MEMS傳感器，必爭之地

“超越摩爾”的賽道中有很多關鍵詞，MEMS也算其中一個。

當你戴著 TWS 耳機語音喚醒 AI、駕駛新能源汽車平穩制動、用智能手表監測心率時，一顆尺寸僅幾毫米的 MEMS（微機電系統）正在默默工作。

這個集多部分于一體的“超小系統”，正是智能化時代的 “感知神經”。

01

中國MEMS，日益壯大

MEMS全稱Micro Electromechanical System，即微機電系統，MEMS產品將具有不同功能的微傳感器、微執行器、微結構、信號處理與控制電路、通訊/接口單元在硅晶圓上制作而成，是微型機械加工工藝和半導體工藝相結合的產品。

用MEMS技術制造的新型傳感器，就稱為MEMS傳感器。而MEMS芯片和ASIC芯片是一個MEMS傳感器中技術和價值含量最高的部分。MEMS芯片負責感知信號，將測量量轉化為電阻、電容等信號變化；ASIC芯片負責將電容、電阻等信號轉換為電信號，其中涉及到信號的轉換和放大等功能。

典型的MEMS產品包括加速度計/陀螺儀、麥克風、壓力傳感器、慣性測量單元IMU、射頻濾波器、光學MEMS。

近日，知名咨詢機構Yole Group發布《Greater China MEMS Industry 2025》（2025年大中華區 MEMS 產業）報告，這是其首次對中國的MEMS產業出具報告。

數據顯示，2024年中國的MEMS產業營收規模達到17億美元（約合121億元人民幣），較2023年增長8.4%，MEMS器件出貨量達到54億顆，占全球 MEMS 市場份額的 10%。

Yole 集團的 MEMS傳感技術與市場高級分析師Pierre-Marie Visse 認為，這一勢頭將持續下去，2025 年將恢復到新冠疫情前的增長狀態，所有終端市場（從消費市場到汽車和工業市場）的大趨勢將推動需求增長。

Yole預計，在持續的投資、設計能力日趨成熟以及本地需求不斷增長的支持下，中國的MEMS市場營收2024-2030年復合年增長率（CAGR）為3.6%，到2030年中國市場MEMS器件出貨量將突破66億顆，營收規模將達到20億美元。

02

MEMS器件，兩個爆發點

在全球MEMS市場中，消費電子依然是最大單一應用板塊，市場占比約60%。中國MEMS 的增長也主要依賴中低端消費電子市場的出貨量拉動，比如，TWS耳機、智能手表等可穿戴設備推動MEMS麥克風、慣性傳感器需求，單設備搭載量從1顆增至3-5顆，可穿戴設備相關MEMS年增長率超10%。AI眼鏡等新興終端催生骨傳導聲學傳感器等新品類，成為消費級MEMS新增長點。

中國企業在MEMS麥克風、加速度計、壓力傳感器等領域已建立起較為完整的本土供應鏈體系。代表性企業包括敏芯股份、歌爾微電子、瑞聲科技、士蘭微電子等。

其中敏芯股份是國內首家登陸科創板的純MEMS企業，掌握自主知識產權的MEMS+ASIC一體化設計能力，MEMS麥克風出貨量位居全球前列。歌爾微電子背靠歌爾股份，依托強大的客戶資源（蘋果、華為、小米等），已成為全球領先的MEMS麥克風與慣性傳感器供應商。瑞聲科技在聲學與觸覺反饋MEMS領域具備全球競爭力，其WLG晶圓級封裝技術顯著提升產品可靠性。士蘭微電子則布局MEMS傳感器與專用ASIC芯片協同優化，重點拓展智能家居與白色家電市場。

高端市場仍被博世、意法半導體、德州儀器等國際巨頭壟斷。中國MEMS 產業目前仍處于 “量增價低” 的階段，在汽車級、工業級等高附加值領域的話語權較弱。

汽車與人形機器人也被視為中國MEMS產業未來的重要增長點。

自動駕駛的普及正推動車載 MEMS 需求激增 —— 毫米波雷達（含 MEMS 天線）、激光雷達（MEMS 振鏡）、車載麥克風、壓力傳感器等器件，每輛智能汽車的 MEMS 搭載量從傳統汽車的 5-8 顆增至 20-30 顆。

博世（Bosch）、恩智浦（NXP）和意法半導體（ST）等國際巨頭在發動機管理、安全氣囊和電子穩定程序等關鍵應用上仍占據主導，比如：博世的汽車級IMU可通過AEC-Q100 Grade 1認證；ST的LIS3DH系列加速度計在振動噪聲、零偏穩定性方面遠超國產同類產品；TI的DLP3000芯片采用MEMS微鏡陣列，實現百萬級像素動態投影，廣泛用于車載抬頭顯示（HUD）。

本土廠商在例如車載慣性傳感器等領域的機會窗口正在迅速擴大。如今，不少原先主要服務于消費電子的中國MEMS廠商，正在向汽車與工業等高價值領域拓展。士蘭微電子正在研發更高精度的慣性傳感器產品，并計劃于2025年推出多款車用MEMS傳感器產品，包括輔助駕駛系統的高精度慣性傳感器、安全氣囊的碰撞傳感器等。同時，敏芯微控股子公司中宏微宇的慣性測量單元（IMU）產品已實現客戶突破，營業收入顯著提升，該公司正著手研發未來可用于車載、機器人、農機等不同應用領域的IMU產品。

人形機器人正成為繼消費電子、汽車之后又一個拉動MEMS需求的重要賽道。特斯拉、Figure AI等全球科技企業紛紛加快布局，推動人形機器人從實驗室走向量產。在機器人運動控制與姿態維持方面，MEMS傳感器發揮著不可替代的作用。

