40家国产传感器芯片厂商调查统计报告

2021-03-03 14:30:01 40

在电子和电气设备中,传感器用来获取外界原始的物理信号,包括声音、图像、温度、湿度、压力和光信号等,并将这些物理信号转换为电信号,典型形式为电压/电流。传统的物理和化学传感器只是获取外界信号,并不具备计算和处理能力。随着制造工艺技术、尺寸和成本需求的提高,基于微机电系统(MEMS)工艺的MEMS传感器越来越流行。


在传感器广泛的应用中,值得特别关注的就是智能手机,无论CMOS图像传感器(CIS)还是触控/指纹识别芯片厂商都从中获得了巨大的发展机会,其中的国产代表厂商包括豪威集团、格科微、汇顶科技。此外,一些基于科研和学术成果的智能传感器初创公司也值得关注,他们在激光雷达、光电和人体感测方面的技术突破也获得了风投的青睐。


MEMS传感器


MEMS是微机电系统的缩写,是按功能要求在芯片上把微电路和微机械集成于一体的系统。MEMS基于光刻、腐蚀等传统半导体技术,融入超精密机械加工,并结合力学、化学、光学等学科知识和技术基础,使得一个毫米或微米级的MEMS具备精确而完整的机械、化学、光学等特性结构。MEMS器件主要可以分为MEMS传感器和MEMS执行器,其中传感器是用于探测和检测物理、化学、生物等现象和信号的器件,而执行器则用于实现机械运动、力和扭矩等行为。


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图一:MEMS传感器工作原理


MEMS传感器是采用微电子和微机械技工技术工艺制造出来的微型传感器,通过微传感元件和传输单元把输入的信号转换并导出另一种可监测信号。与传统工艺制造的传感器相比,它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。一般单个MEMS传感器的尺寸以毫米甚至微米为计量单位。同时,微型化以后的机械部件具有惯性小、谐振频率高、响应时间短等优点。


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图二:按应用划分的2019年中国MEMS市场结构


据Yole统计及预测,2019年全球MEMS市场规模为115亿美元,2020年因为全球新冠疫情而导致市场增速放缓,从2021年起市场将恢复增长,预计到2025年市场将达到近177亿美元,2019-2025年的复合年增长率为7.4%。


从产品结构上看,排名前五的MEMS传感器细分领域为射频、压力、麦克风、加速计和陀螺仪,占比接近65%。根据Yole预测,2024年市场规模在10亿美元以上的MEMS传感器细分领域包括射频、惯性组合、超声指纹、压力、麦克风和喷墨打印。


从应用终端来看,在物联网和手机5G换机的驱动下,全球消费级MEMS市场规模有望从2019年的68.7亿美元增长至2025年的111.4亿美元;在智能汽车渗透率提升的带动下,汽车MEMS市场规模有望从2019年的21.8亿美元增长至2025年的26亿美元,期间的CAGR为3%。另外,工业、医疗、通信、国防、航空领域的市场需求也在提升。


中国是过去5年MEMS市场规模增长最快的市场。根据赛迪智库的统计,2019年中国市场规模约600亿元,占全球市场比例约54%;国内市场增速持续高于全球,预计2022年中国MEMS市场规模将超过1000亿元人民币。


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图三:中国是过去5年MEMS市场规模增长最快的市场


2019年,中国MEMS市场厂商前十名为博通、博世、意法半导体、德州仪器、QORVO、惠普、楼氏、恩智浦、歌尔和TDK,其中美国公司占比达到54%。中国企业歌尔挤入前十,瑞声科技排名第22位。目前,国内MEMS传感器厂商整体规模不大。除歌尔与瑞声年营收在1亿美元以上,美新半导体、美泰科技、芯奥微等本土MEMS传感器厂商年营收均在6000万美元以下,整体规模较小。


我国国内供给能力不足,特别是高端产品几乎全靠进口补给,80%的芯片依赖国外;剩余的份额也只集中在几家上市公司手中,如歌尔声学、水晶光电、汉威电子、士兰微和金龙机电等5家公司占领国内MEMS市场的40%以上;国内MEMS企业中70%的是中小企业,产品主要集中在中低端。总体而言,我国MEMS传感器企业目前的现状为中低端产品竞争激烈,而在高端产品竞争中没有竞争力。


