2024年3月,Neuralink公布首例人类脑机接口植入者通过MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)运动传感器实现意念操控电脑;2025年2月,比亚迪发布“天神之眼”智能驾驶系统,单台车搭载MEMS器件数量用量持续提升。这两个标志性事件,揭开了MEMS传感器在生物医疗与智能汽车领域的爆发序幕。
据Yole Development多个方面数据显示,全球MEMS市场规模正以11.2%的年复合增长率扩张,预计2028年将达到510亿美元(数据来源:《MEMS Industry Report 2024》)。在智能硬件微型化、医疗设施精准化、工业监测实时化以及人形机器人即将爆发的四重奏下,这个百亿级赛道,正在改写一级市场的投资版图。本文笔者将从产业链应用、市场规模、竞争格局、增长逻辑等角度深入解读MEMS传感器的发展前途,进一步挖掘投资机会。
MEMS传感器是基于微机电系统的典型传感器件。它是指可以批量制造的,集微结构、微传感器、微执行器以及信号处理和控制电路于一体的器件或系统。其特征尺寸一般在0.1μm~100μm范围。
与传统的机械传感器相比,MEMS传感器具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化等特点。在微米量级的特征尺寸MEMS传感器能完成某些传统机械传感器所不能够实现的功能。因此,MEMS传感器正逐步取代传统机械传感器的主导地位,在消费电子科技类产品、汽车工业、航空航天、机械、化工及医药等领域得到普遍的应用。
MEMS 传感器产业链最重要的包含设计、制造、封装测试以及应用等环节,产品大范围的应用在各行各业。
中国MEMS传感器市场的起步和发展与中国3C产品(包括计算机、通信和消费类电子科技类产品)及汽车电子科技类产品保持迅速增加、全球电子整机产业向中国转移紧密关联。近年来,随着消费电子、汽车电子科技类产品等下业的加快速度进行发展,我国MEMS传感器市场需求旺盛,历年持续保持迅速增加。多个方面数据显示,2023年中国MEMS传感器行业市场规模约为1137.3亿元。其中,消费电子市场规模为599.1亿元;汽车电子市场规模为275.3亿元;工业电子市场规模为108.7亿元;生物医疗市场规模为94亿元。
在竞争格局方面,外资代表企业包括:博世(BOSCH)——汽车MEMS全球市占率33%,其拳头产品为ESP车身稳定系统传感器;意法半导体(ST)——消费电子MEMS霸主,是苹果/华为手机陀螺仪核心供应商;德州仪器(TI)——医疗MEMS领导者,占据血糖监测传感器68%份额。国内代表企业有:歌尔微电子——MEMS麦克风全球第二,市占率24%,客户覆盖Meta/索尼;敏芯股份——压力传感器国内龙头,家电领域市占率19%;纳芯微——车规级传感器突围者,2023年车载压力传感器出货量突破2000万颗。
随着国内厂商技术的进步和政策的支持,国产替代正在加速,但在高端场景国际巨头仍占据较大市场占有率,国产化率不足25%,部分细致划分领域渗透率不足10%。
人形机器人传感器主要分布于传感系统,常见的类型包括视觉、触觉、听觉传感器,嗅觉和味觉传感器等可能在特定应用场景中应用。AI时代下,对传感器的智能化提出了更高的要求,而MEMS是智能传感器的重要技术路线。从市场预期规模来看,六维力传感器、柔性电子皮肤、高性能惯性测量单元(IMU)及力控扭矩传感器等具有较高的技术价值和市场潜力。
高工机器人产业研究所(GGII)通过测算人形机器人在不相同的领域的渗透率预测,2024年全球人形机器人市场规模为10.17亿美元, 到2030年全球人形机器人市场规模将达到151亿美元,2024-2030年CAGR将超过56%,全球人形机器人销量将从1.19万台增长至 60.57万台。仅考虑惯性传导器、力矩传感器等关键传感器在人形机器人中的价值占比预计就超过了13%,按此保守推测,MEMS传感器在人形机器人的市场规模将突破100亿元人民币。
