В электронном и электрическом оборудовании датчики используются для получения исходных физических сигналов из внешнего мира, включая сигналы звука, изображения, температуры, влажности, давления и света и т. д., и преобразования этих физических сигналов в электрические сигналы, обычно в форме напряжения/тока. Традиционные физические и химические датчики регистрируют только внешние сигналы и не обладают вычислительными и обрабатывающими возможностями. Датчики МЭМС, основанные на процессах микроэлектромеханических систем (МЭМС), становятся все более популярными по мере увеличения требований к технологии производственного процесса, размерам и стоимости.

Среди широкого спектра применений датчиков особого внимания заслуживают смартфоны. Производители как CMOS-датчиков изображения (CIS), так и производителей чипов распознавания касаний/отпечатков пальцев получили огромные возможности для развития. Среди них отечественные производители-представители: OmniVision, Grid Kewei, Huiding Technology. Кроме того, заслуживают внимания и некоторые интеллектуальные сенсорные стартапы, основанные на научных исследованиях и академических достижениях. Их технологические прорывы в лидаре, оптоэлектронике и человеческом зондировании также завоевали благосклонность венчурного капитала.

МЭМС-сенсор

MEMS — это аббревиатура от Micro-Electro-Mechanical System, которая представляет собой систему, которая объединяет микросхемы и микромашины на кристалле в соответствии с функциональными требованиями. МЭМС основана на традиционных полупроводниковых технологиях, таких как литография и коррозия, в сочетании со сверхточной механической обработкой в ​​сочетании со знаниями и техническими основами механики, химии, оптики и других дисциплин, так что МЭМС миллиметрового или микронного масштаба имеет точную и полную информацию. механическая, химическая, оптическая и т. д. особенность строения. Устройства MEMS можно в основном разделить на датчики MEMS и приводы MEMS, где датчики — это устройства, используемые для обнаружения и обнаружения физических, химических, биологических и других явлений и сигналов, а приводы используются для реализации механического движения, силы, крутящего момента и других действий.

Рисунок 1. Принцип работы МЭМС-датчика.

МЭМС-сенсор — это миниатюрный датчик, изготовленный с помощью микроэлектроники и микромеханической технологии. Он преобразует входной сигнал и получает другой контролируемый сигнал через микросенсорный элемент и блок передачи. По сравнению с датчиком, изготовленным традиционным способом, он имеет небольшой размер, легкий вес, низкую стоимость, низкое энергопотребление, высокую надежность, подходит для массового производства, простую интеграцию и интеллектуальную реализацию. Обычно размер одного МЭМС-датчика измеряется в миллиметрах или даже микрометрах. В то же время миниатюрные механические компоненты обладают преимуществами малой инерции, высокой резонансной частоты и короткого времени отклика.

Рисунок 2. Структура рынка МЭМС Китая в 2019 году по приложениям

Согласно статистике и прогнозам Yole, объем мирового рынка MEMS в 2019 году составит 11.5 миллиардов долларов США. В 2020 году рост рынка замедлится из-за глобальной эпидемии новой короны. С 2021 года рынок возобновит рост. Ожидается, что к 17.7 году рынок достигнет почти 2025 млрд долларов США при среднегодовом темпе роста 7.4% с 2019 по 2025 год.

С точки зрения структуры продукта, пять крупнейших сегментов датчиков MEMS — это радиочастотные датчики, датчики давления, микрофоны, акселерометры и гироскопы, что составляет почти 65%. По прогнозу Yole, сегменты МЭМС-сенсоров с объемом рынка более $1 млрд в 2024 году включают радиочастотную, инерциальную комбинированную, ультразвуковую дактилоскопическую печать, печать под давлением, микрофон и струйную печать.

С точки зрения прикладных терминалов, основанных на Интернете вещей и замене мобильных телефонов 5G, ожидается, что мировой потребительский рынок MEMS вырастет с 6.87 млрд долларов США в 2019 году до 11.14 млрд долларов США в 2025 году; Ожидается, что благодаря увеличению проникновения умных автомобилей размер автомобильного рынка MEMS вырастет с 2.18 миллиарда долларов в 2019 году до 2.6 миллиарда долларов в 2025 году, при этом среднегодовой темп роста составит 3% за этот период. Кроме того, растет рыночный спрос в промышленной, медицинской, коммуникационной, оборонной и аэрокосмической областях.

