2015/11/12 中國十三五計畫，MEMS計畫佈局－真乄科技業的頂尖投資團隊

2015年10月27日，中國半導體行業協會MEMS分會一屆二次會員大會暨年在蘇州國際博覽中心召開，東南大學MEMS教育部重點實驗室主任黃慶安教授作為演講嘉賓，做了題為《中國MEMS產業化發展現狀和機遇》的演講。

黃主任首先給參會嘉賓介紹了中國“863計劃”MEMS研究與發展，他指出，上世紀90年代後，國家就通過MEMS基礎研究項目、“863計劃”、“973計劃”支持MEMS相關領域的研發活動。

黃慶安主任介紹國家863計劃MEMS研究和開發

2001年到2015年，國家“863計劃”開闢出一個專門的MEMS方向，總共得到了7.03億元的支持經費。整個15年期間，“863計劃”的主體包括高等學校、中科院研究所，也有企業。國家“863計劃”MEMS研發內容被分為三大類：

國家863計劃MEMS研發內容

第一類：關鍵工藝與平台。主要指技術的研發，MEMS的設計工具，包括前端的設計、封裝技術、可靠性等，這些共性的技術，主要面對高校和科研院所。

第二類：MEMS器件。基本覆蓋所有MEMS相關的內容，如壓力傳感器、加速度計、陀螺儀、麥克風、紅外成像、流量計、濕度傳感器、電量傳感器、風速傳感器、指南針、射頻傳感器，以及醫療傳感器、微流控芯片、微執行器、能量收集器、芯片級原子鐘等新器件。

第三類：MEMS系統。支持的項目包括環境監測系統、醫療系統、生物、化學系統、慣性微系統等。典型代表為重慶金山集團，作為國家“863計劃”支持企業，金山集團成功開發了膠囊內鏡、膠囊機器人、pH膠囊、阻抗CT、大型手術機器人、人工耳蝸、微型生化分析光譜儀等數十項國際領先水平的醫療器械產品。

從產業發展而言，2014年，全球MEMS市場規模為120億美元，預計2020年將達到220億美元，折合人民幣約為1千億，作為新興產業而言，市場規模較為可觀。

2014年，全球排名前30的MEMS廠商當中，博世的市場營收為12億美元，意法半導體市場營收為8億美元；前30名MEMS廠商當中，中國占據了2個席位，瑞聲科技，排名20；歌爾聲學，排在第27位。從產業的角度而言，對中國MEMS企業起到了很好的引導示範作用。

現如今，集成電路把尺寸做得越來越小。從製造的角度而言，當年的集成電路，把電阻、電容、晶體管，分立在一個電路板上，現在集成在一起，已經發生了改革。以後，集成電路成為一塊圓片，如果無源元件，也採用這種圓片製造方式，傳感器MEMS也是圓片製造，天線也是圓片製造，最後都是圓片的時候，把它疊起來，最後出來一個系統。不管從製造還是設計來看、這是MEMS發展的最高目標。

多種集成電路和MEMS集成

然後，黃主任介紹了物聯網的智能灰塵，其原型是90年代中期，由加州大學伯克利分校手工製成而成，把電路板、傳感器，能量存儲，超級電容、射頻、天線等放在一起，做成之後的尺寸為6cm × 3cm × 2.5cm。到今天，體積已經變成2mm × 0.5mm大小，在2立方毫米以內完成感知、計算和通訊。

2015上半年，黃主任聯合蘇州納米公司做了一個報告，主要調查中國MEMS企業（不包含外資MEMS企業、中外合資MEMS企業、港澳台MEMS企業）。從統計數據來看，2000年時候，中國有23家MEMS企業，包括改制了的研究所。如瀋陽工業設計研究院、十三所。到2014年，中國的MEMS企業已經有190家。截至2015年10月份，預估數據為200多家。報告對190家企業進行產業鏈細分，做MEMS軟件與專用電路的有11家，如英特神斯；做MEMS產品設計的有143家；做MEMS封裝與測試的有16家；做MEMS前端製造工藝線的，有20家。

中國MEMS產業狀況

從地域分佈而言，中資MEMS企業在江蘇有58家，北京25家，廣東25家，上海19家，浙江10家，山東、陝西各9家。不難看出，MEMS企業主要集中在發達地區。因為MEMS行業更需要人才，發達地區的MEMS人才相對而言較為集中，能適應MEMS企業的發展和擴大。

從產品類別而言，中國MEMS公司中，做慣性傳感器有44家，包括加速度傳感器和陀螺儀；做壓力傳感器有43家；做光學MEMS有35家；做溫濕度傳感器有13家；做聲學MEMS （麥克風）有13家；做醫療MEMS有9家；做RF MEMS有7家；做磁場傳感器有5家；做氣體傳感器有5家；做流量傳感器有4家，做其它MEMS有4家。

分析完中國MEMS產業鏈的分佈狀況，黃主任從技術層面剖析了各大應用領域的傳感器。

第一是智能手機領域， 2014年全球智能手機銷量為12.06億部。中國智能手機銷量為1.03億部。在智能手機裡面，已經用到的傳感器，如麥克風，是應用較為廣泛的。其它如導航、加速度、環境敏感、磁場、環境氣壓、環境壓力。還有一部分小批量應用正在研發和嘗試，如射頻、電池、紅外敏感。2014年，智能手機領域佔據約25億美元的全球MEMS市場。