智能汽车的初阶一般具有一些基础的智能辅助功能,如自动紧急制动、自适应巡航、车道保持辅助等。这类汽车常常要 10 到 25 颗 MEMS 传感器,用于安全气囊系统的加速度计、用于电子稳定控制管理系统的加速度计和陀螺仪、胎压监测系统的压力传感器、车内环境监视测定的温湿度传感器等。
高阶智能汽车具备更高级别的无人驾驶功能,如在城市道路中实现无人驾驶、自动泊车等。此类汽车对 MEMS 传感器的用量大幅度的增加,在大多数情况下要 30 到 40 颗甚至更多。除了中低级智能汽车所使用的传感器外,还需要更加多高精度的惯性测量单元(IMU)来提供精确的姿态和位置信息,以及用于激光雷达的 MEMS 微镜等。
未来随只能汽车的逐步发展,MEMS 传感器的用量还将持续增加。以特斯拉给某厂商订单为例, IMU 用量大幅度的增加,原本市场预期单台 2-4 个主控 IMU,实际使用 4 个主控 + 40 个消费级 IMU,仅IMU这一环节用量就大幅提升。
MEMS 传感器与物联网、大数据、人工智能等技术的融合日益紧密。在工业场景预测性维护中,MEMS 传感器作为数据采集终端,将采集到的数据通过物联网技术传输到云端或本地服务器,利用大数据技术进行存储和分析,再借助AI算法建立故障预测模型,实现对工业设施的智能诊断和预测性维护。这种技术融合不仅提升了预测性维护的效率和准确性,也为 MEMS 传感器创造了更多的市场需求。
降低维护成本:传统的定期维护方式有几率会使过度维护或维护不足,增加维护成本和设备故障风险。预测性维护通过 MEMS 传感器实时监测设备状态,能够准确地判断设备要不要维护以及维护的时间和内容,避免了不必要的维护工作,降低了维护成本。从企业角度来看,这使得采用 MEMS 传感器进行预测性维护的成本效益比更高,从而推动了 MEMS 传感器在工业场景中的应用。
提高生产效率:通过 MEMS 传感器实现的预测性维护能提前发现设备故障隐患,及时来维护和修复,减少设备停机时间,提高设备的利用率和生产效率。对于一些连续生产的工业公司来说,设备的停机可能会造成巨大的经济损失,因此预测性维护的价值更加凸显,这也促使企业愿意投入更多的资金来采用 MEMS 传感器等先进的预测性维护技术。
MEMS传感器尺寸可小至微米级别,能够集成到微型医疗器械(如可穿戴设备、体内植入物)中,明显降低对患者的侵入性。应用场景有如下这些:植入式设备如心脏起搏器中的压力传感器、视网膜植入物的生物信号检测模块;微创手术工具中集成MEMS传感器的手术器械可提供实时反馈,提升手术精度;精准诊断与早期筛查——MEMS传感器的高灵敏度使其在疾病早期诊断中发挥关键作用,例如:基于生物MEMS的液体活检技术可检测血液中的微量肿瘤标志物、传染性疾病监测、微生物传感器快速识别病原体,缩短诊断周期。
中国MEMS传感器近些年来发展迅速,出现了多家代表企业。但行业整体与国外企业存在比较大差距,产品大多分布在在消费级的声学、压力等中低端应用场景。
高端的应用场景仍被国外企业垄断,根据芯动联科招股书,全球高性能MEMS惯性传感器份额集中在霍尼韦尔、ADI、Northrop Grumman/Litef 等巨头手中,市占率CR3超过50%。
高端的MEMS传感器在人形机器人、智能驾驶、军事等领域中不可或缺,考虑到地理政治学风险以及上述行业的重要性,高端MEMS传感器的自主可控是制造强国不可或缺的。
MEMS 传感器作为万物互联时代的“感知器官”,正在成为科技革命的核心驱动力,市场正迎来黄金发展期。对于投资者而言,抓住这一赛道的投资机会,不仅是对科学技术创新的押注,更是对未来科技革命的布局。
随着应用场景的不断拓展、市场需求持续扩大,作者觉得MEMS传感器在技术迭代与国产替代的进程中存在巨大的掘金机遇。投资主线方面,应围绕技术突破方向、国产替代机遇、高价值赛道三大主线进行布局,建议着重关注人形机器人、智能化汽车、端侧AI中的MEMS传感器优质企业。返回搜狐,查看更加多