Китай был самым быстрорастущим рынком MEMS за последние пять лет. Согласно статистике CCID Think Tank, размер китайского рынка в 2019 году составляет около 60 миллиардов юаней, что составляет около 54% ​​мирового рынка; внутренний рынок продолжает расти быстрее, чем мировой, и ожидается, что в 100 году объем рынка МЭМС Китая превысит 2022 миллиардов юаней.

Рисунок 3. Китай является самым быстрорастущим рынком МЭМС за последние пять лет.

В 2019 году в десятку крупнейших производителей на китайском рынке МЭМС вошли Broadcom, Bosch, STMicroelectronics, Texas Instruments, QORVO, Hewlett-Packard, Knowles, NXP, Goertek и TDK, из которых на долю американских компаний пришлось 54%. Китайская компания Goertek втиснулась в первую десятку, а AAC Technology заняла 22-е место. В настоящее время общий масштаб отечественных производителей МЭМС-датчиков невелик. За исключением Goertek и AAC, чей годовой доход составляет более 100 миллионов долларов США, годовой доход местных производителей датчиков MEMS, таких как MEMSIC, Mattel Technology и Xinao Microelectronics, составляет менее 60 миллионов долларов США, и общий масштаб невелик.

внутренние мощности моей страны недостаточны, особенно высококачественная продукция почти полностью поставляется за счет импорта, а 80% чипов производятся за рубежом; оставшаяся доля сконцентрирована лишь в руках нескольких котирующихся на бирже компаний, таких как Goertek, Crystal Optoelectronics, Hanwei Electronics, Silan. Пять компаний, включая Micro и Jinlong Electromechanical, занимают более 40% внутреннего рынка MEMS; 70% отечественных компаний MEMS являются малыми и средними предприятиями, а их продукция в основном сосредоточена на продуктах низкого и среднего уровня. В целом, нынешний статус компаний, производящих МЭМС-датчики в моей стране, таков, что конкуренция среди недорогих продуктов является жесткой, но конкуренция среди высококачественных продуктов отсутствует.

Поскольку отрасль МЭМС является основой для развития науки и техники в новую эпоху, а политическая поддержка сильна, инвестиции и финансирование отрасли МЭМС в Китае растут из года в год, как в количественном, так и в количественном отношении. С точки зрения суммы, объем инвестиций в 2019 году примерно вдвое превышает аналогичный показатель 2018 года. Хотя общий объем инвестиций на первичном рынке остается низким, инвестиции в отрасль МЭМС продолжают расти.

С точки зрения подразделений, четыре области MEMS+AI, RF MEMS, оптоэлектронные MEMS и биологические MEMS имеют наибольшее количество и объем инвестиционных проектов. Существенное увеличение количества и объема инвестиций указывает на то, что рынок капитала уделяет больше внимания отрасли MEMS. С точки зрения географического распределения, Пекин, Гуандун, Шанхай, Чжэцзян и Цзянсу возглавили список по количеству инвестиционных проектов.

Основная статистика отечественных производителей сенсорных чипов

Аналитическая группа Aspencore «Альбом электронной инженерии» провела исследование из первых рук и подборку сетевых данных местных производителей сенсорных чипов в Китае и выбрала 40 компаний из многих компаний, включая основные технологии, репрезентативные продукты, прикладные решения и целевые рынки. был проанализирован размер.

Это часть серии исследовательских и аналитических отчетов China Fabless. Заинтересованные друзья могут проверить другие типы исследовательских отчетов или связаться с нами напрямую. Опубликованные отчеты об исследованиях включают:

1. Рейтинг 30 зарегистрированных на бирже компаний в китайской отрасли проектирования микросхем по совокупной статистике 6. Отчет об исследовании 20 отечественных производителей аналоговых/смешанных микросхем 7. Отчет об исследовании 30 отечественных производителей цифровых микросхем (ЦП/ПЛИС/хранилище данных).

