表13滤波器市场分技术路线统计和预测2015-2026($M) 11图表14惯性技术发展历史 12图表15惯性传感器应用精度级别 12图表16MEMS加速度计市场份额和空间 12图表17MEMSIMU惯性组合市场份额和空间 12图表18全球和我国MEMS惯性领域发展现状和成就 13图表19全球和我国MEMS惯性领域发展现状和成就 14图表20硅压阻式压力传感器结构 15图表21电容式压力传感器结构 15图表22压力MEMS主要玩家市场份额 15图表23压力MEMS主要的应用场景 16图表24压力MEMS未来发展的驱动力和升级方向 16图表25赛微电子主要发展历程 17图表26赛微电子所处MEMS纯代工厂领域排名全球第一 18图表27MEMS产业链结构 18图表28MEMS赛道商业模式以及公司定位 18图表29赛微电子在MEMS领域主要产品 18图表30瑞典SILEX在业内拥有最完善的MEMS产品线 19图表31公司重点客户遍布全球各行业优质厂商 20图表32赛微电子产能情况 20图表33赛微电子产能具体定位和说明 20图表34高华科技公司产品主要应用领域 21图表35高华科技公司产品采用的具体技术路线和种类 21图表36高华科技公司产品列表（高性能传感器） 22图表37高华科技公司传感器网络系统 23图表38高华科技公司传感器网络系统（军用和民用领域发展方向） 23图表39高华科技公司自研芯片情况 24行业研究图表40高华科技公司自研芯片VS采购芯片 24图表41芯动联科MEMS产业链定位（设计公司） 25图表42芯动联科MEMS产品主要应用领域 25图表43芯动联科MEMS吃螺仪系列产品 26图表44芯动联科MEMS加速度计系列产品 26图表45不同技术吃螺仪性能及下游应用领域 27图表46芯动联科吃螺仪指标范围 27图表47芯动联科MEMS主要布局在高端工业级、战术级、和导航级 27 行业研究1MEMS行业整体情况1.1什么是MEMS微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统，是一个独立的智能系统，可大批量生产，其系统尺寸在几毫米乃至更小，其内部结构一般在微米甚至纳米图表1MEMS和MEMS传感器的工作原理图按检测质量的运动方式划分,有角振动式和线振动式加速度计;按检测质量支承方式图表2MEMS传感器的分类 行业研究1.2物联网时代到来，MEMS迎来高景气发展机遇，国产替代空间大MEMS传感器模拟和扩展人类感官，具备微型化优势，是物联网时代获取信息的关键节点技术。MEMS是利用半导体生产工艺构造的集微传感器、信号处理和图表3MEMS模拟和扩展感官图表4MEMS是物联网时代信息获取的关键节点物联网终端连接规模庞大，带动MEMS全球市场空间不断提升。根据IDC的图表5中国物联网连接规模图表6MEMS市场规模预测2020-2026MEMS产品应用领域广泛，国内市场空间大。MEMS应用领域广泛，包括智 行业研究图表7中国MEMS市场空间1.3MEMS主要的应用领域MEMS行业是百亿美金大市场。市场空间将从2021年的136亿美金，提升至2027年的223亿美金。整体CAGR的增长年复合增长率为9%。到2027年第图表8MEMS行业下游应用2021–2027的整体变化 行业研究中国MEMS产业结构和全球整体MEMS下游领域应用基本类似。根据赛过顾问的数据统计看,2020年中国MEMS市场射频占据最大份额,达到25.4%,其次图表92020年中国MEMS产品结构2MEMS行业按照下游领域看未来发展潜力2.1射频MEMS：滤波器是其中最主要器件之一RFMEMS是指利用微纳电子机械系统MEMS/NEMS,技术微纳精细制造实现成化等方面的优势,逐渐广泛应用于军民各领域。RFMEMS应用领域包括：1）个人通讯,如移动电话、PDA(PersonalDigitalAssistant)、便携式计算机的数据交换;2）车载、机载、船载收发机和雷达等。