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MEMS 慣性傳感器主要應用于消費電子及汽車領域，是支撐我國科技發展的重要的底層硬件之一。經過十余年的技術追趕，國內廠商從籍籍無名逐漸走上市場頭部舞臺。為明晰產業發展現狀，判斷產業發展方向，芯謀研究特組織分析師團隊調研相關市場并撰寫成文。

MEMS慣性傳感器概述

慣性傳感器是一種用于測量物體的加速度、角速度和傾斜角度等參數的電子傳感器。MEMS慣性傳感器指采用MEMS工藝制備的慣性傳感器，與傳統工藝制造的慣性傳感器相比，MEMS器件具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產、易于集成和智能化等特點，被廣泛應用于航空航天、石油化工、汽車、船舶、消費電子、醫療等領域。本報告涉及MEMS慣性傳感器主要包括MEMS加速度計、MEMS陀螺儀和MEMS慣性測量單元（IMU）。

1．MEMS加速度計

MEMS加速度計是一種能夠測量物體線加速度的傳感器，通常由質量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調電路等部分組成。MEMS加速度計是MEMS領域最早研究、最成熟、最常見的器件。MEMS加速度計按檢測方式可分為電容式、壓電式、壓阻式、諧振式等；按軸數可分為單軸式、雙軸式及三軸式。其中電容式MEMS加速度計是技術最為成熟、應用最為廣泛的MEMS加速度計廣泛應用于消費電子、汽車電子、工業自動化等各個領域。

2．MEMS陀螺儀

MEMS陀螺儀發展于20世紀80年代，主要有線振動型陀螺和諧振環型陀螺，前者工藝簡單，利于大批量、低成本生產；后者具有更高的理論精度但結構及原理更為復雜，目前市面主流是振動型陀螺儀。MEMS陀螺儀的發展主要側重于通過結構小型化、制造工藝優化、諧振器優化設計、測控電路的誤差補償設計等方法來提升MEMS陀螺儀的整體性能。

3．MEMS慣性測量單元（IMU）

IMU是基于MEMS技術的新型慣性測量器件，用來測量物體的三軸加速度和三軸角速度信息。MEMS IMU的發展早期主要受軍工需求推動，后續逐步推廣至民用，現已于消費電子、汽車、工業自動化等領域中實現廣泛應用。IMU按實現途徑分為組裝式和單片式兩類。組裝式是將三個單軸加速度傳感器和三個單軸陀螺儀通過立體組裝到一起分別實現三個方向加速度信號和角速度信號的測量。主要的廠家包括BOSCH，ST及TDK等。單片式是將多個MEMS敏感結構制作在一個芯片上，MEMS芯片和ASIC電路芯片通過引線鍵合連接達到多軸測量的目的，并且可以做到更高的集成度和更小的體積。主要的生產廠家包括ST，BOSCH，INVENSENSE，ADI等。

中國MEMS慣性傳感器產業鏈情況

中國MEMS慣性傳感器行業產業鏈分為三個環節，上游包括材料、設備及EDA；中游包括設計、晶圓制造、封測等，其中晶圓制造又可分為MEMS晶圓制造企業和IDM企業兩類；下游終端廠商覆蓋消費電子、汽車、工業、醫療、航天等多個領域。MEMS慣性傳感器對于制造節點要求不高，但工藝要求較為特殊，產業鏈條鏈路較為復雜，故而國際龍頭廠商為增強設計－生產協同整合能力，多采用IDM模式。國內廠商因規模較小，整體以代工為主，部分廠商為IDM模式。

1．設計

中國本土設計企業在MEMS加速度計方面已具備高端加速度計設計能力，產品廣泛用于手機、可穿戴設備等消費市場。在MEMS陀螺儀領域，國內廠商現有產品多定位于消費級產品。在MEMS IMU領域，國內廠商與國外設計能力仍有一定差距，但矽睿、士蘭微等國內廠商均已在集中力量攻堅，未來高端產品突圍有望。

2．制造

MEMS慣性傳感器制造企業主要分為代工及IDM兩類，主要代工廠商為賽微電子、紹興集成等，主要IDM廠商為士蘭微、美新等。由于MEMS制造工藝并非一味追求更小的制程節點與更高的集成度，而是更加注重機械結構。國內部分廠商出于對刻蝕深度、精度、應力控制等每一步工藝和設計匹配的準確實現的要求也采用了IDM模式。目前主流產線以6英寸和8英寸為主，但由于產品出貨仍處于追趕階段，因此在量產良率、可靠性和穩定性等方面存在不足。

3．封測

我國MEMS封裝產業在全球范圍內處于相對領先的地位，第一梯隊由長電、通富和華天組成。在MEMS慣性傳感器生產過程中，由于封裝成本占比超過50%，因此國內外廠商在器件生產成本方面的差距主要體現于不同產品規模下封裝測試代工成本的差距。

