2020年MEMS傳感器市場將增長10％

根據市場研究公司Fact.MR的數據，全球MEMS傳感器市場價值280億美元，到2020年將增長10％，屆時年市場規模將超過300億美元。

Fact.MR指出，ST Microelectronics居MEMS傳感器領域的營收首位，其產品范圍廣，市場份額約為19％；而Fact.MR憑借其MEMS麥克風產品，以15％的市場占有率排名第二；而專注于消費者運動感應領域的TDK子公司InvenSense則排名第三。

Fact.MR的排名與Yole Developpement在2018年的排名有顯著差異， Yole認為，Broadcom和Bosch為市場領導者，意法半導體排名第三。緊隨其后的是德州儀器（TI），Qorvo和惠普（Hewlett Packard），還有恩智浦半導體和索尼等。Broadcom和Bosch的銷售額都是14億-15億美元（約人民幣95.2億-102億元），形成了“寡頭現象”，遠遠超過TOP3及后續企業。

按2018年收入排名的前30名MEMS制造商排名。資料來源：Yole Developpement.

但無論排名如何，可以明確的一點，在發展歷程中，MEMS傳感器主要由老牌廠商主導。

前浪：老牌廠商與MEMS的發展共命運

回顧MEMS的早期時代，即1980年代至90年代之間，MEMS完全是用于檢測諸如機械運動，壓力或沖擊之類的基本傳感器的傳感器。但當時，MEMS傳感器并不是很準確。

之后，進入千禧年以來，MEMS中使用改進的電子技術和材料使得傳感器足夠精確，足以測量事物，包括MEMS使用旋轉感應和數字光處理技術（DLP）等。到2000年代中期，聲音和IR波長也被應用到MEMS技術中。

簡而言之，MEMS從物理傳感器轉向光處理（例如微鏡），然后轉向紅外傳感（測微輻射熱計）。當中，麥克風的聲音也推動了MEMS的發展。

MEMS革命帶來了首個超越人類感官的傳感器。如今，MEMS和傳感器的發展有望超越人類的能力，其在超聲波，高光譜，射頻等方面已具有傳感能力。目前，移動和汽車是MEMS傳感器兩個最大的細分市場，復合年增長率可達13%。Yole也預測，2023年的移動細分市場將為傳感器和執行器創造530億美元的價值，而汽車將達到205億美元。

MEMS產品種類繁多，應用場景眾多，比如智能手機中就使用到很多MEMS器件，如加速度計、陀螺儀、電子羅盤、壓力傳感器、硅麥克風、圖像傳感器、MEMS微鏡、BAW濾波器和雙工器、射頻開關、TCXO振蕩器/諧振器等。

因此，種類多、范圍廣、市場大的MEMS傳感器在市場力量的驅使下，MEMS供應商中的贏家和輸家往往會發生變化。

2017年，與4G相關的復雜性（要求手機支持多個頻段）引發了RF濾波器的空前需求飆升，隨之而來的是對RF MEMS的需求。由于RF MEMS的銷售熱潮，博通（Broadcom）首次超過了MEMS行業中所有的競爭者，位居第一名。

近幾年，RF MEMS（BAW濾波器）是推動整個MEMS市場的最強大的引擎之一。Yole預測，不包括RF,MEMS市場將比2011-2023年增長9％，而使用RF MEMS的CAGR為17.5％，后續隨著4G轉向5G,這種趨勢將會增強。

而排名靠前的博世（Bosh）是最穩定的MEMS廠商之一。博世通過覆蓋兩個相對大的MEMS市場領域（消費者和汽車市場）來對沖賭注，因此Bosh在確保穩定增長方面“非常成功”。據悉， 幾乎所有的新車都要搭載Bosch的5個MEMS,全球約50%的智能手機都要至少搭載Bosch的1個MEMS.據預測，今后Bosch與Broadcom的“斗爭”將會愈演愈烈。

意法半導體（ST）同樣一直在汽車和工業MEMS市場上努力，因此其MEMS業務表現還可以。而且ST不僅提供車載、工業、民用等方面的MEMS產品，還一直是頂級的MEMS代工廠。

