潮科技 | MEMS麥克風產業蓬勃發展,微型精密電子零部件受益匪淺

2020-11-23 36kr

圖 | pexels@Jess Bailey Designs

編者按：本文來自微信公眾號「MEMS」（ID：MEMSensor），作者麥姆斯諮詢王懿，原文題目《MEMS麥克風產業蓬勃發展，微型精密電子零部件受益匪淺》，36氪經授權發布，略有刪減。

自從MEMS麥克風首次亮相以來，該市場保持較快的增長勢頭。根據麥姆斯諮詢統計數據顯示，MEMS麥克風市場規模從2010年的15.9億元人民幣增長到2019年的86.8億元人民幣，複合年增長率高達20.75%。過去，全球龐大的智慧型手機出貨量，加速了MEMS麥克風市場飆升，因此智慧型手機成為「第一大功臣」。因為MEMS麥克風是智慧型手機的標準配置，一些高端智慧型手機甚至使用3~4顆MEMS麥克風：一顆用於語音採集，一顆或兩顆用於噪聲消除，一顆用於改善語音識別。如今，基於語音的虛擬個人助理成為音頻行業（包括音頻IC、MEMS麥克風和揚聲器）的主要驅動力，全球各大科技公司都參與競爭，例如蘋果（Apple）的Siri、亞馬遜（Amazon）的Alexa、谷歌（Google）的Google Assistant、微軟（Microsoft）的Cortana。該新興應用的一個有趣特性是它可以在各種系統中「植入」，除了智慧型手機，還包括智能音箱、智能手錶、真無線立體聲（TWS）耳機、汽車、智能電視和遙控器等，甚至出現了帶有語音識別功能的垃圾桶。

近年來，隨著亞馬遜推出智能音箱Echo系列產品之後，正式引爆智慧語音市場，谷歌、京東及阿里巴巴相繼推出以自家語音助理打造的智能音箱，蘋果也推出以語音助理Siri打造的智能音箱HomePod。根據產品設計和價格定位，一臺智能音箱的MEMS麥克風搭載量可達2~8顆，形成麥克風陣列。智能音箱中的MEMS麥克風出貨量正經歷約10%的複合年增長率，因此智能音箱成為「第二大功臣」。2016年9月，隨著蘋果AirPods發布，引發了TWS耳機浪潮。後續發布的AirPods 2語音喚醒功能和AirPods Pro主動降噪功能廣受關注，將每隻TWS耳機的MEMS麥克風搭載數量提升至2~3顆（一副TWS耳機的MEMS麥克風數量則達4~6顆），被視為繼智慧型手機、智能音箱之後，為MEMS麥克風市場注入強勁增長動力的「第三大功臣」，預計TWS耳機中的MEMS麥克風出貨量的複合年增長率高達30%。

2010~2019年全球MEMS麥克風市場規模（來源：麥姆斯諮詢）
（註：美元兌換人民幣匯率按照1美元=7人民幣計算）

樓氏電子依然領先，但中國MEMS麥克風廠商緊追不捨

根據麥姆斯諮詢統計數據顯示，2019年，在全球MEMS麥克風市場中，樓氏電子（Knowles）、歌爾股份（Goertek）、瑞聲科技（AAC）、意法半導體（STMicroelectronics）、敏芯股份（MEMSensing）、共達電聲（Gettop）是主要的參與者，六大廠商的合計市場份額超過85%。

2019年全球領先的MEMS麥克風廠商市場份額（按照營收統計）（來源：麥姆斯諮詢）

樓氏電子、歌爾股份和瑞聲科技等國際品牌廠商主要在高端市場競爭，典型客戶如蘋果、三星等；而以敏芯股份和共達電聲為代表的數十家國內廠商正在快速成長，在中低端市場中激烈拼殺。雖然樓氏電子依然領先，但是面對中國MEMS麥克風廠商的緊追不捨，顯得力不從心。四大中國廠商（歌爾股份、瑞聲科技、共達電聲、敏芯股份）合計市場份額高達48%，幾乎佔據全球市場的半壁江山！並且，歌爾股份和瑞聲科技也不僅僅購買英飛凌的裸片，自研晶片已經進入大批量生產階段，技術實力大大提升。

2017~2019年全球領先的MEMS麥克風廠商營收（來源：麥姆斯諮詢）
（註：以上為MEMS麥克風業務營收，美元兌換人民幣匯率按照1美元=7人民幣計算）

此外，由於智能音箱、TWS耳機等新興市場蓬勃發展，吸引眾多中國廠商加入MEMS麥克風「戰局」，既包括創業型MEMS廠商，如華景傳感、明皜傳感、深迪半導體、通用微，也包括傳統型集成電路廠商，如士蘭微、韋爾股份，還有立訊精密投資中國臺灣MEMS麥克風廠商美律（Merry）。

