MEMS全称是微型电子机械系统(MicroElectromechanicalSystem)，利用半导体制造工艺和材料，将传感器、执行器、机械机构、信号处理和控制电路等集成于一体的微型器件或系统，其内部结构一般在微米甚至纳米量级。

与传统传感器相比，MEMS传感器具有体积小、集成化、智能化、低成本等优点，因此已经成为传感器演进的关键技术之一。

MEMS传感器全球中国产业链如何？有哪些研发代表性的企业？MEMS在各领域的应用情况如何？

全球MEMS产业链

全球MEMS传感器产业链条主要集中在北美、欧洲、日本地区，其中美国、德国、日本三国占据全球传感器产业链主导地位。

从上游到下游，全球MEMS传感器产业链可分为研究与开发→设计→制造→封装→测试→软件→芯片→系统/应用等环节。

MEMS传感器分类及厂家和应用

MEMS传感器种类很多，也有多种分类方法。按其工作原理，大致可分为MEMS物理、化学和生物传感器，其中每一种MEMS传感器又可分为很多种小类，不同的MEMS传感器可以测量不同的量，实现不同的功能。

全球中国MEMS传感器厂商营收排行

从全球MEMS传感器产业链看，博世以亿元的营收稳居第一，博通以79.61亿元占据第二，两者遥遥领先其他MEMS传感器厂商。

中国厂商MEMS业务营收相比全球巨头仍有一定差距，歌尔微电子MEMS业务营收约31亿元、瑞声科技11亿元、高德红外5.6亿元，为中国MEMS营收前三甲企业。

全球MEMS产业链器件占比

根据Yole的《MEMS产业动态》报告，MEMS按产品线划分，占主导地位的是MEMS射频器件17.01%，压力传感器占比14.68%，惯性组合传感器占比12.48%，声学传感器占比11.46%，这四大器件为MEMS产业链中应用最多的TOP4领域，占比均超过10%。

除此之外，加速度传感器占比9.42%，喷墨打印头占比6.98%，微型热辐射传感器占比4.99%，陀螺仪传感器占比4.84%，光学传感器占比4.4%，硅基微流控制器件占比1.65%，热电堆传感器占比1.65%，磁传感器占比1.46%，其他种类MEMS共计占比8.97%。

以上为全球MEMS产业链各器件出货量占比情况，也代表着当前各MEMS器件的市场需求大小。

全球MEMS产业链最有前景的应用领域和市场

据Yole的预计，-年MEMS终端市场将以7.2%的年复合增长率增长。其中，消费领域是最大的MEMS应用市场，约占全球MEMS收入的60%，到年约有.7亿美元的市场。其次是汽车，汽车对MEMS的需求将从年的20.3亿美元上升到28.6亿美元。剩下的应用市场还有工业领域、医疗、电信、国防与航空航天等。

从MEMS器件方面来看，Yole预计，整体MEMS器件市场在年至年将以7.2%的年复合增长率增长，到年全球MEMS器件市场空间将达到亿美元。在这其中，射频MEMS器件占大头，到年射频MEMS器件大约有40.4亿美元的市场空间，压力MEMS器件大约是23.62亿美元，惯性器件约有21.27亿美元，麦克风MEMS约是18.71亿美元，然后是加速器、喷墨头、光学、微型测辐射热仪、陀螺仪、微流体等等。

全球MEMS产业发展历史：3次产业化浪潮

MEMS起源可追溯至20世纪50年代，硅的压阻效应被发现后，学者们开始了对硅传感器的研究。然而，MEMS产业真正发展始于20世纪80年代，前后经历了3次产业化浪潮。

20世纪80年代至90年代：年Honeywell利用大型刻蚀硅片结构和背蚀刻膜片制作了集成压力传感器，将机械结构与电路集成在一个芯片内。80年代末至90年代，汽车行业的快速发展，汽车电子应用如安全气囊、制动压力、轮胎压力监测系统等需求增长，巨大利润空间驱使欧洲、日本和美国的企业大量生产MEMS，推动了MEMS行业发展的第一次浪潮。

20世纪90年代末至21世纪初：本阶段早期，喷墨打印头和微光学器件的巨大需求促进了MEMS行业的发展。而年后，消费电子产品对MEMS的强劲需求，手机、小家电、电子游戏、远程控制、移动互联网设备等消费电子产品要求体积更小且功耗更低的MEMS相关器件，对MEMS产品需求更大，掀起了MEMS行业发展的第二次产业化浪潮，并将持续推动MEMS行业向前发展。

年至今：产品应用的扩展，使MEMS行业呈现新的趋势。MEMS产品逐步应用于物联网、可穿戴设备等新领域，应用场景日益丰富，正渐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）需要更加微型化的器件和更为便捷的交互方式。

然而，物联网、可穿戴设备应用助推MEMS第三次产业化浪潮的同时，行业仍然面临来自产品规格、功率消耗、产品整合以及成本等方面的压力，MEMS产品及相关技术亟待持续改进，以满足更小、更低能耗、更高性能的需求。

一、MEMS传感器在智能手机领域的应用

1.光线传感器

说到手机中的传感器，首先要说的就是光线传感器，它就好比手机的眼睛。我们人类的眼睛可以在不同光线的环境下，调整进入眼睛的光线。而光线传感器则可以让手机感测环境光线的强度，用来调节手机屏幕的亮度。