На предстоящем саммите лидеров китайских IC мы выберем 10 лучших компаний из каждой категории, чтобы сформировать список China Fabless 100. Среди этих 40 производителей сенсорных чипов 13 новых компаний были включены в «Обзор и статистический сборник 50 китайских компаний-разработчиков микросхем», в том числе: Qipuwei Semiconductor, Ruisizhixin, Hainawei, Baiweishen Technology, Titanium Technology, Zhongke Fusion, Luowei Technology, Yijian Technology, Sidian Micro, Juxin Microelectronics, General Micro Technology (GMEMS), Titanium Technology, Zhongke Galaxy Core. Поэтому в данном отчете учитываются и анализируются только оставшиеся 27 компаний.

Таблица 1: Список основной информации 40 отечественных производителей сенсорных чипов

Среди 40 производителей сенсорных чипов есть 3 компании, производящие датчики изображения (СНГ); 7 компаний, занимающихся распознаванием касаний/отпечатков пальцев/тактильными датчиками; 2 компании РФ МЭМС; 19 компаний, производящих датчики MEMS; 4 оптические/лидарные компании; и другие компании, производящие интеллектуальные датчики.

Что касается географического распределения, помимо Пекина, Шэньчжэня и Шанхая, в Сучжоу и Уси также есть много производителей датчиков MEMS. Индустриальный парк Сучжоу стал регионом с самой высокой концентрацией наноиндустрии и талантов в Китае и входит в восьмерку крупнейших наноиндустриальных кластеров в мире. Отделение MEMS Китайской ассоциации полупроводниковой промышленности также провело «Китайскую конференцию по производству MEMS» в Сучжоу, чтобы собрать глобальные ресурсы обрабатывающей промышленности MEMS, укрепить связи всей отраслевой цепочки, такой как проектирование MEMS, исследования и разработки, обработка и производство, упаковка и тестирование. и продвигать промышленные ресурсы, используя производство MEMS в качестве основного направления. Вертикальная интеграция ускоряет прорывы в области производства МЭМС в моей стране.

Кроме того, большинство производителей датчиков, включенных в этот отчет, являются малыми и средними предприятиями, 7 из которых включены в список или находятся в процессе подачи заявки в Совет по инновациям в области науки и технологий. Среди производителей МЭМС мы не включаем компании, специализирующиеся на обработке и производстве, такие как Goertek, AAC, Crystal Optoelectronics, Hanwei Electronics, Silan Microelectronics и Jinlong Electromechanical.

Подробная информация о 27 отечественных производителях сенсорных чипов

Ниже мы покажем эти 27 компаний одну за другой с точки зрения основных технологий, основных продуктов, целевых рынков и конкурентных преимуществ.

Хоу Групп

Основные технологии: технология датчика изображения CMOS, технология Pure Cel и Pure Cel Plus, технология расширенного динамического диапазона (HDR), технология Camera Cube Chip.

Основная продукция: датчик изображения CMOS, пакет модулей микроизображения (CameraCubeChip), жидкокристаллический на кремниевом проекционном дисплее (LCOS), датчик динамического видения и микросхемы ASIC для конкретных приложений.

Области применения: смартфоны, планшеты, ноутбуки, веб-камеры, оборудование для мониторинга безопасности, цифровые камеры, автомобильные и медицинские приложения для обработки изображений.

Целевой рынок: мобильные телефоны, автомобили, безопасность, медицина и другие области.

Технология Гудикс

Основная технология: технология оптического распознавания отпечатков пальцев под экраном (Датчик отпечатков пальцев на дисплее), технология сенсорного экрана, интеллектуальное прикосновение, технология датчика сердечного ритма человека.

Основная продукция: продукты для распознавания отпечатков пальцев, продукты взаимодействия человека с компьютером, датчики сердечного ритма, декодирование звука и усилители, чипы BLE Bluetooth, интеллектуальные тактильные драйверы.

Схема применения: схема идентификации живых отпечатков пальцев, схема идентификации отпечатков пальцев IFS и схема интеграции сенсорного экрана, схема идентификации отпечатков пальцев на крышке, схема идентификации отпечатков пальцев на покрытии, схема обнаружения в ухе, схема голоса и звука

Целевые рынки: смартфоны, планшеты, ноутбуки, устройства Home Touch, автомобили и т. д.