相較之下，排名第四的德州儀器（TI）則一直在苦苦掙扎，這2年來其銷售額在不斷減少。因為微鏡是其唯一的MEMS產品。業內人士表示，TI的成功取決于激光雷達。如果TI微鏡能成功用于激光雷達，TI的MEMS業務將發生巨大變化。不過，數字微鏡元件的市場趨于飽和，現在TI正在推進開拓車載等新的市場。

而惠普雖然過去幾年在消費打印機市場的表現一直走下坡路，但2017年隨著噴墨頭品牌的收入實現增長，如今開始恢復元氣。

MEMS麥克風巨頭樓氏（Knowles）以及中國的歌爾股份也發展喜人，消費產品業務走高是原因之一，不僅限于智能手機，還包括耳機等產品等。

后浪：初創公司推進MEMS的未來

關于未來，任何領域都逃不過“后浪”推“前浪”的競爭規律，MEMS也不例外。

MEMS中最熱門的趨勢是傳感器融合。通過將多個傳感器集成到一個封裝中，MEMS可以捕獲“全球環境感知”。隨著傳感器蜂擁而至，用戶期望傳感器套件的軟件能夠結合傳感數據并產生一定程度的智能，因此，AI也是未來MEMS傳感器的趨勢之一。

另外，按設備類別的傳感器收入來看，CMOS成像在2017年的銷售額高達134億美元，其次是射頻，雷達和指紋傳感器。但3D傳感器可能會是未來增長最快的傳感器，受益于激光雷達的高需求，預估2023年 3D傳感器的復合年增長率為40％。

在各類新型MEMS傳感器的需求下，專注于發明新型MEMS技術的初創公司將迎來機遇。

比如，熱門的MEMS初創公司USound公司以非常快的速度在2019年推出了MEMS微型揚聲器；此外壓電式麥克風公司Vesper等創企也從包括亞馬遜在內的投資者那里籌集了不少資金；隨著汽車行業對激光雷達連續性的渴望，諸如RoboSense和Innoviz之類的激光雷達公司也引起了很多關注；還有一家名為Mistic的法國創業公司，計劃為生物相容性醫療設備制造鈦MEMS.

以下是EE Times聯合Yole列出的17家值得關注的MEMS初創企業。盡管這此創企非詳盡無遺，但他們一定程度上概述了MEMS的發展方向。

1、Adasky

AdaSky于2015年在以色列成立，該公司開發了一種可提供高分辨率圖像的遠紅外（FIR）傳感器，旨在使自動駕駛汽車在任何條件下都能看到并解讀所有物體和周圍環境。

AdaSky的高級熱像儀通過檢測物體輻射出的熱能及其體熱來被動收集FIR信號，從而引導車輛感應并分析其周圍環境。該熱像儀體積小，重量輕，節能，沒有活動部件，其價格適合大眾市場。

AdaSky還提供圖像處理和計算機視覺算法。其對象檢測和場景分析提供了新的信息層，并能夠精確地檢測200米或更遠距離處的行人的能力，從而允許更多距離來對駕駛決策做出反應。

注意到FIR技術已經在其他垂直行業中使用了數十年，AdaSky指出，它正在將這種成熟的技術專門用于自動駕駛汽車。Adasky指出，當其他傳感器（包括激光雷達，雷達和標準相機）看不見時，其性能最佳。

2、AEye

AEye成立于2013年，致力于為自動駕駛汽車開發先進的視覺硬件，軟件和算法。

與第一代激光雷達技術相比，AEye的" iDAR"優化了數據收集。它使用與微光相機和嵌入式AI預先融合的數據。該公司聲稱，通過啟用智能優先級排序和詢問功能，該激光雷達可以比僅使用激光雷達的產品有效地瞄準和識別場景中的對象10到20倍。

AEye在2017年6月的A輪融資中從Kleiner Perkins Caufield＆Byers,空中客車創投，英特爾投資，Tyche Partners等公司籌集了1,635萬美元。

3、Block Engineering

Block Engineering以化學檢測和氣體分析技術的領先地位而聞名60年。盡管不是MEMS的新手，但該公司仍在開發一種筆式，電池供電的FTIR（傅里葉變換紅外光譜）傳感器，稱為" ChemPen"，該傳感器可檢測基本上任何氣體，液體或固體。

