矽睿科技：国内MEMS传感器产业突围 需要全产业链突破创新

10月27-29日，中国 MEMS 制造大会暨微纳制造与传感器展览会在苏州如期举办。大会旨在汇聚全球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关系，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。

在29日召开的MEMS制造大会上，上海矽睿科技股份有限公司（以下简称“矽睿科技”）产品工程高级总监罗英哲发表了以《MEMS传感器产业链分析及发展建议》为主题的演讲。

演讲中谈到传感器产品演进过程中的工业、消费类、类工业和物联网四个重要阶段。传感器产品正处于物联网阶段且具有两个显著特点，一是物联网应用市场的快速增长使得传感器的功能和用途以数据的采集和有效使用作为考量；二是传感器节点具备连接性功能也越来越普遍。

报告中对比了MEMS传感器与传统传感器的区别。具体来看，与传统传感器不同，MEMS传感器有四个特点：一是微型化，一般单个 MEMS 传感器的尺寸以毫米甚至微米为计量单位，重量轻、耗能低；二是MEMS传感器主要采硅基半导体加工制作，可兼容传统 IC 生产工艺，可批量生产；三是集成化，在同一封装体内，可以集成多种机械结构芯片与ASIC芯片于一体，形成复杂的微系统；四是多学科交叉，MEMS 涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学等多种学科。

也正因此，MEMS传感器同时兼备集成与智能化的优势，不仅可以将多个传感器组合到同一个芯片封装内，还能将多个传感器的数据进行组合运算，以提高信息的准确性。

MEMS产业链涉及到设计研发、生产制造、封装测试、系统应用多个环节，成立于2012年的矽睿科技主要从事MEMS传感器及智能应用方案业务，是国内MEMS产业链中重要的设计研发公司。

报告从“十四五”规划出发，归纳整理了国内外的传感器产业现状，以期为国内MEMS传感器产业链的创新发展带来可参考性意见。

从全球MEMS传感器产业来看，主要有以下发展现状：一是欧洲、美国、日本等国在传感器领域具有良好的技术基础，几乎垄断了“高、精、尖”传感器市场；二是美洲地区占据了全球智能传感器市场的最大份额；三是亚太地区由于汽车和消费电子领域等下游产业的带动，成为市场规模增长最快的地区；四是全球传感技术创新进程迅速，基于新材料、新原理、新工艺、新应用的产品不断涌现；五是集成电路、MEMS芯片以及纳米材料科技的进步，正在不断提高传感器的智能化水平。

反观国内，国内传感器行业也已具有一定规模的产业布局：已形成涵盖敏感单元设计、制造、封装测试、软件与数据处理算法、应用等环节的传感器产业链；但与此同时，还存在产业档次偏低、企业规模较小、技术创新基础较弱、同质化较为严重等问题。

“我国传感器技术和产品滞后于国外及产业需求，主要表现在感知信息、智能化和网络化方面的落后。”矽睿科技报告分析指出。

要改变国内传感器产业的现状，首要的就是找出发展差距、问题和原因。

观察发现，国内高端传感器需求严重依赖进口，目前高端传感器进口占比80%，传感器芯片进口占比达90%；此外，还存在产品品种少、质量不高，制造工艺落后；传感器基础研究乏力，新原理、新工艺、新方法开发凤毛麟角；产业链关键环节被垄断的局面长期存在，而且破局困难；基础创新能力不足；工艺技术落后，共性技术缺失；高端传感器人才缺乏；传感器产业链关键环节力量薄弱，协同性不够等多个问题。

报告指出，需要从智能传感基础及前沿技术、传感器敏感元件关键技术、面向行业的智能传感器及系统、传感器研发支撑平台四个方向发展产业链科技创新。

为此，报告从产业链的各个环节提出了相应的意见。

首先是设计研发环节，报告认为可以从传感原理、传感材料、工艺方法、传感设计等涉及到的多个角度进行改进。具体来看，在传感原理方面，发展具有领域引领拓展作用的量子原理相关传感器技术；在传感材料方面，发展基于超材料的超声传感增强技术；在工艺方法方面，发展基于印刷工艺的高性能传感器异质微结构实现方法；在传感设计方面，发展传感器行业发展亟需的微弱信号检测器件设计技术；实现多项传感器前沿基础科学问题重大突破和关键技术方法的颠覆式创新，占据一批传感器国际知识产权制高点，推动传感器技术跨越式发展；优化智能传感器仿真模型；联合国内工业软件开发企业，针对现有商用设计软件二次开发，提升设计软件集成度水平。

其次是生产制造环节，报告指出，最重要的是建立起国产先进的MEMS平台。比如发展多尺寸兼容的先进MEMS研发平台、发展8英寸MEMS传感器加工中试平台、发展MEMS传感器批量制造平台等多个平台。

再者是封装环节，报告给出了优化电极材料和工艺线宽比制程能力，研究MEMS传感器芯片封装设计及仿真技术；突破晶圆级密封盖帽键合技术、低成本硅、玻璃、薄膜通孔垂直互连技术、多层叠对准键合技术、多芯片系统集成技术；开发晶圆级芯片尺寸封装、扇出型晶圆级封装、硅或玻璃通孔晶圆级三维封装、集成无源器件晶圆级封装成套技术等建议。

最后是测试环节，报告提出了建立基于6/8/12寸传感器芯片测试平台、建立高端MEMS传感器晶圆级封装测试平台等建议。

报告提议到，在传感器敏感元件关键技术和面向行业的智能传感器及系统方向，针对不同应用需求，以企业为创新主体，促进创新链产业链融合，增强企业创新动力；建立制造装备及工业过程领域或装备核心系统传感器型谱体系，满足各类重大应用场景。

本次展会上，矽睿科技展出了公司拥有的十一类传感器产品，包括磁传感器芯片、MEMS与智能传感器模组等。其中，公司六轴IMU、加速度计、磁传感器等产品技术处于国内领先地位。

当前，传感器产业化浪潮正在飞速推进。根据Mordor Intelligence的预测，2020年全球MEMS传感器市场规模为127.45亿美元，预计将在2026年增至184.64亿美元。其中，中国已经成为全球MEMS市场中发展最快的国家。更为重要的是，时下，芯片领域的国产替代也为国内半导体厂商带来了难得的机遇。从矽睿科技推出的覆盖全领域产品来看，面对国产化浪潮，矽睿科技已整装待发！