没想到连华为也被卡住！错过了芯片，中国不能再错过MEMS了！

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3月23日，华为发布了最新旗舰P60。这是华为P系列产品时隔600天后的首次更新。首款支持双向北斗卫星通讯的大众智能手机。

遗憾的是，P60即使“冲天”也不支持5G。在2023年5G网络全面普及的今天，华为推出了旗舰4G手机，再次让人们对国内“瓶颈”技术产生担忧。担心。

这次卡住了什么脖子？这项技术就是MEMS（微机电系统），起源于20世纪60年代的美国，被誉为21世纪最具革命性的高科技。

当前，MEMS产业正处于蓬勃发展的黄金时期。错过了芯片，就不能再错过中国的MEMS！

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MEMS有多重要？华为也被卡住了！可以一拳冲天，却扛不住5G！

说起MEMS，很多传感器行业之外的人对MEMS的重要性并没有太多的概念或清晰的认识。

2023年的今天，5G在国内已经全面推广，但华为手机却无法使用5G，只能使用4G。为什么？华为不是有自己的巴龙5G基带芯片吗？由于国内没有射频前端模块，所以更准确的说是卡在MEMS射频器件上。

射频前端模块由滤波器、低噪声放大器、功率放大器、射频开关等元件组成，其中滤波器是射频前端中最重要的独立器件。目前，5G射频前端滤波器技术为MEMS。前端模块成本占比超过50%，主要被村田制作所等国外企业垄断。

随着MEMS的普及，射频开关也逐渐采用MEMS技术。

▲ 射频前端模块结构

虽然近两年不时有消息称国内射频厂商已量产5G MEMS射频滤波器，但迄今为止，华为最新发布的采用卫星通信的P60系列手机仍然不支持5G。 MEMS技术的重要性可见一斑。

华为有5G芯片，但无法制造MEMS滤波器。这一事件也可能在一定程度上反映出：我国的MEMS水平还如芯片技术吗？ ！

▲余承东发布华为P60系列新手机我国MEMS的现状依然落后于芯片！

从上面可以看出，MEMS传感器是基于传统传感器的原理开发出来的，原理上彼此并没有太大的区别。几十年来，它们一直存在于教科书中。

MEMS最重要的是如何制造，如何量产，制造出来后是否好用。因此，工艺和材料才是最重要的，这也是MEMS IDM厂商和代工厂极其有价值的原因。

目前，在全球MEMS IDM和晶圆代工领域，我国大陆还没有一家国内厂商能够进入全球前列，与中芯国际（全球第5）和华虹宏力（全球第8）相差甚远。芯片领域。

▲ 全球MEMS产线产值排名数据（来自Yole）

全球MEMS企业中，我国歌尔微电子（全球第6位）、瑞声科技（全球第19位）和高德软件（全球第27位）跻身全球前30名。

但歌尔微电子、瑞声科技以及高德红外的MEMS Die（裸片）主要采购自英飞凌等国外公司，自主设计制造的比例较低。

你知道它的影响有多大吗？

歌尔2020年MEMS业务营收为31.47亿元，其中近50%营收，约15亿元，将支付给英飞凌采购MEMS Die。

目前，我国MEMS产业主要从英飞凌等国外厂商购买MEMS芯片（裸芯片）和ASIC进行封装，这也是大多数国内MEMS企业利润率较低的原因。

自20世纪80年代末以来，MEMS技术受到世界各国的高度重视。我国MEMS产业起步较晚。一般认为，我国MEMS产业于2010年左右形成。

目前主要的MEMS技术由美国、德国和日本掌握：

以美国为代表的集成电路加工技术为基础的硅基微加工技术；

德国开发的LIGA技术，采用X射线深度光刻、微电铸和微铸造；

以日本为代表的精密加工技术，如微细放电加工、超声波加工技术。

目前，除少数领域外，中高端传感器均以MEMS为主，我国中高端MEMS传感器芯片近90%都得从国外采购。

这个比率远低于我国芯片自给率。据IC Insights预测，2021年中国IC市场规模为1865亿美元，而中国大陆IC产值则为312亿美元，自给率约为16.7%。我国MEMS器件自给率不足10%。

很多MEMS器件，我国还没有成熟的生产能力，比如上面提到的MEMS滤波器。投影仪中，核心芯片称为DMD。该芯片为MEMS器件，全球仅由美国TI（德州仪器）制造。

DMD技术也称为“数字光处理技术”。数字信息用于控制数十万到数百万个微小的反射器来投射不同数量的光。每个微镜的面积只有16×16微米。微镜按矩阵行和列排列。每个微镜可以在二进制0/1数字信号的控制下进行正负10度的角旋转。

如果美国禁止此类芯片出口，台湾阳明、台达等投影机电机厂商将不得不停止营业，全球所有投影机都将不得不想办法使用LCD等暗光投影技术。

▲Ti的DMD芯片

每年十亿片！无处不在的MEMS就在我们身边，连接着价值数十万亿的巨大下游市场！

现在使用的所有智能电子产品基本上都含有MEMS。最典型的例子就是我们身边的手机，它配备了大量的MEMS器件。

当我们旋转手机时，视频变成横/竖屏。这就是 MEMS 加速度计的工作；当我们旋转并移动手机时，游戏角色也会跟随移动。这就是MEMS陀螺仪+加速度计的工作；我们说：Hey Siri、小爱同学、小杜小杜……手机会说我在这里，我能做什么？这款 MEMS 麦克风可以工作。