Чжаойи Инновации

Основная технология: технология мультитач-чипа, датчик распознавания отпечатков пальцев прессового типа, технология оптического распознавания отпечатков пальцев под экраном, технология ультразвукового распознавания.

Основная продукция: чип SoC биометрического датчика; емкостный, ультразвуковой, оптический чип распознавания отпечатков пальцев; встроенный биометрический датчик; чип управления сенсорным экраном с собственной и взаимной емкостью

Схема применения: оптическая схема распознавания отпечатков пальцев под экраном, ультразвуковая схема.

Целевой рынок: смартфоны, планшеты, ноутбуки, умные дома и т. д.

Западные кентавры

Основная технология: линия по производству интеллектуальных сенсорных чипов MEMS и платформа обработки устройств MEMS.

Основная продукция: MEMS, ASIC и микрожидкостные медицинские чипы; серия чипов давления, чипы инфракрасных термобатарей, чипы усилителя заряда, чипы лазерных диодов; датчики ускорения, датчики давления, датчики смазочного масла

Схема применения: система диагностики механических неисправностей, интеллектуальная ветроэнергетическая система, интеллектуальная энергетическая система и т. д.

Целевые рынки: Контроль и мониторинг гражданского авиационного, энергетического, медицинского, транспортного и промышленного оборудования.

Минсинвэй

Основная технология: чип MEMS/ASIC, измерение давления MEMS.

Основная продукция: кремниевые микрофоны MEMS, датчики давления и акселерометры.

Целевой рынок: носимые устройства, мобильные телефоны/планшеты, автомобильная электроника, Bluetooth-гарнитуры и т. д.

Нано ядро ​​микро

Основные технологии: МЭМС, изоляция высокого напряжения, обработка смешанных сигнальных цепей и калибровка датчиков.

Основная продукция: датчик температуры, интеллектуальный датчик давления, микросхема формирования сигнала датчика, драйвер питания и интерфейсный чип.

Прикладные решения: решения для формирования сигналов датчиков для автомобильной промышленности; Решения по формированию сигналов датчиков для промышленного применения; Решения по формированию сигналов датчиков для бытовой техники; Решения MEMS-сенсоров для бытовой электроники

Целевой рынок: бытовая электроника, умный дом, промышленный контроль, автомобильная электроника и т. д.

Гекевей

Основная технология: Высокопроизводительная технология упаковки CIS третьего поколения на основе припоя COB.

Основная продукция: CMOS-датчик изображения, чип дисплея DDI.

Схема применения: основная камера, фронтальная камера и многокамерная дополнительная камера смартфона; драйвер мобильного дисплея, драйвер дисплея носимого устройства, драйвер дисплея промышленного управления; регистратор вождения, автомобильная камера, круговой обзор на 360 градусов, обзор заднего вида и усталость водителя. Решения для автомобильных приложений, такие как обнаружение; Решения для камер для ноутбуков/USC/телевизоров со смарт-экраном.

Целевой рынок: мобильные телефоны, умная одежда, мобильные платежи, планшеты, ноутбуки, фотоаппараты и автомобильная электроника, а также другие области продукции.

SmartWay

Основные технологии: полноцветная технология ночного видения, запатентованная технология SFCPixel, технология глобального воздействия Stack BSI, технология HDR сфокусированного видеоизображения, технология QCell TM + LFS, технология AI Sensor, технология Smart AECTM, улучшение ближнего инфракрасного диапазона.

Основная продукция: серия AI, серия AT, серия GS, серия IoT, датчики изображения серии CS.

Схема применения: визуальная визуализация поля приложения мониторинга безопасности, схема применения машинного зрения, приложение интеллектуальной транспортной системы, схема приложения DMS для мониторинга статуса водителя, CMOS-датчик изображения с высокой частотой кадров + 3D-распознавание

Целевой рынок: мониторинг безопасности, визуализация транспортных средств, машинное зрение и бытовая электроника; новые области применения, такие как искусственный интеллект, мобильная обработка изображений, автомобильная электроника и т. д.

Норт Микросистемс

Основные технологии: технология тонкопленочного объемного акустического резонатора (FBAR), технология производства микроэлектромеханических систем (MEMS) с использованием кремниевых подложек.

Основная продукция: RF-фильтр FBAR, микросхема входного RF-фильтра MEMS.