由于MEMS产业是新时代科技发展的基础,而且政策扶持力度较大,中国的MEMS行业投融资案例不管是从数量,还是从金额角度来看,都逐年增加。从金额来看,2019年投资金额是2018年的2倍左右,虽然一级市场投资整体遇冷,但MEMS产业的投资热度有增无减。


从细分领域来看,MEMS+AI、射频MEMS、光电MEMS、生物MEMS这四个领域的投资案例数量和金额都是最多的。投资数量和金额的大幅上升,表明资本市场对于MEMS产业的关注度正在上升。从地域分布来看,北京、广东、上海、浙江和江苏的投资案例数量居首。


国产传感器芯片厂商基本信息统计


Aspencore《电子工程专辑》分析师团队对中国本土的传感器芯片厂商进行了第一手调查和网络汇编整理,从众多公司中挑选40家,分别从核心技术、代表产品、应用方案和目标市场等多个维度进行了分析。


这是China Fabless系列调研分析报告的一部分,感兴趣的朋友可以查阅其它类别的调研报告,或直接与我们联系。已经发布的调研报告包括:


1.中国IC设计行业30家上市公司综合实力排名
2.30家国产MCU厂商综合实力对比
3.30家国产电源管理芯片和功率半导体厂商调研分析报告
4.30家国产AI芯片厂商调研报告
5.50家中国IC设计初创公司调查统计
6.20家国产模拟/混合信号芯片厂商调研报告
7.30家国产数字芯片(CPU/FPGA/存储)厂商调研报告


在即将到来的中国IC领袖峰会上,我们将从每个类别中挑选Top 10组成中国IC设计100家(China Fabless 100)排行榜。在这40家传感器芯片厂商中,有13家初创公司已经在《50家中国IC设计初创公司调查统计汇编》中收录,包括:琪埔维半导体、锐思智芯、海纳微、佰为深科技、钛深科技、中科融合、洛微科技、一径科技、矽典微、聚芯微电子、通用微科技(GMEMS)、钛方科技、中科银河芯。因此,本报告仅对剩余的27家公司进行统计和分析。


表一:40家国产传感器芯片厂商基本信息一览表

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在这40家传感器芯片厂商中,有3家图像传感器(CIS)公司;7家触控/指纹识别/触觉传感器公司;2家射频MEMS公司;19家MEMS传感器公司;4家光学/激光雷达公司;以及其它智能传感器公司。


从地域分布来看,除了北京、深圳和上海居多外,苏州和无锡也汇聚了众多MEMS传感器厂商。苏州工业园区已成为国内纳米产业和人才集聚度最高的区域,跻身全球八大纳米产业集聚区。中国半导体行业协会MEMS分会还在苏州举办“中国MEMS制造大会”,汇聚全球MEMS制造产业资源,加强MEMS设计、研发、加工制造、封装测试等全产业链联动,促进以MEMS制造为主线的产业资源垂直整合,加速突破我国MEMS制造领域发展瓶颈。


另外,本报告所收录的传感器厂商大都是中小规模企业,其中有7家已经上市或正在科创板申请受理中。在MEMS厂商中,我们没有包括歌尔声学、瑞声科技、水晶光电、汉威电子、士兰微和金龙机电等侧重加工和制造的企业。


27家国产传感器芯片厂商详细信息


下面我们将从核心技术、主要产品、目标市场和竞争优势等方面对这27家公司逐一展示。


豪威集团


核心技术:CMOS图像传感器技术、Pure Cel和Pure Cel Plus技术、高动态范围图像(HDR)技术、Camera Cube Chip技术

主要产品:CMOS 图像传感器、微型影像模组封装(CameraCubeChip)、硅基液晶投影显示(LCOS)、动态视觉传感器,以及针对特定应用的ASIC芯片等。