图表10RFMEMS领域主要应用 行业研究波束天线等，应用于相控阵雷达系统、平面阵列扫描天线等;2）电感、电容结构组成的天线阵列，用于雷达、电子对抗等;5）微图表11各类RFMEMS器件及其应用方向和优势特点滤波器是构建射频微波子系统最重要、用量最大的器件之一，也是研究最广针对高性能指标、高可靠性、高功率容量的军工市场需求，RFMEMS滤波器的该类型产品已达到实用化程度;3）MEM民用市场的射频微波滤波器主要以SAW、BAW滤波器以及近年来的FBAR 行业研究图表12RFMEMS主要玩家市场份额滤波器市场空间巨大，国产替代空间大。根据Yole的数据显示，BAW滤波图表13滤波器市场分技术路线统计和预测2018-2028($M) 行业研究2.2惯性MEMS：小型化创造惯性导航领域新市场图表14惯性技术发展历史在惯性传感器领域,三种主要的技术在不断提升军用和民用能力:环形激光吃螺(RLGs),光纤吃螺(FOGs)以及MEMS吃螺和加速度计。应用这些技术制造的吃螺和加速度计已经取代了除高精度应用领域之外几乎所有的机FOGs(光纤吃螺)RLGs(环形激光吃螺)一种成本低廉的替代品也逐渐渗透进图表15惯性传感器应用精度级别从MEMS惯性领域主要市场的MEMSIMU惯性组合和MEMS加速度计看，海外厂商占据绝对市场份额。其中MEMS加速度计市场在2021年空间为12.2亿图表16MEMS加速度计市场份额和空间图表17MEMSIMU惯性组合市场份额和空间 行业研究MEMS惯性领域技术研发和建设，事关国民经济和国家安全建设。“九五”期间,三十年弹指一挥间,MEMS惯性传感器已从全球市场和我国MEMS惯性导航领域的成就看，在高性能MEMS惯性传感图表18全球和我国MEMS惯性领域发展现状和成就MEMS发展具体成就主要发展机遇/突破具备的技术能力/成就高性能MEMS惯性传感器产品已推广应用两片式系统级封装(Sip)的忙螺和加速度计。2019封装和测试等主要技术环节，具备了开发率先将MEMS惯性传感器应用于智能辅助驾驶智能辅助驾驶和自动驾驶对定位系统的基本要求在国内造车新势力特别是小鹏汽车智能辅助驾驶方案的强力牵引下，国内企业敢为惯性传感器应用于智能辅助驾驶，在车载定位这个细分赛道蹬出了一条新路，走在消费级MEMS惯性传感器崭露头角消费领域同样存在供应链安全的问题，国从MEMS惯性产品应用未来发展方向看，主要机会在自动驾驶，人形机器人，以及具备更高的集成度和智能化。从智能驾驶MEMS惯性导航应用看，L3及以上级自动驾驶需要安全可靠、低成本、高精度的MEMS惯性传感器。从L2级别到L3级别，自动驾驶的安全性问~2027年全球自动驾驶渗透率L2及以上级呈现增加的趋势。其中,L2/L2+级预计 行业研究人形机器人打开了MEMS惯性传感器的成长空间。MEMS惯性传感器可以获图表19全球和我国MEMS惯性领域发展现状和成就MEMS传感器发展方向主要发展机遇主要实现目标L3及以上级自动驾驶需要安全可靠、低成本、高精度的MEMS惯性传感器价格在30万元以上的乘用车市场占有率很有限，因此乘用车高精度定位产品的装车巨大的成本压力就会随之而来。在不影响靠性要求还非常高。人形机器人打开了MEMS惯性传感器的成长空间根据麦肯锡预测，全球人形机器人市场空间年国内智能机器人市场规模的年平均复合增人形机器人的实时状态、位置信息以及运等，实现数据互补，估计姿态足的质心位行机器人状态反绩并完成下一步动作，应MEMS惯性传感器朝着迈进传感器的主要性能指标—零偏稳定性将达到和三轴加速度计集成在一起，同时与卫星芯随着集成化程度越来越高，产品的成本将可以将多个芯片组合封装，可在有限的体2.3压力MEMS：应用于汽车工业、医疗和航空航天MEMS压力传感器可以用类似集成电路(IC）设计技术和制造工艺，进行高精度、低成本的大批量生产，从而为消费电子和工业过程控制产品用低廉的成本大量使用MEMS传感器打开方便之门，使压力控制变得简单易用和智能化。传统的机械量 行业研究使性价比相对于传统“机械”制造技术大幅度提高。MEMS压力传感器主要包括压阻式、电容式和谐振式类型，主要用于测量液体、气体、固体等介质的压力。硅压阻式压力传感器：是采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为力硅电容式压力传感器：由沉积在膜片下表面的一层金属作为可移动的电容器，板电容器。