原理：光敏三极管，接受外界光线时，会产生强弱不等的电流，从而感知环境光亮度。

应用：通常用于调节屏幕自动背光的亮度，白天提高屏幕亮度，夜晚降低屏幕亮度，使得屏幕看得更清楚，同时不刺眼；可用于拍照时调节自动白平衡；用光线传感器来协助调整屏幕亮度，能进一步达到延长电池寿命的作用；光线传感器也可搭配其他传感器一同来侦测手机是否被放置在口袋中，以防止误触。

产品代表：ST（意法半导体）——OPT

超薄环境光传感器，传感器的精密光谱响应与人眼的明视响应高度匹配。

应用手机：苹果iPhoneXR、vivoX23、华为Mate20、三星GALAXYNote9等。

2.距离传感器

光线传感器和距离传感器一般都是放在一起，位于手机屏幕听筒周围。这样就存在一个问题，手机屏幕上方开太多洞或黑色长条不太好看，各大手机厂商都一直在想方设法减少开孔或者隐藏开孔。

原理：红外LED灯发射红外线，被物体反射后，红外探测器通过接收到红外线的强度，测定距离。距离传感器同时拥有发射和接受装置，一般体积较大。

应用：检测手机是否贴在耳朵上正在打电话，以便自动关闭屏幕达到省电的目的；也可用于皮套、口袋模式下自动实现解锁与锁屏动作。

产品代表：TAOS——TMD

主要由红外发射、光线接收、模数转化、I2C接口等几部分组成。

3.重力传感器

原理：利用压电效应实现，传感器内部一块重物和压电片整合在一起，通过正交两个方向产生的电压大小，来计算出水平方向。

应用：手机横竖屏智能切换；拍摄照片方向；重力感应类游戏，例如平衡球、赛车游戏等。

产品代表：苹果研发的重力感应设备。

4.加速度传感器

原理：加速度传感器是多个维度测算的，主要测算一些瞬时加速或减速的动作。功耗更小，但是精度低。

应用：计步，加速度传感器可以检测交流信号以及物体的振动。人在走动的时候会产生一定规律性的振动，而加速度传感器可以检测振动的过零点，从而计算出人所走的步或跑步所走的步数，从而计算出人所移动的位移，并且利用一定的公式可以计算出卡路里的消耗；日常应用中的一些甩动切歌、翻转静音等。

产品代表：ST意法半导体——LSMD

可测量dps至dps的俯仰、滚转和偏航轴角速度。

5.磁场传感器

原理：各向异性磁致电阻材料，感受到微弱的磁场变化时会导致自身电阻产生变化，所以手机要旋转或晃动几下才能准确指示方向。

应用：指南针、地图导航方向、金属探测器APP。

产品代表：ADI（亚德诺）——ADA

对气隙变化的敏感度非常小。

6.陀螺仪

原理：角动量守恒，一个正在高速旋转的物体(陀螺)，它的旋转轴没有受到外力影响时，旋转轴的指向是不会有任何改变的。陀螺仪就是以这个原理作为依据，用它来保持一定的方向。一般手机里标配的是三轴陀螺仪，可追踪6个方向的位移变化。

应用：一些射击或赛车游戏；3D拍照、全景导航等。

产品代表：NXP（恩智浦）——FXASC

3轴数字陀螺仪，适用于游戏控制器、电子罗盘稳定、增强运动控制等应用。

7.GPS

原理：手机GPS模块通过天线接收GPS卫星传送的信息。模块中的芯片根据高速运动的卫星瞬间位置作为起算数据，根据卫星发射坐标的时间戳与接收时的时间差计算出卫星与手机的距离，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置坐标。

应用：地图、导航、测速、测距。

产品代表：Fastrax——UP

可以在恶劣条件下进行高性能的导航，甚至在较低的GPS卫星可见度环境下实现稳定的定位。

8.指纹传感器

目前，电容式指纹识别和超声波指纹识别应用比较广泛。

电容指纹传感器原理：手指构成电容的一极，另一极是硅晶片阵列，通过人体带有的微电场与电容传感器间形成微电流，指纹的波峰波谷与感应器之间的距离形成电容高低差，从而描绘出指纹图像。

超声波指纹传感器原理：利用超声波，直接扫描并测绘指纹纹理。超声波获得的指纹是3D立体的，而电容指纹是2D平面的。超声波不仅识别速度更快、而且不受汗水油污的干扰、指纹细节更丰富难以破解。

应用：加密、解锁、支付等。

产品代表：新思科技——ClearIDFS

仅有1.55mm，能够直接放置在柔性屏幕下边或直接集成在屏幕中。

9.霍尔感应器

原理：霍尔磁电效应，当电流通过一个位于磁场中的导体的时候，磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的的作用力，从而在导体的两端产生电势差。

应用：自动解锁、自动锁屏等。

产品代表：Diodes——AH

卓越的温度稳定性，对身体压力不敏感。

10.气压传感器

原理：分为变容式或变阻式气压传感器，将薄膜与变阻器或电容连接起来，气压变化导致电阻或电容的数值发生变化，从而获得气压数据。

应用：GPS计算海拔会有十米左右的误差，气压传感器主要用于修正海拔误差(将至1米左右)，当然也能用来辅助GPS定位立交桥或楼层位置。

产品代表：TI（德州仪器）——BMP

高精度、小体积、超低能耗的气压传感器。

二、MEMS传感器在汽车领域的应用

随着汽车安全应用与降低碳排放的

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