应用方案:智能手机、平板电脑、笔记本电脑、网络摄像头、安全监控设备、数码相机、汽车和医疗成像等应用。

目标市场:手机、汽车、安防、医疗等领域。


汇顶科技


核心技术:屏下光学指纹识别技术(IN-DISPLAY FINGERPRINT SENSOR)、屏幕触控技术、智能触觉、人体心率传感器技术

主要产品:指纹识别产品、人机交互产品、心率传感器、音频解码和放大器、BLE蓝牙芯片、智能触觉驱动器

应用方案:活体指纹识别方案、IFS指纹识别与触控一体化方案、盖板指纹识别方案、Coating指纹识别方案、入耳检测方案、语音和音频方案

目标市场:智能手机、平板电脑、笔记本电脑、家居触控、汽车等。


兆易创新


核心技术:多点触控芯片技术、按压式指纹识别传感器、屏下光学指纹识别技术、超声波识别技术

主要产品:生物识别传感器SoC芯片;电容、超声、光学模式指纹识别芯片;嵌入式生物识别传感;自、互容触控屏控制芯片

应用方案:屏下光学指纹识别方案、超声波方案

目标市场:智能手机、平板电脑、笔记本电脑、智能家居等。


西人马


核心技术:MEMS智能传感器芯片产线和MEMS器件加工平台

主要产品:MEMS、ASIC 和微流控医疗芯片;压力芯片系列、红外热电堆芯片、电荷放大器芯片、激光二极管芯片;加速度传感器、压力传感器、滑油传感器

应用方案:机械故障诊断系统、智能风电系统、智慧电力系统等。

目标市场:民用航空、能源、医疗、交通及工业设备的控制与监测。


敏芯微


核心技术:MEMS / ASIC芯片、MEMS压力传感

主要产品:MEMS硅麦克风、压力传感器和加速度传感器

目标市场:可穿戴设备、手机/平板、汽车电子、蓝牙耳机等。


纳芯微


核心技术:MEMS、高压隔离、混合信号链处理和传感器校准

主要产品:温度传感器、智能压力传感器、传感器信号调理芯片、功率驱动和接口类芯片

应用方案:汽车应用的传感器信号调理方案;工业应用的传感器信号调理方案;白色家电的传感器信号调理方案;针对消费电子设备的MEMS传感器方案

目标市场:消费电子、智能家居、工业控制、汽车电子等。


格科微


核心技术:基于锡焊COB的高性能第三代CIS封装技术

主要产品:CMOS图像传感器、DDI显示芯片

应用方案:智能手机的主摄像头、前置摄像头和多摄副摄;移动显示驱动、穿戴设备显示驱动、工控显示驱动;行车记录仪、车内摄像头、360度环视、倒车后视和驾驶员疲劳检测等汽车应用方案;笔记本/USC/智慧屏电视的摄像头方案。

目标市场:手机、智能穿戴、移动支付、平板、笔记本、摄像机以及汽车电子等产品领域。


思特威


核心技术:夜视全彩技术、SFCPixel专利技术、Stack BSI的全局曝光技术、聚焦视频成像HDR技术、QCell TM + LFS 技术、AI Sensor 技术、Smart AECTM 技术、近红外增强

主要产品:AI 系列、AT 系列、GS 系列、IoT 系列、CS 系列图像传感器

应用方案:安防监控应用领域视觉成像、机器视觉应用方案、智能交通系统应用、驾驶员状态监测DMS应用方案、高帧率CMOS图像传感器+3D识别

目标市场:安防监控、车载影像、机器视觉及消费类电子产品;人工智能、手机影像、车载电子等新兴应用领域。


诺思微系统


核心技术:薄膜体声波谐振器(FBAR)技术、采用硅衬底的微机电系统(MEMS)制造技术

主要产品:FBAR射频滤波器、射频前端MEMS滤波芯片

应用方案:无线射频滤波器、双工器和多工器解决方案、BAW射频方案

目标市场:无线通讯、手机终端和基站。


希美微纳


核心技术:RF MEMS开关及基于RF MEMS的滤波器、智能天线、移相器的层次化和一体化设计技术

主要产品:RF MEMS开关、移相器、衰减器

目标市场:无线通讯。


深迪半导体


核心技术:六轴惯性测量单元(IMU)、MEMS陀螺仪

主要产品:六轴惯性测量单元(IMU)系列产品

目标市场:智能手机、智能家居等IOT应用领域。


水木智芯


核心技术:MEMS陀螺仪和加速度计

主要产品:MEMS陀螺仪、MEMS加速度计

目标市场:消费电子市场。


明皜传感


核心技术:3D CMOS-MEMS工艺技术、

主要产品:加速度传感器、智能记步芯片、硅麦克风、陀螺仪、压力传感器和磁传感器

应用方案:手持设备应用方案、运动感测、智能家居、汽车电子、工业自动化、智慧医疗

目标市场:消费电子、汽车电子、工业自动化以及航空等领域。


爱芯微



核心技术:智能指纹传感器、人脸识别以及静脉识别

主要产品:指纹传感器芯片、驱动芯片

应用方案:人脸识别和静脉识别等方案

目标市场:智能门锁等物联网市场。


迈瑞微


核心技术:第四代指纹传感技术

主要产品:指纹传感器芯片和信息安全芯片

应用方案:智能门锁

目标市场:安防市场


格纳微


核心技术:微惯导室内定位技术、微惯性导航系统和多传感器融合

主要产品:高精度MEMS-IMU、微惯导人员定位模块

应用方案:消防/应急搜救定位系统、“微惯导+UWB”机器人/AGV定位系统、车间/厂房人员和设备精确定位系统、工地/港口/电力人员定位系统、激光SLAM机器人定位导航系统