由于膜片受到压力的影响而产生挠曲，使电容的两个极板之间的距离改硅谐振式压力传感器：是利用膜片或梁的谐振频率随着被测压力的不同而变化，图表20硅压阻式压力传感器结构图表21电容式压力传感器结构证券研究所证券研究所行列。其他供应商如森萨塔(Sensata)和恩智浦(NXP)等其他厂商紧随其后在领域具备较深的布局。图表22压力MEMS主要玩家市场份额 行业研究从MEMS压力传感器整体行业应用看。压力MEMS传感器主要的下游应用包括汽车、生命医学领域、航天领域应用。在汽车工业领域的应用中，MEMS压力传感器具有很广泛的应用，在生物医学领域的应用中，可在诊断系统及检测系统，如颅内压力检测系统在航天领域的应用中，利用压力传感器能够对航天飞行器及宇宙飞船的姿态进行控制，对火箭、卫星、喷气发动机、高速飞行器等耐热腔体表面的图表23压力MEMS主要的应用场景MEMS压力传感器的应用具体应用在汽车工业领域的应用在生物医学领域的应用在航天领域的应用的压力传感器主要包括航天器姿态传感器和空图表24压力MEMS未来发展的驱动力和升级方向MEMS压力传感器应用的趋势具体趋势小型化多功能化网络化新型结构的设计 行业研究 3MEMS行业主要关注的上市公司3.1赛微电子：MEMS领域纯代工厂全球排名第一赛微电子深耕MEMS微系统领域，通过收购瑞典Silex逐渐转型为MEMS技术开发服务和纯代工厂商。赛微电子前身耐威科技成立于2008年，于2015年在家集成电路产业基金，2021年公司再图表25赛微电子主要发展历程公司全资子公司瑞典Silex是全球领先的纯MEMS代工企业，服务于全球各领域巨头厂商，且正在瑞典持续扩充产能;同时公司控股子公司赛莱克斯北京已投入运营并持续推动产能爬坡，因此合理预计公司有望继续保持纯MEMS代工的全球领先地位。根据Yole的统计数据，2012年至今，瑞典Silex在全球MEMS代工厂营收排名中一直位居前五，与意法半导体(STMicroelectronics)、TELEDYNEDALSA、台积电(TSMC)、索尼(SONY)等厂商持续竞争，2019-2022年则在全球随着公司境内外新增产线及产能的陆续建设及投入使用，公司整体将继续保持在全 行业研究图表26赛微电子所处MEMS纯代工厂领域排名全球第一赛微电子定位中游代工环节，工艺开发能力强。MEMS行业存在产品品类多、取不同的工艺策略，面对每个客户高度定制化的属性，代工厂需要不断进行工艺开发,因此工艺平台的Knowhow图表27MEMS产业链结构图表28MEMS赛道商业模式以及公司定位赛微电子产品覆盖领域广泛，具备全球性的销售渠道、坚实的客户基础，市场图表29赛微电子在MEMS领域主要产品 产品示意图名称产品主要用途及相关功能介绍 行业研究体积更小，成本更低，功耗更低，灵敏度和精度更高。具有极体积更小，成本更低，功耗更低，灵敏度和精度更高。具有极关具有低损耗，高功率开关，仅需几皮安即可工作硅光子(Sip)将实现廉价、批量生产的光连接，有望硅光子(Sip)将实现廉价、批量生产的光连接，有望压力传感器世界上最小的压力传感器，该传感器用于外科导管上以局部微针锋利、坚固且足够细小，能够以完全无痛的方式穿透皮微针锋利、坚固且足够细小，能够以完全无痛的方式穿透皮层。微针设计有各种高度、长度、通道位置和尺寸。可用于控制释片图表30瑞典Silex在业内拥有最完善的MEMS产品线 行业研究图表31公司重点客户遍布全球各行业优质厂商公司产能主要包括瑞典产能和北京产能。公司在瑞典拥有一座成熟运转的其中瑞典产线通过添购部分设备、收购半导体产业园区推动扩产，以满足相关客户图表32赛微电子产能情况图表33赛微电子产能具体定位和说明产线产线定位主要产能说明瑞典FAB1&FAB2产能利用率及生产良率均受到工艺开发业务的影响，工艺FAB1&FAB2仍处于恢复阶段，其产北京FAB3坡过渡的关键阶段，面向客户需求产品的工艺开发、产仍相对较少，大部分仍处于工艺开发、产品验证或风险务的良率一般远低于晶圆制造业务的良率，也影响了产 行业研究3.2高华科技：高可靠压力和温湿度传感器和传感器网络系统供应商布局商业航空航天公司主营业务为高可靠性传感器及传感器网络系统的研发、设计、生产及销售,主要产品为各类压力、加速度、温湿度、位移等传感器,以及通过软件算法将上述传感器集成为传感器网络系统。