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过去几年，MEMS市场发展进入“黄金时代”，以智能手机为代表的消费电子产品大幅拉升MEMS器件的出货量。然而，现在似乎已经进入不确定时代。智能手机/便携式应用市场已经接近饱和，这意味着MEMS市场增速比前几年减缓。Yole预计2015~2021年全球MEMS市场的复合年增长率（CAGR）为8.9%，将从119亿美元增长到200亿美元。同期全球MEMS出货量的复合年增长率为13%。2015~2021年全球MEMS市场预测消费类应用不再是MEMS产业的金矿……对于MEMS厂商来说，消费类市场极具挑战性。虽然出货量仍然在增长，但是该市场的竞争越来越残酷。传感器，如MEMS麦克风、惯性传感器、压力传感器和气体传感器等，在智能手机中的应用正呈“蔓延”之势，但是这些传感器的利润率非常低。与此同时，终端用户从一家MEMS厂商切换至另一家厂商也较为容易，所以双方建立的业务关系有时候很短暂，这也使得MEMS厂商经常“心惊胆战”。此外，智能手机之后，我们还没看到量大的应用能成为MEMS市场的短期增长驱动力：-如今，物联网（IoT）仍然是一个小众市场，应用领域还没出现大量的MEMS传感器需求。-可穿戴设备应用看起来是非常有前景的消费市场，然而出货量还不多。……但是，其它市场还有一些丰富的“宝藏”等待挖掘工业、医疗和汽车领域还在提供增长和盈利的能力。汽车产业对传感器需求旺盛，如今每辆汽车平均集成20个MEMS传感器，并且自动驾驶汽车也加大了对MEMS的需求。医疗领域的长期研发积累发现了新的市场机遇，包括应用于医疗微泵的硅基微流控芯片，如2015年Debiotech公司的营收显著增长。工业和国防市场也为高端和高利润MEMS器件提供了新的机遇，如惯性传感器和压力传感器。而中国正在腾飞我们首次在《MEMS产业现状》年度系列报告中，利用完整的一个章节介绍中国MEMS产业现状。中国产业正从“中国制造”向“中国创造”转变。一方面，Silex正在北京亦庄建设一条新的8英寸MEMS代工线；另一方面，中国MEMS企业正在努力提高多种产品的性能和质量，包括MEMS麦克风、压力传感器、惯性传感器、磁传感器、微测辐射热计和微流控芯片，使其具有全球竞争力。中国MEMS产业保持稳步增长势头，并且有望在未来十年孕育出产业巨头。企业如何解决MEMS商业化悖论？过去五年中，MEMS产业主要由消费类电子驱动发展，MEMS出货量不断攀升。同时，MEMS器件尺寸也不断减小，价格不停下跌，利润逐渐萎缩，使得MEMS企业的日子越来越难过，“舒适度”急剧下降。这就是所谓的MEMS商业化悖论：MEMS市场爆发→MEMS出货量增长→MEMS价格下跌→MEMS利润萎缩→MEMS企业难以盈利。那么，如何解决这个悖论呢？2000~2020年MEMS产品单价下降趋势-“生产基础设施”途径：与其它应用产品共用生产线，降低制造成本，如汽车和消费类产品；或者改进工艺，降低成本，如CMOSMEMS工艺。-“价值创造”途径：创造新型MEMS器件，如气体传感器；传感器融合，形成组合传感器；集成更多软件功能，改进传感器输出。CMOS图像传感器（CIS）产业就是一个很好的例子，通过增加像素和芯片尺寸来解决商业化悖论，由于高质量成像（照片）使得客户愿意为价格买单。解决MEMS商业化悖论的途径“价值创造”与嵌入式软件功能密切相关，能够为系统集成商提供更多的高级功能，提高MEMS产品的附加值。展望未来，MEMS器件发展必须从系统应用的定义开始，开发具有软件融合功能的智能传感器，并且降低功耗。过去和未来MEMS产业驱动闭环做好准备，未来MEMS集成新方向！我们认为，MEMS产业正向多传感器（现有的和新兴的传感器）集成方向前进，形成三大类组合传感器。实际上，这三类集成传感器已有雏形：密闭封装（ClosedPackage）组合传感器、开放腔体（OpenCavity）组合传感器、光学窗口（Open-eyed）组合传感器。