其中，IMU是機器人的 “平衡小腦”，像 Optimus 就搭載了 40 顆以上的 IMU 傳感器，分布在四肢、頭部等位置。它集成了 MEMS 加速度計和陀螺儀，可實時捕捉機器人的加速度、角速度和姿態信息，誤差能低至微米級，以此確保機器人行走、跑步時的動態平衡，避免傾倒。

力傳感器多安裝在手腕、腳腕等關節處，常見的是六維力矩傳感器。其能精準測量三維空間內的力和力矩數據，比如感知腳部接觸地面的反作用力，幫助機器人調整重心和步態；也能輔助手腕把控操作力度，讓機器人完成搬運物品等動作時發力更平穩。

此外還有觸覺傳感器、輔助感知類MEMS傳感器等，觸覺傳感器使機器人能精準控制抓取力度，實現夾持雞蛋、折疊衣物等精細操作，避免損壞物體。輔助感知類 MEMS 器件包括 MEMS 測距芯片和微振鏡。其中測距芯片可助力機器人探測周圍障礙物，完成路徑規劃；微振鏡用于激光雷達，能配合視覺算法實現實時環境探測，讓機器人適應復雜的家居或工業場景。

隨著人形機器人對微型化、低功耗傳感器的需求上升，全球MEMS市場穩步增長，一個高度擬人化的人形機器人往往需要上百顆MEMS傳感器，隨著人形機器人的產業化，每一臺機器人的傳感器用量甚至可能達到 200~300顆 MEMS傳感器。

除了消費電子、汽車、機器人等主流賽道，MEMS 在商業航天、光電等小眾領域的突破，正為中國產業開辟新的增長空間。在第十七屆(2025年)傳感器與MEMS產業化技術國際研討會上麥鍇科技CEO郭穎向半導體產業縱橫表示，該公司專注于 MEMS壓電快反鏡這一細分品類，其產品已成功應用于商業航天衛星的激光通信系統，成為實現高速星間通訊的核心器件。相較于傳統壓電陶瓷快反鏡，該 MEMS 快反鏡實現了輕量化、低功耗、高精度、高可靠、低成本的革命性突破，目前已拿到批產客戶訂單，等待在軌驗證。

盡管應用場景持續擴容，但代工體系的短板已成為中國 MEMS 產業向高端突圍的核心制約。與國際巨頭普遍采用的 IDM（設計制造一體化）模式不同，中國 MEMS 企業以 Fabless（無晶圓廠）為主，而 MEMS 工藝的強專用性進一步放大了這一模式的痛點。

業內人士向半導體產業縱橫表示，MEMS 工藝不存在統一標準，不同細分領域的產品對晶圓廠的硬件設備、工藝流程、參數調試均有差異化要求，且批次一致性控制涉及大量柔性技術經驗。對于 Fabless 企業而言，這意味著需要與代工廠深度綁定：在代工廠缺乏成熟工藝時，需聯合開發適配模塊；即便代工廠具備基礎工藝，也需根據芯片設計路線定制具體流程。

IDM 模式雖能實現設計與制造的深度協同，但高昂的投入讓多數企業望而卻步。業內測算，一條 MEMS 中試線投入約 10-15 億元，量產線則需 200 億元以上，且單臺設備價格高達數千萬元，再加上封裝測試環節的額外投入，對企業資金實力提出極高要求。因此，國內僅有少數企業嘗試 IDM 模式，多數企業仍依賴代工體系。

值得注意的是，8 英寸與 12 英寸硅片的選擇仍無統一答案。行業人士普遍認為，8 英寸工藝成熟度高、良率穩定，仍是當前多數 MEMS 產品的首選；12 英寸雖具備成本優勢，但需與良率提升、設備更新形成協同，短期內難以成為主流。這種工藝路線的選擇分歧，也反映了 MEMS 代工行業的不成熟性。

Yole Group 估算，2024 年大中華區 MEMS 企業共加工晶圓約 33.8 萬片，預計到 2030 年將增長至 43.8 萬片，占全球 MEMS 晶圓產量的約 9.5%。得益于產業生態的活力，這一比例有望在未來幾年突破 10%。

03

下一代MEMS技術，顛覆產業

英國知名研究公司IDTechEx在一份報告中關注了即將顛覆產業的下一代尖端MEMS技術，重點聚焦了3個關鍵領域：先進MEMS IMU、MEMS重力計以及MEMS揚聲器。

先進MEMS IMU方面，據QYR數據顯示，2023 年全球 MEMS IMU 芯片市場規模已達到約 32 億美元。預計在 2024 - 2030 年期間，市場規模將以年復合增長率（CAGR）約 8.5% 的速度持續增長，到 2030 年有望突破 60 億美元。這一增長背后有諸多驅動因素。隨著物聯網、人工智能、自動駕駛等新興技術的興起，對高精度、小型化、低功耗傳感器的需求急劇增加。

MEMS重力計方面，雖然重力通常被引用為9.8 m/s2，但實際值會有顯著變化。地下埋藏的礦產、洞穴和資源都會改變當地的重力值，而監測重力微小偏差的能力將開啟傳感的新維度。重力是一種加速度，因此極其精確的加速度計可以提供高度準確的局部重力場值。

MEMS揚聲器方面，消費電子領域幾十年來一直是MEMS創新的溫床。對更小、更高效、更經濟組件的需求，推動了MEMS麥克風、MEMS加速度計和MEMS陀螺儀在智能手機中的應用。MEMS揚聲器可能成為下一個熱門MEMS應用。