依托高可靠性传感器产品的自主创新优势,公司核心产品具有可靠性高、一致性好、集成度高的特点,较早得到航天客户的关注,成功参与了载人航天工程的项目配套,并逐渐被应用于其他各高可靠领域。随着公司的研发和生产能力的提升,在航天领域,公司参与并圆满完成了载人公司参与了多型新一代战机的配套;在兵器领域,公司参与了信息化装备的传感器配套任务;在轨道交通领域,公司参与了和谐号、复兴号等高铁动车的传感器国产化配套;在冶金领域,公司产品已被应用于宝武集团、建龙集团等企业的冶炼设备健康监测系统。公司与上述领域的重要客户建立了长期稳定的合作关系。图表34高华科技公司产品主要应用领域具体应用领域参与的项目航天领域航空领域公司参与了多型新一代战机的配套兵器领域冶金领域公司产品已被应用于宝武集团、建龙集团等企业的冶炼设备健康监测系统公司的高可靠性传感器指满足国标、军标、宇航级标准等要求下,可在恶劣和感器。在传感器领域,终端应用场景需求会决定工艺技术和感测原理的选择。目前,公司压力、加速度、湿度传感器均采用MEMS技术,振动、温度、位移传感器未采用MEMS技术。图表35高华科技公司产品采用的具体技术路线和种类 行业研究图表36高华科技公司产品列表（高性能传感器）信号类型产品名称产品图示应用领域应用领域航天领域温湿度、压力压力航空、航天领域压力压力传感器航天领域振动航天领域压力压力传感器航空领域温度、压力航空领域转速航空领域压力压力传感器位移压力压力压力器理压力器压力温湿度温湿度、加速度加速度加速度加速度位移 行业研究根据军用领域和工业领域客户的需求，为其定制传感器网络系统。该产品将公司自公司已开发出多种可应用于不同领域的传感网络系统。图表37高华科技公司传感器网络系统图表38高华科技公司传感器网络系统（军用和民用领域发展方向）应用领域传感器网络系统军民领域发展计划军用领域民用领域件的新要求。另一方面，公司在软件上将持续丰富故障模型库，加强边高华科技持续围绕基于MEMS相关技术自主研发设计高可靠性传感器以及传感器网络系统相关产品的发展战略，经过多年的技术积累与研发投入，目前已具备MEMS相关芯片的自主设计能力。随着研发及生产工作的不断推进，公司自主设计的MEMS芯片预计将于2022/2023年底开始逐步实现量产。要采用的芯片，该类芯片具有灵敏度高、精度高、动态特性好、耐腐蚀、响应时间 行业研究公司自研的扩散硅芯片通过特有的屏蔽技术和独有的结构设计实现了抗电磁干图表39高华科技公司自研芯片情况图表40高华科技公司自研芯片VS采购芯片 行业研究3.3芯动联科：高可靠惯性传感器布局自动驾驶芯动联科的主营业务为高性能硅基MEMS惯性传感器的研发、测试与销售。目前，公司已形成自主知识产权的高性能MEMS惯性传感器产品体系并批量生产及应用，在MEMS惯性传感器芯片设计、MEMS工艺方案开发、封装与测试等主要环节形成了技术闭环，建立了完整的业务流程和供应链体系。加速度计通过惯性技术实现物体运动姿态和运动轨迹的感知，是惯性系统的基础核图表41芯动联科MEMS产业链定位（设计公司）图表42芯动联科MEMS产品主要应用领域 行业研究称解帮合结构设计及自校准自补偿电极,在保持高性能的前提下易生产,对温度不敏感,同时能够起到对冲击和振动的抑制作用。MEMS腔螺仪的数模混合ASIC具备自校准、自诊断、自标定、自适应等智能算法,使本产品相比传统惯性器件易使展。公司MEMS腔螺仪借助半导体技术,实现了批量化生产,并且具有智能化程度更高和成本更低的优势。图表43芯动联科MEMS腔螺仪系列产品公司MEMS加速度计通过分散式多单元结构的设计,使MEMS敏感结构具有SOI体硅工艺制造,配以高性能ASIC电路,可以实现μg级加速度测量精度。图表44芯动联科MEMS加速度计系列产品腔螺仪技术方面,传统的腔螺仪如环形激光腔螺仪、光纤腔螺仪、动力调谐腔螺仪、半球谐振腔螺仪、静电悬浮腔螺仪等产品,主