Прикладные решения: беспроводные радиочастотные фильтры, дуплексные и мультиплексорные решения, радиочастотные решения BAW.

Целевой рынок: беспроводная связь, мобильный терминал и базовая станция.

Симевэй Нано

Основная технология: иерархическая и интегрированная технология проектирования радиочастотных MEMS-переключателей и радиочастотных MEMS-фильтров, интеллектуальных антенн и фазовращателей.

Основная продукция: RF MEMS переключатели, фазовращатели, аттенюаторы.

Целевой рынок: беспроводная связь.

Шенди Полупроводник

Основная технология: шестиосный инерциальный измерительный блок (IMU), MEMS-гироскоп.

Основная продукция: продукты серии шестиосных инерциальных измерительных блоков (IMU).

Целевой рынок: приложения IOT, такие как смартфоны и умные дома.

Мизуки Чжисинь

Основная технология: MEMS-гироскоп и акселерометр.

Основная продукция: МЭМС-гироскоп, МЭМС-акселерометр.

Целевой рынок: рынок бытовой электроники.

Минхао ощущение

Основная технология: технология 3D CMOS-MEMS,

Основная продукция: датчик ускорения, смарт-шагомер, кремниевый микрофон, гироскоп, датчик давления и магнитный датчик.

Прикладные решения: прикладные решения для портативных устройств, датчики движения, умный дом, автомобильная электроника, промышленная автоматизация, интеллектуальная медицина.

Целевой рынок: бытовая электроника, автомобильная электроника, промышленная автоматизация, авиация и другие области.

Любовь Core Micro

Основная технология: интеллектуальный датчик отпечатков пальцев, распознавание лиц и распознавание вен.

Основная продукция: чип датчика отпечатков пальцев, чип драйвера

Схема применения: такие схемы, как распознавание лиц и распознавание вен.

Целевой рынок: рынки Интернета вещей, такие как интеллектуальные дверные замки.

Mindray

Основная технология: технология датчика отпечатков пальцев четвертого поколения.

Основная продукция: чип датчика отпечатков пальцев и чип информационной безопасности.

Схема применения: умный дверной замок

Целевой рынок: рынок безопасности

Гнавелл

Основная технология: микроинерциальная навигационная технология внутреннего позиционирования, микроинерциальная навигационная система и мультисенсорный синтез.

Основная продукция: высокоточный МЭМС-ИМУ, микроинерциальный навигационный модуль позиционирования персонала

Схема применения: система пожарного/аварийного поиска и спасения, система позиционирования робота/AGV «микроинерциальная навигация + СШП», система точного позиционирования персонала и оборудования цеха/завода, система позиционирования персонала строительной площадки/порта/энергетики, лазерное позиционирование робота SLAM и навигационная система

Целевой рынок: пожаротушение, дроны, автономное вождение, позиционирование внутри помещений и т. д.

Основная микроэлектроника

Основная технология: технология упаковки MEMS

Основная продукция: кремниевые микрофоны, датчики давления MEMS, акселерометры MEMS, оптические переключатели MEMS, воздушные клапаны MEMS, микрофлюидные чипы MEMS, микрофоны MEMS и устройства MEMS, такие как гироскопы MEMS.

Схема применения: мобильный телефон, компьютер, электронная книга, медиаплеер.

Целевой рынок: бытовая электроника, медицина, промышленный контроль, автомобильная электроника и другие области.

МЕМСИК

Основная технология: технология однокристального емкостного акселерометра, технология датчика AMR.

Основная продукция: тепловой акселерометр, геомагнитный датчик AMR, емкостный акселерометр, микропереключатель Холла и другие продукты.

Приложения: смартфоны, ноутбуки/планшеты, умные часы/браслеты, автомобили, мотоциклы, дроны, гарнитуры TWS, электроинструменты/игрушки, умные дверные замки.

Целевые рынки: автомобильный, промышленный, носимые устройства, умный дом и бытовая электроника.

Маттел Технолоджи

Основная технология: 6-дюймовая технологическая линия MEMS

Основная продукция: инерционные устройства и системы МЭМС, датчики МЭМС, автомобильные датчики, датчики давления, радиочастотные (РЧ) МЭМС-устройства и т. д.