Block希望將自己獨特的MEMS芯片變成手持式設備內部的“引擎”，以便其ChemPen傳感器可以分析傳統實驗室環境內外的物質。ChemPen傳感器旨在在現場條件下檢測和識別所有化學戰劑和有毒工業化學品。其目標市場包括軍事，國土安全和生命安全。

4、Chirp Microsystems

Chirp Microsystems成立于2013年，提供單芯片超聲飛行時間（ToF）傳感器。用戶可以在不觸摸屏幕的情況下與可穿戴設備進行交互，或者在不使用屏幕的情況下與設備進行交互。Chirp認為，利用其超聲波感應技術，其3D技術可以替代現有的UI或為可穿戴設備，AR / VR,智能手機，物聯網甚至汽車提供“另一種形式”。

Chirp首席執行官Michelle Kiang認為在移動產品中使用時，其尺寸，成本，極低的功耗以及可在任何光照條件下（包括直射陽光）工作是一個巨大的優勢。而 Chirp有潛力 將其片上聲納添加到 智能手機日益激烈的ToF戰斗中。

5、ELichens

ELichens是一家研發初創公司，于2014年在法國格勒諾布爾成立，致力于為本地空氣質量提供服務和傳感解決方案。

該公司的傳感技術可以幫助客戶檢測，監測，指導和預測室內和室外應用和服務的空氣質量。

例如，為了監測空氣質量并檢測工業環境中有害氣體的存在，eLichens擁有低功率微型氣體傳感器以及連接多個氣體傳感器的連接站。

eLichens的超低功率二氧化碳傳感器（來源：eLinchens）

ELichen還開發了設計HVAC通風系統所需的技術解決方案。

在通風開發中，一個關鍵是要考慮一種系統，該系統不僅可以減少Co2的含量，而且不會降低Co2的濃度，以至于對用戶造成不好的影響，畢竟室內空氣質量是影響智力和整體健康的重要因素。為了測量室內空氣質量并將此信息提供給通風系統，eLichens開發了傳感器來測量多種類型的室內污染物：二氧化碳（CO2），揮發性有機化合物（VOC）和顆粒物（PM2.5和PM10）。

ELichens的技術可以類似地應用于智能城市，燃氣泄漏監測，智能家居和客艙汽車。

6、Innoluce BV

Inoluce是ToF LiDAR微型激光掃描模塊的開發商，于2016年10月被英飛凌收購。

它知名的產品是由硅制成的獲得專利的1D MEMS反射鏡。據說該技術可自由更改反射鏡直徑和頻率，同時保持光學性能。這使諧振式1D MEMS反射鏡技術能夠提供不同的功能和廣泛的應用范圍。

Innoluce激光掃描模塊（可根據客戶特定配置進行調整）包含帶有ASIC的MEMS反射鏡，用于控制和驅動MEMS.（來源：Innoluce）

7、Innoviz

Innoviz是一家由以色列國防軍技術部門前成員于2016年在以色列成立的初創公司。Innoviz專注于“以大眾市場采用所需的成本和尺寸”為自動駕駛汽車開發激光雷達傳感器，其產品基于固態設計。

該初創企業與眾多戰略合作伙伴和頂級投資者建立了聯系。他們包括Aptiv（德爾福汽車公司），Magna International,三星，韓國軟銀風險投資公司，360 Capital Partners,Glory Ventures和Naver.

Innoviz的總資金已達到2億多美元。最新的融資消息是2019年，Innoviz獲得1.32億美元C輪融資。本輪融資確保了Innoviz的生產、制造和研發的順利推進。2021年其固態激光雷達也將能夠按時交付。

8、MEMS Drive

MEMS Drive成立于2014年，是基于MEMS的執行器設備的開發商。其目標是設計用于移動設備的光學圖像穩定（OIS）技術。

這家初創公司開發了用于智能手機中的首個5軸OIS（光學圖像穩定）技術，通過移動傳感器，MEMS OIS可以針對攝像機的運動提供快速而準確的圖像穩定。

MEMS Drive的光學圖像穩定技術使成像器可以移動，而無需移動鏡筒進行調整。它的優點是無論使用哪種鏡筒或成像器格式，圖像都將穩定下來，并且沒有鏡筒傾斜會降低圖像質量。（來源：MEMS驅動器）