MEMS麥克風為中國精密製造產業帶來發展機遇


MEMS產品是指尺寸在毫米級甚至微米級的微型機電裝置，主要分為微型傳感器（如MEMS麥克風和壓力傳感器）和微型執行器（如MEMS揚聲器）兩大類。由於MEMS尺寸微小，用於生產MEMS產品的零部件通常也相對較小，一般僅為幾毫米，因此MEMS產品對零部件的加工精密度要求非常高。根據功能和作用的不同，應用於MEMS產品的常見微型精密電子零部件主要包括屏蔽罩或其它結構件。屏蔽罩是精密電子產品上的一種微型金屬殼體，通過自身的屏蔽體將電子元器件、電路、組合件、電線電纜或整個電子系統保護起來，防止外界的幹擾電磁場及熱能向殼體內擴散，從而達到屏蔽各種外部電磁及熱源的功效。

MEMS麥克風的屏蔽罩


壓力傳感器的防水防塵屏蔽罩

最早將微型精密製造技術應用於MEMS產品的是歐美日精密製造廠商，國內僅有少數技術水平較高、生產規模較大、國際化程度較好的精密製造企業具備參與國際競爭，並進入國際頂尖MEMS廠商的供應體系。在MEMS麥克風領域，當前主要廠商的成品封測基地大多位於中國，這給我國精密製造產業帶來了發展機遇。目前，專注於MEMS麥克風領域的微型精密電子零部件供應商有：樓氏電子（馬來西亞工廠）、和林科技（蘇州）、瑞聲科技（常州工廠）、裕元電子（濰坊）、銀河機械（濰坊），此外還有一些綜合性精密製造企業（如Interplex）也有參與。

2017~2019年MEMS麥克風領域的微型精密電子零部件供應商出貨量（來源：麥姆斯諮詢）

總體上，從事微型精密電子零部件生產的領先廠商主要集中在歐美日韓等發達工業化國家，一方面是由於上述國家或地區該行業發展較早，另一方面是由於處於行業下遊的高端產品廠商以及終端品牌廠商也主要集中在上述地區，例如世界上第一顆MEMS麥克風屏蔽罩由美國企業生產。但是，近些年，隨著中國MEMS麥克風產業的蓬勃發展，國內精密電子零部件企業紛紛瞄準這一發展機遇，並逐步發展壯大，典型供應商包括和林科技（蘇州）、裕元電子（濰坊）、銀河機械（濰坊）等。同時，歐美企業也將相關工廠設在中國及東南亞地區。在MEMS麥克風的屏蔽罩環節，樓氏電子（馬來西亞工廠）仍處於領先地位，單臺設備最大每日產出量可達200萬件以上。從2019年的出貨量來看，其佔據MEMS麥克風的屏蔽罩市場份額約為32%。

從競爭激烈程度來看，在高端微型精密電子零部件市場中，大部分企業專注於其擅長的某一個或少數幾個領域內的產品，主要在產品品質、加工精度、技術和研發能力以及服務質量等方面展開競爭，且通常擁有自己的核心客戶。這主要由於不同領域對微型精密電子零部件的需求差異較大，使得專注於不同領域的精密製造企業在產品和技術方向上也有較大的差異，從而在行業內形成了因下遊領域不同而產生的行業壁壘。未來，隨著終端產品的數量種類以及應用場景的不斷增多，由下遊應用領域造成的微型精密電子零部件差異化需求將進一步擴大，規模不大的單個精密製造企業難以同時應對各種差異化產品之間不同的需求，將根據自身的條件和競爭優勢而選擇某個特定的下遊行業發展。

新的發展趨勢：防水防塵、新材料、組合傳感……

MEMS技術日新月異地發展，終端應用領域也不斷地延伸。各種工作環境對MEMS產品有不同的要求，目前較為常見的是對智能終端設備的水下應用以及防塵和耐摔強度的需求，以水下應用為例，它促使MEMS廠商推出防水麥克風、防水壓力傳感器等產品；此外，隨著5G技術的落地，高頻高熱也將成為未來MEMS產品的重要工作環境。所以，MEMS晶片及精密電子零部件需要與時俱進，以適應環境或場景的變化。

Vesper推出的防水防塵麥克風

意法半導體推出的防水壓力傳感器LPS33HW

在微型精密電子零部件製造領域，目前使用較多仍是以金屬為主要原材料的產品。但隨著新材料技術的發展，在抗壓和拉伸強度、耐熱耐高溫性以及傳導性等方面更具優勢的新型複合材料、聚合物材料等已經開始表現出了較好的商業化潛力，各家大型廠商和主要研究機構均已開展對相關課題的研究。未來，隨著新材料相關領域的研究取得突破，微型精密電子零部件製造行業將會迎來技術變革。

當前，MEMS產業正向多傳感器（現有的和新興的傳感器）集成方向前進，因此，單顆MEMS產品中的MEMS晶片及其它元器件會越來越多，例如歌爾股份曾經推出「麥克風+壓力傳感器」二合一產品。為了迎合產品高集成度的發展趨勢，MEMS行業內廠商必須具備較強的研發設計和生產加工能力。

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