第二是汽車領域，汽車安裝傳感器有三個目的：其一，安全。如防撞氣囊的安全監測。其二：節能。減少對環境的污染。其三：舒適。2014年，國際汽車銷售量為8716萬輛，中國汽車銷售量為2369萬輛，佔據全球27%的市場份額，穩居第一。美國占據全球19%的市場份額。計算汽車上使用到的傳感器，一輛汽車大約需要100只傳感器，豪華汽車大約每車裝200只傳感器。2014年，用在汽車上的傳感器超過了10億隻。

汽車中的傳感器應用

第三是醫療和健康監護，過去看病，需要去醫院，使用台式機，現在看病進入社區，看病工具變得便攜。未來，看病將進入家庭乃至在任何地方都可以看病，需要醫療器械變得越來越便攜、可穿戴、可植入。器械尺寸越做越小，集成化程度越來越高，將是未來整個醫療與健康監護MEMS領域的未來發展趨勢。健康監護類傳感器，如監測心率、血壓的設備，2009年的全球市場份額為12億美元，預計2015年將達到45億美元。

醫療與健康監護MEMS

第四是物聯網，中國的國家政府把物聯網作為一個戰略性新興產業。物聯網牽涉的技術內容較多，有感知系統、通訊系統、計算系統、控制系統、大數據和能源系統。這類傳感器的應用領域有智能電網、智能交通、智能物流、環境監測、生態監視、工業控制、智能醫療、國防軍事等。中國的智能電網，到2015年年底，大於110千伏的高壓電線將達到100萬公里，對沿線的電網都需要進行監控。2010年，中國高速公路達到了7.41萬公里，2015年，按照國家建設計算，將達到10.8萬公里，總里程排全球第二，同樣的，也要對沿線高速公路進行監控。中國有43萬公里長的河流，2800多個湖泊，佔地面積8萬平方公里，對河流湖泊的環境污染監測也需要用到大量的傳感器。

第五是軍用MEMS器件，首先是慣性傳感器，直導武器都需要慣性，因此，所有的導彈裡面都要裝加速度計和陀螺儀。按照美國軍方規劃，2015年年初，微型慣性器件將覆蓋90%的美軍戰術指導武器。在RF MEMS軍事應用領域，雷達、通訊都需要用到RF MEMS。在微能源領域，美國的很多軍方機構都在支持微能源的研發。在航天領域，以微納航天器為代表的天基微系統及其應用是航天技術發展的前沿，也是各國航天裝備體系建設的重要方向。

縱觀全球，美國和德國都很重視MEMS產業的發展，2014年4月，美國先進製造業協會討論了對美國未來製造業產生影響的5項顛覆性技術，分別為3D打印、納米材料、下一代機器人、先進傳感器和人工智能。德國“工業4.0”概念也炒的很熱。主要體現在智能工廠和智能生產兩方面。智能最核心的前端就是傳感器。2013年，德國第一批佈置的項目裡面，有一個就是基於人工智能係統與智能傳感器生產管理。

今年5月5日，我國國務院發布了“中國製造2025”，到2025年，中國要建成製造強國，國務院下達了9項戰略任務。其中有2項跟我們密切相關。其一：推進信息化與工業化深度融合，研發具有深度感知智能決策，突破新型傳感器，都是MEMS廠商應該做的事情。其二：強化工業基礎能力，做好核心基礎零部件。

7月1日，國務院又發布了“互聯網+”行動指導意見。11項重點行動中，有6項跟MEMS傳感器息息相關。1、“互聯網+”協同製造，著力在工控系統、智能感知元器件、工業雲平台、操作系統和工業軟件等核心環節取得突破。2、“互聯網+”現代農業，普及基於環境感知、實時監測、自動控制的網絡化農業環境監測系統。3、“互聯網+”智慧能源，建立能源生產運行的監測，管理和調度信息公共服務網絡。4、“互聯網+”高效物流建設深度感知智能倉儲系統。5、“互聯網+” 便捷交通，加強對公路、鐵路、民航、港口等交通運輸運輸網絡關鍵設施運行狀態與通行信息的採集。6、“互聯網+”綠色生態，主要體現在監測方面。

雖然中國大力推進傳感器產業，黃主任也指出我國傳感器市場格局所面臨的需求與挑戰。2014年，全球傳感器市場營收為863億美元，美國占據29%的市場份額，日本佔據19.5%，德國占據11.3%，這三個國家加起來有60%。主導了全球傳感器市場。

2014年，中國傳感器的市場營收為800多億人民幣，中低檔產品佔據60%~70%的市場份額，基本可以滿足市場需求。但中高檔產品完全依靠進口，這是我們所面臨的挑戰。新產品明顯不足，高新技術類產品更少，數字化、智能化、微型產品嚴重欠缺。因此，“十三五”國家重點研發計劃中開闢專項佈局製作基礎技術與關鍵部件，大約有20億的預算，其中包括先進傳感器。

“十三五”國家重點研發計劃中MEMS佈局