9、Menlo Micro

Menlo Micro成立于2016年，是一家從通用電氣（General Electric,GE）獨立出來的公司，致力于為磁共振成像（MRI）和其它醫療設備開發可靠、安全的功率開關。

Menlo Micro的6通道單刀單擲（SPST）機械開關（來源：Menlo Micro）

Menlo Micro注意到傳統的機電開關技術幾乎沒有創新，因此開發獨特的材料，設計和加工技術，以構建增強型電子開關，該開關可以應對必須持續數十年的高溫和高應力條件。

該公司稱其新開關“比典型的機械開關的運行速度快1000倍，可以處理數百瓦的功率，并且其結構比人的頭發還小。” Menlo Micro計劃針對其新型數字微型交換機，針對包括5G網絡在內的移動基礎設施和工業物聯網市場。

2019年，Menlo Micro發布了一款采用MEMS技術制造的新型功率繼電器。這款繼電器的FET與MEMS觸點并聯。FET可以消除觸點的電弧，因為元件內部的控制電路會在觸點斷開后關閉FET.FET會在觸點閉合之前導通，因此導通時間僅為10μs,與傳統的MEMS開關相比速度大幅提高。

Menlo Micro由GE Ventures支持，并由Corning Incorporated,Microsemi Corporation和Paladin Capital Group投資。該公司在2016年宣布籌集了1870萬美元。

10、Mistic SAS

Mistic SAS是一家位于法國巴黎的初創公司，致力于為醫療設備市場和其他行業開發基于鈦的MEMS技術。

Mistic SAS成立于2016年，從2010年代初開始就利用由學術和行業合作伙伴財團領導的研究活動的成果。

Mistic技術的核心是將半導體納米和微制造技術轉換為鈦基板（“晶圓”）。據Mistic稱，它能夠提供多功能的鈦基部件，公差低至1μm.

機械和電氣特征是通過使用各種材料的選擇性沉積和蝕刻工藝來實現的。

為了滿足最嚴格的生物相容性要求，使用專有的生物相容性高貴材料對組件進行了微工程處理。它們包括鈦，氧化鈦，氮化鈦，金，鉑和氧化鋁，并可以與客戶指定的任何材料一起使用。

11、Proteus Digital Health

Proteus Digital Health成立于2001年，是可吸收傳感器的開發商。這些被稱為“數字藥物”的可攝取傳感器（一粒沙子的大小）旨在確保患者按處方服用藥物。

Digital Medicines內部的傳感器跟蹤劑量和消耗量。數據進入可穿戴的補丁，該補丁可檢測藥物并捕獲生理反應。它被中繼到患者和醫生可讀的移動應用程序。同時，Proteus表示，數據分析可以幫助衛生系統經理。數字藥物在美國已投入商業使用。

2017年，美國食品藥品監督管理局（FDA）批準大冢制藥（Otsuka Pharmaceutical）銷售其抗精神病藥物Abilify的一種版本，該產品中嵌入了可攝入的傳感器。

到目前為止，該公司共籌集了4.223億美元。

12、RoboSense

RoboSense是一家自動駕駛激光雷達的開發商，由哈爾濱工業大學的一群博士于2014年成立。

RoboSense已推出了其首款高清固態激光雷達。新型基于MEMS的激光雷達可以實時收集3D高精度環境信息。它用微鏡結構代替了機械旋轉部件，簡化了激光雷達的激光組件，并使產品成本具有競爭力。RoboSense聲稱其高精度控制技術為其LiDAR提供了“出色的掃描性能，可以以更高的數據速率提供高精度和超高分辨率的云點。”