此外，與傳統硅基器件測試流程不同的是，由于MEMS慣性傳感器的外部激勵測試由應用場景需求制定，因此各廠商通常采用高度客制化測試方案或自研測試設備的方式對產品進行測試。

中國慣性傳感器市場分析

1．市場規模和增長趨勢

中國MEMS慣性傳感器市場主要分為民用市場和軍規級市場，由于軍規產品通常成本高昂，尺寸較大，多為非標產品且應用場景和需求量較特殊，故本報告市場情況僅包含民用市場情況。

近些年來，MEMS技術理論研究持續進步、工藝水平不斷提高，不僅大幅降低了MEMS慣性傳感器的制造成本，而且顯著提升了其測試精度和環境適應性等性能指標，使得MEMS慣性傳感器在下游得到廣泛應用。中國蓬勃的消費電子產業為MEMS慣性傳感器市場需求提供基礎支撐，幾乎每一類可測量運動狀態或受運動狀態影響的消費電子產品均搭載了MEMS慣性傳感器，因此，中國MEMS慣性傳感器市場在過去幾年中呈現逐年增長的趨勢，2022年市場規模總量為77.4億元。中國MEMS慣性傳感器市場未來五年的主要增長驅動來自下游自動駕駛汽車，機器人和工業設備市場的爆發。尤其是在自動駕駛領域，MEMS慣性傳感器將為汽車自動駕駛提供動態導航輔助功能。預計中國慣性傳感器市場將以10.2%的增速快速增長，至2027年達125.7億元。

數據來源：芯謀研究

2．細分品類市場情況

在2022年中國慣性傳感器市場中，MEMS IMU是市場份額最大的品類，占比約為56%，MEMS加速度計的市場規模占比約為34%，MEMS陀螺儀的市場規模占比約為10%。

（1）MEMS加速度計

受益于中國消費電子快速發展，2022年中國MEMS加速度計行業市場規模增長至26.5億元。過去在智能手機中往往采用加速度計與磁力計結合來實現智能手機定位算法。但現在，智能手機可以使用單個IMU并配備輔助SPI接口來實現相同功能，這無疑將放緩加速度計在相關領域的增長。

未來，汽車將成為加速度計的主要增量市場。汽車應用中，MEMS加速度計主要用于主動和被動安全應用，例如氣囊（外圍和中央ECU）、ESC/側翻和TPMS模塊。而自動駕駛對于車身精確運動控制要求漸長也推動了更多加速度計在汽車領域的應用。隨著5G帶來的智能手機市場回暖以及汽車智能化的進一步發展，2022年中國MEMS加速度計市場規模達到26.5億元，并以9.2%的增速增長，至2027年達41.1億元。

數據來源：芯謀研究

（2）MEMS陀螺儀

隨著市場需求在2021年逐漸恢復，人們對無人駕駛、智能家居等領域需求的不斷增加，MEMS陀螺儀的市場需求也隨之增長。由于市場需求在過去幾年已經有了一定反彈，同時增量空間被IMU擠壓，故而MEMS陀螺儀市場飽和度逐步提高，未來增速受到了一定的限制。預計未來5年，市場增速將持續放緩，但總體仍將保持增長趨勢。預計將從2022年的7.8億元增長到2027年的9.1億元。

數據來源：芯謀研究

（3）MEMS IMU?

隨著MEMS IMU技術的成熟和系統綜合成本的下降，整個MEMS慣性傳感器市場正在經歷巨大的變革，獨立的MEMS加速度計和陀螺儀越來越多地被MEMS IMU所取代。在汽車市場，IMU正在逐漸取代獨立的加速度計和陀螺儀應用。IMU將被更多地用于主動轉向、翻滾檢測、ESC以保障ADAS/AV高度自動化和完全自動化駕駛，故而國內MEMS IMU市場將會在新能源車需求增量和替換量雙重利好的情況下快速增長。2022年MEMS IMU市場規模達到43.1億元，預計將以11.9%的增速增長，至2027年達75.5億元。

數據來源：芯謀研究

中國市場競爭分析

1．市場競爭格局

MEMS加速度計多與MEMS陀螺儀搭配使用，其設計和加工技術已日趨成熟，民用領域對成本、尺寸、產能規模等方面均有較高的綜合要求。2022年，中國加速度計市場主要供應商被國際廠商占據。其中，BOSCH是市場份額最大的MEMS慣性傳感器廠商，占28%。其次是ST和Murata，分別占18%和12%。



數據來源：芯謀研究

相比Bosch、ST等國際領先企業，本土企業仍處于跟隨狀態，市場占有率低、營收規模小、技術積累少、客戶資源少、產品驗證機會少。隨著本土加速度計的技術逐漸成熟，目前各大本土廠商正在持續發力追趕。士蘭微和美新半導體是本土廠商中份額最大的，在中國市場所有廠商中分列第五、第六，占比依次為9%和7%。其余前五大本土廠商為明皜傳感、矽睿科技和敏芯股份，市場份額分別為4%、1%和不足1%。