如果没有MEMS，你就无法使用这样的智能手机！

随着科技的进步，4G时代给我们带来了在线流媒体、直播、等影响我们所有人的互联网经济。因此，出现了对大量高处理芯片的需求，从而产生了芯片热潮。

进入5G时代，万物互联连接着每个人和所有事物。逐渐进入物联网时代，虚拟宇宙也成为可能。除了计算核心芯片之外，MEMS器件也将被广泛应用，为万物带来传感能力。

市场上的MEMS器件令人眼花缭乱，从纳米级原子力显微镜的尖端到拥有数百万个可移动镜子的数字投影芯片，从汽车、医疗、手机、VR/AR到太空探索。

消费、医疗、汽车等价值数十万亿的巨大市场。 MEMS技术将在下一个数字时代发挥关键作用。以前面提到的华为手机的5G问题为例。如果国产MEMS射频滤波器成功量产，且华为手机具备5G能力，其市场竞争力和销量将大幅提升，为华为带来千亿终端收入。

▲ 市场上的各种MEMS器件（来自Yole）此外，MEMS还广泛应用于喷墨打印机喷嘴、医疗诊断微流控器件以及我们常用的移动设备中的MEMS麦克风、加速度计、陀螺仪、振荡器和FBAR滤波器等。

根据知名咨询公司Yole的数据，目前全球每年生产数十亿个MEMS设备。到2026年，全球MEMS市场产值将突破1220亿美元，复合年增长率达11.3%！

可以说MEMS无处不在！它发出隆隆声！

什么是微机电系统？

MEMS如此重要，那么什么是MEMS呢？

根据维基百科，MEMS 是：

微机电系统（MEMS），又称微机电系统、微系统、微机械等，是指尺寸为数毫米甚至更小的高科技器件。其内部结构通常为微米甚至纳米尺度，是一个独立的智能系统。主要用作加速度、角速度、压力、位移、流量、电、磁场、红外、温度、气体成分、湿度、PH值、离子浓度、生物浓度、触摸等各种传感器。测量。

直观地说，MEMS 是一种以极小尺寸（通常在微米甚至纳米范围内）制造我们每天看到的机械结构（如管子、齿轮和支架）的工艺。

当然，这只是一个简单的解释。事实上，当前的 MEMS 产品包括电机、泵、陀螺仪、镜子以及其他也可以使用 MEMS 制造的机械设备。内部可能包含通道、孔、悬臂梁、隔膜等、空腔和其他结构。

MEMS集成了微电子加工技术和精密加工技术，涵盖了微电子、机械工程、材料、力学、化学、甚至生物学等多个学科。

MEMS全称为微机电系统，到底有多微型？下图将螨虫的结构与采用 MEMS 技术制造的机械齿轮进行了比较。与MEMS齿轮相比，螨虫就像奥特曼中的怪物一样巨大。

是不是很不可思议？

下图显示了封装好的 MEMS 麦克风。传统的机械麦克风通常只有手指大小，但采用 MEMS 技术制造的终极麦克风比手指帽还要小。

MEMS麦克风的内部结构与传统麦克风的原理一致。声音通过空气传播到麦克风的振膜，引起振膜振动，从而将声压转换成电信号。

▲ MEMS 底层薄膜随声波振动（来自欧姆龙）

因此，MEMS已经达到了小型化的顶峰。这是一个起点。科学家们的愿景是，未来我们看到的所有机械工艺都可以通过MEMS来实现，带来高集成度、低功耗、大规模量产等等。在汽车、医疗、消费电子等中高端传感器市场，MEMS约占市场规模的60-70%，传统传感器约占30-40%。尺寸。发展趋势是MEMS可以取代传统传感器。场景发生变化。

在第三波浪潮的顶峰，MEMS我们还有机会！

相比芯片行业，MEMS行业起步较晚。 MEMS的起源可以追溯到20世纪50年代，但MEMS产业的真正发展始于20世纪80年代。目前，整个全球MEMS产业正处于第三次爆发浪潮。

MEMS的第一次产业浪潮跨越了20世纪80年代至90年代：汽车工业快速发展，汽车电子应用如安全气囊、制动压力、胎压监测系统等。其不断增长的需求和巨大的利润空间是由欧洲、日本和美国的发展推动的。公司量产MEMS，引领了MEMS行业的第一波发展浪潮。

MEMS的第一次产业浪潮从20世纪90年代末到21世纪初：这一阶段的早期，对喷墨打印头和微光学器件的巨大需求推动了MEMS产业的发展。 2007年以后，手机、小家电等消费电子领域对MEMS的强劲需求，引发了MEMS产业发展的第二次产业化浪潮。

MEMS的第一次产业浪潮发生在2010年，并持续至今：产品应用的拓展带来了MEMS产业的新趋势。 MEMS产品正逐渐应用于物联网、可穿戴设备等新领域。应用场景日益丰富，逐渐覆盖人类生活的各个维度。此外，MEMS是当前移动终端创新的方向，新的设备形态（如可穿戴设备）需要更小型化的设备和更便捷的交互方式。

因此，全球MEMS产业仍处于第三次产业浪潮爆发期，尚未形成成熟的市场竞争格局。

与此同时，趁着“芯片危机”，我国对MEMS和传感器产业前所未有的重视，出台了多项政策。

特别是2020年以来，各地政府出台了多项针对MEMS智能传感器的支持法规，多条MEMS量产线和中试线上马，有力推动了各地MEMS产业的发展。

结论

MEMS器件非常重要，被认为是21世纪最具革命性的前沿技术，为消费电子、医疗、汽车和航空航天等众多领域带来创新变革。

经过多年的发展，我国虽然已经形成了设计、制造、封装测试以及系统集成的完整产业链，但行业整体还比较落后。但全球MEMS产业尚未进入成熟阶段，仍处于第三次发展浪潮。能否跟随这波浪潮发展我国MEMS产业，就看能否抓住这个机遇。

由于缺乏芯片，中国不能再错过MEMS！

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