除了總部位于中國深圳的研發中心外，還在北京和硅谷設有研發中心。

13、Tikitin

Tikitin是一家MEMS Resonator公司，成立于2016年。該公司的重點是時序和頻率控制等應用領域。

Tikitin聲稱是第一家推出與石英晶體引腳兼容的硅MEMS諧振器的公司。因此，該公司的諧振器可以由用于石英的相同電路驅動——“無需重新設計”。

Tikitin在Espoo生產MEMS諧振器，這是由VTT經營的試點和研究晶圓廠。

14、USound GmbH

USound GmbH成立于2014年，致力于開發壓電MEMS技術，并提供MicroSound MEMS平臺，該平臺可制造具有集成感測功能的高性能硅揚聲器。

該平臺允許設計人員創建MEMS微型揚聲器，以設計用于智能手機和入耳式耳機。

USound提供了MEMS技術，可以開發“世界上最小的揚聲器”。（來源：USound）

2018年11月，USound獲得2000萬美元的融資，以支持其智能MEMS音頻產品在全球市場快速拓展。2019年5月，USound收到額外的權益性證券（Equity Tranche），將這輪融資額增加至3000萬美元。增加的資金有助于加速下一代MEMS微型揚聲器的開發，助力無線耳機和其它可穿戴設備的電池續航時間延長至12小時。

15、Vesper

Vesper（波士頓）成立于2009年，是MEMS麥克風市場的后起之秀。它準備利用小型，堅固，低功耗MEMS麥克風芯片來利用語音計算的興起。

與提供電容式MEMS麥克風的競爭對手不同，Vesper已選擇由密歇根大學的聯合創始人Bobby Littrell和Karl Grosh開發的壓電麥克風。

這家初創公司將其壓電麥克風描述為“以與所有其他MEMS和駐極體電容器式音頻設備完全不同的物理原理進行操作”。壓電MEMS麥克風直接將聲波能量轉換為電信號。Vesper稱其麥克風除了具有更好的SNR之外，還特別適合智能手機，平板電腦，智能家居設備和其他連接產品中的大陣列應用。 Vesper的壓電設計使用了一個單一的隔膜，可以抵抗灰塵，水，助焊劑蒸氣和類似污染物的侵害。

Vesper最近的融資消息是，2018年5月，Vesper完成了 2300萬美元的B輪融資。本輪融資由American Family Ventures領投，亞馬遜Alexa基金、百度等跟投。這是亞馬遜Alexa基金對Vesper的第二輪投資。迄今為止，Vesper已經籌集了4000萬美元。據報道，該公司將利用最新資金的一部分，將其制造能力從目前的每月“數百萬”單位提高到每月1200萬個單位。

16、芬蘭VTT

VTT是北歐一家領先的研究與技術公司。

最值得注意的是，VTT開發了高光譜成像技術，可在消費類設備中實現新的人工智能應用。光譜過濾技術利用了非常近紅外（VNIR）的波長，VTT聲稱，即使是低成本的手機攝像機也可以檢測到。VTT說：“人工智能可以用來解釋圖像中的環境光譜數據，肉眼看不到。”

然后，圖像對象的光譜數據可以生成“與食品安全或新鮮度有關的信息，區分真假產品，藥品或安全攝像機記錄。”

VTT稱，新的VNIR系列（600 – 900 nm）高光譜相機傳感器硬件的材料清單可低至150美元。借助可大規模生產的MEMS技術，VTT的可調濾波器技術也可以與任何相機傳感器集成在一起，而不會顯著增加成本或尺寸。VTT估計，包括攝像頭光學元件在內的傳感器成本不到20美元。核心組件微光機電（MOEMS）芯片的成本不到一美元。

17、Zebra Analytix

Zebra Analytix成立是為了開發和商業化基于MEMS技術的微型氣相色譜（GC）系統，該系統已獲得弗吉尼亞理工大學的獨家許可。正在申請專利的技術提供了能夠進行多通道分離的微加工芯片。優勢包括大大減小了儀器的尺寸，多功能性，便攜性和結果速度。

該公司聲稱，其微型氣相色譜系統可由非專家操作，以在幾秒鐘內分析揮發性化合物。由于其在可穿戴和便攜式檢測中的潛在應用，Zebra表示其氣相色譜系統正受到醫療保健，環境監測，工業，石化和汽車應用，樓宇自動化以及國土安全等領域的關注，尤其是在全球政府針對此類法規的推動下安全。