三种MEMS组合传感器封装方式密闭封装组合传感器是简单且发展较为成熟的，主要是惯性传感器，如多轴加速度计、陀螺仪和磁力计。该类传感器主要感测运动，必须密闭，以避免外界环境对传感器的干扰，如湿度、颗粒物等。未来，也可能集成其它传感器。但我们认为，大多数应用将使用六轴或九轴惯性传感器，可能外加一颗加速度计，以提供电源管理，保证低功耗的永远在线（always-on）功能。21世纪初，美新（MEMSIC）和意法半导体（ST）最先将加速度计推到手机中，使得惯性组合传感器成为最成熟、最常用的集成器件。对于加速度计和陀螺仪，集成是在硅片上实现的，并通过系统级封装（SiP）将专用集成电路（ASIC）和磁力计集成在一起。目前发展趋势是：硅片上实现更多集成；系统级封装实现不太适合在硅片上集成（原因是成本高）的芯片。开放腔体组合传感器需要与外界联通以感知环境信息。例如，压力传感器可以和湿度传感器、气体传感器集成。但是，如果将它们与惯性传感器集成，将会有重大挑战。因为两类传感器之间存在潜在的串扰，开放腔体造成环境湿气和颗粒物进入封装，从而引起惯性传感器工作异常。但是可以借鉴MEMS麦克风的解决方案，它既需要开孔，又需要避免外界环境对MEMS可动结构的影响。所以，我们认为MEMS麦克风先将和压力传感器、湿度传感器、气体传感器集成。这将形成一种非常重要的组合传感器，能够理解我们周围的环境状况。这些传感器的集成主要采用系统级封装，因为大部分传感器采用不同的制造工艺，在单片硅晶圆上的集成成本过高。然而，你永远不知道创新将带来什么。新的技术，如Vesper的压电薄膜MEMS麦克风技术，可能被应用到压力传感器，颇具潜在机遇。第三类是光学窗口组合传感器。摄像头（图像传感器）是手机中最昂贵的传感器模组，也是手机的重要卖点。目前，每年升级的摄像头主要是拍摄照片，但是光学感测功能潜力更大。许多波长正在被“开发利用”，以实现人脸和虹膜识别、3D地图、测距、红外和多光谱成像。当然，未来还需要新的硬件研发。手机中逐渐形成两个光学窗口组合传感器，包括前置和后置的图像传感器，也将集成现有的光学传感器，如接近传感器、环境光传感器和3D景深传感器等。光学窗口组合传感器需要将硅结构最优化，包括为应用定义合适的光电二极管。但是大多数采用系统级封装集成IC、图像感测芯片、光学器件、自动对焦和图像稳定。组合传感器/模组才刚刚兴起，这意味着摄像头从图像采集转移到感测功能正在“路上”。我们相信实际发展将大大快于预期。近期值得注意的是密闭封装组合传感器。由于惯性传感器的价值已经严重下滑，从分立传感器转向组合传感器，但是三轴分立传感器，甚至六轴组合传感器的价格已经非常低了。现在，传感器的价值来源于“功能”，包括实现该功能的软件。MEMS企业必须要清楚地知道他们卖什么：仅仅是传感器，还是功能？仅仅卖传感器的话，保持长期盈利能力是比较困难的。若需要购买《MEMS产业现状-2016版》报告，请发E-mail：wangyi#memsconsulting.com（#换成@）。MEMS（MicroElectroMechanicalSystems，微机电系统）是多种学科交叉融合并具有战略意义的前沿高技术，是未来的主导产业之一。MEMS以其微型化的优势，在汽车、电子、家电、机电等行业和军事领域有着极为广阔的应用前景。1国外概况MEMS技术自20世纪80年代末开始受到世界各国的广泛重视，其主要技术途径有3种：(1)以美国为代表的、以集成电路加工技术为基础的硅基微加工技术；(2)以德国为代表发展起来的LIGA技术；(3)以日本为代表发展的精密加工技术。1987年，美国UCBerkeley大学发明了基于表面牺牲层技术的微马达，引起国际学术界的轰动，人们看到了电路与执行部件集成制作的可能性，这是MEMS技术的开端。1988年，美国的一批著名科学家提出“小机器、大机遇”，并呼吁：美国应当在这一重大领域发展中走在世界的前列。1993年，美国ADI公司采用该技术成功地将微型加速度计商品化，并大批量应用于汽车防撞气囊，标志着MEMS技术商品化的开端。