目标市场:消防、无人机、自动驾驶、室内定位等。


芯奥微


核心技术:MEMS封装技术

主要产品:硅基麦克风、MEMS压力传感器,MEMS加速度仪,MEMS光开关,MEMS气阀,MEMS微流体芯片,MEMS麦克风,以及MEMS陀螺仪等MEMS器件。

应用方案:手机、电脑、电子书、媒体播放器

目标市场:消费类电子、医疗、工业控制及汽车电子等领域。


美新半导体


核心技术:单一芯片电容式加速度计技术、AMR传感器技术

主要产品:热式加速度计、AMR地磁传感器、电容式加速度计、微功耗Hall开关等产品。

应用方案:智能手机、笔电/平板、智能手表/手环、汽车、摩托车、无人机、TWS耳机、电动工具/玩具、智能门锁。

目标市场:汽车、工业、可穿戴、智能家居和消费电子。


美泰科技


核心技术:6英寸MEMS工艺线

主要产品:MEMS惯性器件与系统、MEMS传感器、汽车传感器、压力传感器、射频(RF)MEMS器件等。

目标市场:航空航天、高铁、汽车、自动驾驶、通信、地震监测、物联网、智慧城市、智能家电等领域。


华景传感


核心技术:高效压电薄膜和先进硅半导体微型机电系统(MEMS)微加工技术

主要产品:硅麦克风、超声波传感器、加速度传感器

目标市场:物联网、工业感测、消费电子等。


龙微科技


核心技术:MEMS专用仿真设计

主要产品:MEMS压力、温度、湿度传感器

目标市场:汽车电子、医疗电子、高端装备制造等领域。


飞恩微电子


核心技术:工艺应力模型封装技术、高效批量标定测试算法、

主要产品:各种汽车压力和压差传感器、工控充油芯体、燃气表温度压力传感器、水压传感器等MEMS传感器及系统产品。

目标市场:汽车、物联网、智能家居及工业控制行业。


微元时代


核心技术:SOG MEMS敏感结构加工工艺技术

主要产品:硅基MEMS加速度计MUA100、MUG系列陀螺仪、硅基MEMS惯性测量单元MUS600

目标市场:无人驾驶、无人机、电子罗盘、地质勘探等。


感芯微系统


核心技术:扩散硅压力传感器等传感器芯片及其封装技术

主要产品:汽车压力传感器和医疗压力传感器

目标市场:汽车和医疗等行业。


双桥传感


核心技术:MEMS压阻压力传感技术

主要产品:MEMS压力传感器

目标市场:爆破领域、汽车应用、发动机测试、高端装备等。


知微传感


核心技术:MEMS微振镜技术

主要产品:MEMS微振镜芯片、MEMS固态激光雷达

应用方案:Dkam系列3D相机解决方案

目标市场:三维扫描、工业检测、物流分拣、尺寸测量、三维人脸识别、机器视觉等领域。


阜时科技


核心技术:3D结构光人脸感测技术、LCD屏下指纹感测技术、AI与机器视觉

主要产品:视觉类传感器芯片、LCD屏下指纹芯片

应用方案:手机屏下光学指纹、人脸识别智能锁、智能门禁、刷脸支付、空间建模等。

目标市场:手机、智能门锁、金融支付、工业控制、智能家居、智慧城市。


结语


虽然国产传感器和MEMS芯片厂商众多,但大都在中低端市场竞争。除了针对智能手机市场的图像传感器和指纹识别这两大类传感器厂商相对集中外,其它面向工业控制和监测、车辆交通和能源领域的传感器厂商都比较分散,综合实力和市场定位都不是特别凸显。而在汽车电子和新兴的物联网市场领域,以智能传感器和激光雷达技术为核心的初创公司在风投资本和地方政府的扶持下,将迎来更大发展空间。


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