數據來源：芯謀研究

國內MEMS陀螺儀市場主要廠商為Bosch、ST、TDK等國際巨頭，國內企業為深迪半導體、美新半導體、矽睿科技等。由于國內市場細碎，各廠商銷售額較小不易統計排名，故不做展示。

MEMS IMU市場份額分布相對集中，國際廠商占據壟斷地位。前三名國際廠商共占據近80%市場份額，前五名國際廠商共占據超90%市場份額。其中BOSCH以33%的市場份額排名第一，ST和TDK分別以25%和21%的市場份額緊隨其后。



數據來源：芯謀研究

由于MEMS IMU產品生產工藝難度大，只有頭部企業才有足夠的資金、技術和資源來應對市場競爭，因此準入門檻不斷提高，國內參與競爭的廠商較少。相較于前五名國際廠商，本土廠商市場份額比較小，面臨的市場競爭壓力也較大。2022年中國IMU市場最大本土廠商為矽睿科技，市場份額占比為2%；其余廠商如深迪半導體等，市場份額較小，占比均小于1%。MEMS IMU作為一個重要的傳感器應用領域，隨著智能化、自動化等領域的不斷拓展和應用，其市場前景十分廣闊。相比國際廠商，本土廠商在本地化服務、供應鏈整合等方面進行差異化競爭，也將會有機會獲取更多的市場份額。

2．國內廠商簡介

（1）士蘭微

杭州士蘭微電子股份有限公司成立于1997年，目前已經具備了在6英寸、8英寸芯片生產線上實現MEMS傳感器批量制造的能力，并建立了自己的MEMS封測生產線。目前士蘭微慣性傳感器主要為三軸加速度傳感器等，已在智能手機、平板電腦、智能手環、智能門鎖、行車記錄儀、TWS耳機等領域廣泛應用。

（2）美新半導體

美新半導體有限公司成立于1999年，是中國最早的IDM模式慣性傳感器開發商。2020年美新獲得mCube獨家授權的慣性傳感器芯片技術，全面布局電容式加速度計和陀螺儀領域。其加速度計產品涵蓋小尺寸、低功耗等豐富組合，已廣泛應用于智能手機、筆電/平板、智能手表/手環、汽車、TWS耳機、智能門鎖等場景。

（3）明皜傳感

蘇州明皜傳感科技股份有限公司成立于2011年，主要從事MEMS傳感器的研發、設計和生產，并提供相關技術服務。主要產品為加速度傳感器等，主要應用于消費電子領域。

（4）矽睿科技

上海矽睿科技股份有限公司成立于2012年，目前慣性傳感器產品包含三軸加速度傳感器、六軸IMU及高精度慣導模塊等，主要應用于智能手機，可穿戴設備、AR/VR、汽車及無人機產品等。

（5）深迪半導體

深迪半導體（上海）有限公司成立于2008年，專注于為消費電子及汽車電子市場設計和生產低成本、高性價比、低功耗、小尺寸的商用MEMS陀螺儀芯片。目前深迪已推出了商用Z軸MEMS陀螺儀、三軸MEMS陀螺儀、三軸MEMS磁傳感器、汽車工業級Z軸MEMS陀螺儀等產品。

（6）敏芯股份

蘇州敏芯微電子技術股份有限公司成立于2007年9月，公司目前主要產品線包括MEMS麥克風、MEMS壓力傳感器和MEMS慣性傳感器。慣性傳感器產品主要為三軸MEMS加速度計，應用于手機、平板電腦、可穿戴市場等消費電子產品領域，同時也逐漸在汽車和醫療等領域擴大應用。

總結

MEMS慣性傳感器在國內發展時間較短，但受益于下游行業的蓬勃發展，其市場規模增速較快。近年來，MEMS慣性傳感器在汽車、智能手機、平板電腦、無人機、工業自動化等領域的應用范圍不斷擴大。例如，在智能手機和平板電腦中，MEMS慣性傳感器可以實現多種應用，如自動橫豎屏切換、運動感應、指南針、虛擬現實等。在汽車和工業自動化中，MEMS慣性傳感器可以實現車輛姿態控制、自動駕駛、高精度導航等應用。

隨著技術的不斷進步，MEMS慣性傳感器正朝著高精度、高可靠、小體積、集成化、實用化、低成本的方向發展，行業的規模效應和頭部效應也愈發明顯，只有頭部企業才能通過降低生產成本、提升產品性能、提高產品穩定性與可靠性等方面來占據市場份額，實現與下游大客戶的綁定。 ? ? ? ??





審核編輯：劉清