20世纪90年代，发达国家先后投巨资并设立国家重大项目促进其发展。此后，MEMS技术发展迅速，特别是深槽刻蚀技术出现后，围绕该技术发展了多种新型加工工艺。最近，美国朗讯公司开发的基于MEMS光开关的路由器已经试用，预示着MEMS发展又一高潮的来临。目前部分器件已经实现了产业化，如微型加速度计、微型压力传感器、数字微镜器件（DMD）、喷墨打印机的微喷嘴、生物芯片等，并且应用领域十分广泛。近年来国际上MEMS的专利数正呈指数规律增长，说明MEMS技术全面发展和产业快速起步的阶段已经到来。回顾MEMS发展进程，国外发展MEMS的特点有如下4个方面。a.国家高度重视。在初期，政府行为起主导作用，如1992年“美国国家关键技术计划”把“微米级和纳米级制造”列为“在经济繁荣和国防安全两方面都至关重要的技术”。美国国家自然基金会（NSF）把微米／纳米列为优先支持的项目。美国国防部先进研究计划署（DARPA）制定的微米／纳米和微系统发展计划，对“采用与制造微电子器件相同的工艺和材料，充分发挥小型化、多元化和集成微电子技术的优势，设计和制造新型机电装置”给予了高度的重视。日本早在1991年开始启动了2.5亿美元的大型研究计划——“微机械十年计划”。b.企业介入、市场牵引。在MEMS发展初期，美国就重视牵引研究主体——大学与企业的结合。例如在MEMS的重点研究单位UCBerkeley成立的BSAC（BerkeleySensorandActuatorCenter）就由多所大学和企业组成。ADI公司看到了微型加速度计在汽车领域应用的巨大前景，通过引入表面牺牲层技术并加以改造，使微型加速度计的商品化获得巨大成功。c.重点领域明确。美国在发展初期确定军事应用为其主要方向，侧重以惯性器件为代表的MEMS传感器的研究；日本重点发展进入工业狭窄空间的微机器人、进入人体狭窄空间的医疗微系统和微型工厂。欧洲则重点发展μTAS（MicroTotalAnalysisSystem，全微分析系统）或LOC(LabonChip，芯片实验室)。d.重视基础技术的建设。十分重视设计、材料、加工、封装、测试等技术的发展。美国除在研究单位建立独立的加工实验室外，还特别建立了专门为研究服务的加工基地，如MCNC、SANDIA国家实验室等。德国也建立了BOSCH实验室。2国内概况我国MEMS的研究始于20世纪90年代初，起步并不晚，在“八五”、“九五”期间得到了科技部、教育部、中国科学院、国家自然科学基金委和原国防科工委的支持。经过10年的发展，我国在多种微型传感器、微型执行器和若干微系统样机等方面已有一定的基础和技术储备，初步形成了几个MEMS研究力量比较集中的地区。包括京津地区，如清华大学、北京大学、中科院电子所、信息产业部电子13所、南开大学等；华东地区，如中科院上海冶金所、上海交通大学、复旦大学、上海大学、东南大学、浙江大学、中国科技大学、厦门大学等；东北地区，如信息产业部电子49所、哈尔滨工业大学、中科院长春光机所、大连理工大学、沈阳仪器仪表工艺研究所等；西南地区，如重庆大学，信息产业部电子24所、44所和26所等；西北地区，如西安交通大学、航空618所、航天771所等。这些因地域而组成的研究集群，已形成彼此协作、互为补充的关系，为我国的MEMS研究打下了良好的基础。在科研能力积累上，1996年建设的微米／纳米加工技术国家级重点实验室，使我国的MEMS加工技术研究得到较大提高，实验室购置了当时国际上最先进的MEMS加工关键设备，如STS深槽刻蚀机、Karlsuss双面光刻机／键合对准机、可用于硅／玻璃静电键合和硅／硅预键合的Karlsuss键合机、LPCVD、压塑机等，连同配套的IC设备，如溅射台、扩散炉、RIE刻蚀机、PECVD、光刻机等设备，初步构成了具有国际先进水平的MEMS加工线。这些设备结合一些分散于各研究机构的微电子工艺线和微加工设备，组成了目前我国的MEMS加工技术基础。在上述设备的基础上，已开发