Целевые рынки: аэрокосмическая промышленность, высокоскоростная железная дорога, автомобили, автономное вождение, связь, мониторинг землетрясений, Интернет вещей, умные города, умная бытовая техника и т. д.

Хуацзин Зондирование

Основная технология: высокоэффективная тонкая пьезоэлектрическая пленка и передовая технология микрообработки кремниевой полупроводниковой микроэлектромеханической системы (МЭМС).

Основная продукция: кремниевый микрофон, ультразвуковой датчик, датчик ускорения.

Целевой рынок: Интернет вещей, промышленные датчики, бытовая электроника и т. д.

Микротехнологии Дракона

Основная технология: моделирование с учетом специфики MEMS.

Основная продукция: МЭМС датчики давления, температуры, влажности.

Целевой рынок: автомобильная электроника, медицинская электроника, производство высокотехнологичного оборудования и другие области.

Фейн Микроэлектроника

Основная технология: технология упаковки модели технологического стресса, эффективный алгоритм пакетных калибровочных испытаний,

Основная продукция: различные автомобильные датчики давления и дифференциального давления, маслонаполненные сердечники промышленного контроля, датчики температуры и давления газовых счетчиков, датчики давления воды и другие датчики MEMS и системные продукты.

Целевой рынок: автомобилестроение, Интернет вещей, умный дом и промышленное управление.

эпоха микро юаней

Основная технология: технология обработки чувствительных структур SOG MEMS.

Основная продукция: кремниевый MEMS-акселерометр MUA100, гироскоп серии MUG, кремниевый MEMS-инерциальный измерительный блок MUS600.

Целевой рынок: беспилотные летательные аппараты, беспилотные летательные аппараты, электронный компас, геологоразведка и т. д.

Основная микросистема

Основная технология: сенсорные чипы, такие как датчики давления из диффузного кремния, и технология их упаковки.

Основная продукция: автомобильные датчики давления и медицинские датчики давления.

Целевой рынок: такие отрасли, как автомобилестроение и медицина.

Датчик двойного моста

Основная технология: технология пьезорезистивного измерения давления MEMS.

Основной продукт: датчик давления MEMS

Целевой рынок: взрывные работы, автомобильная промышленность, испытания двигателей, высококачественное оборудование и т. д.

Знание микросенсорства

Основная технология: технология микрогальванометра MEMS.

Основная продукция: чип микро-гальванометра MEMS, твердотельный лидар MEMS.

Схема применения: решение для 3D-камеры серии Dkam

Целевой рынок: 3D-сканирование, промышленный контроль, логистическая сортировка, измерение размеров, 3D-распознавание лиц, машинное зрение и другие области.

Фуши Технология

Основные технологии: 3D-структурированная технология распознавания лица, технология распознавания отпечатков пальцев под ЖК-экраном, искусственный интеллект и машинное зрение.

Основная продукция: чип визуального датчика, чип отпечатков пальцев под ЖК-экраном

Схема применения: оптический отпечаток пальца под экраном мобильного телефона, интеллектуальная блокировка распознавания лиц, интеллектуальный контроль доступа, оплата по лицу, моделирование пространства и т. д.

Целевой рынок: мобильный телефон, умный дверной замок, финансовые платежи, промышленный контроль, умный дом, умный город.

Эпилог

Хотя существует множество отечественных производителей датчиков и микросхем MEMS, большинство из них конкурируют на рынке бюджетных продуктов. В дополнение к относительно сконцентрированным производителям датчиков изображения и распознавания отпечатков пальцев для рынка смартфонов, другие производители датчиков для промышленного контроля и мониторинга, транспорта и энергетики относительно разбросаны, и их всеобъемлющая сила и позиционирование на рынке не особенно заметны. В области автомобильной электроники и развивающегося рынка Интернета вещей стартапы, основанные на интеллектуальных датчиках и лидарных технологиях, откроют более широкое пространство для развития при поддержке венчурного капитала и местных органов власти.

Примечание. Эта статья воспроизведена из «Альбома электронной инженерии» Гу Чжэншу, который поддерживает защиту прав интеллектуальной собственности. Пожалуйста, укажите первоисточник и автора перепечатки. Если есть какие-либо нарушения, пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы удалить их.