站上機(jī)器人風(fēng)口,市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,MEMS產(chǎn)業(yè)迎機(jī)遇期?

時(shí)間:2022-09-07

來(lái)源:賢集網(wǎng)

導(dǎo)語(yǔ):MEMS傳感器作為數(shù)字時(shí)代的感知層,也被廣泛應(yīng)用于機(jī)器人當(dāng)中,擔(dān)當(dāng)著機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能感知功能的基礎(chǔ),同樣成為新時(shí)代的風(fēng)口。

  近來(lái),關(guān)于馬斯克計(jì)劃在特斯拉人工智能日上發(fā)布“特斯拉人形機(jī)器人”的消息不斷發(fā)酵,使得智能機(jī)器人的關(guān)注度再次飆升,有望成為繼智能汽車后的又一風(fēng)口,商業(yè)價(jià)值巨大。而MEMS傳感器作為數(shù)字時(shí)代的感知層,也被廣泛應(yīng)用于機(jī)器人當(dāng)中,擔(dān)當(dāng)著機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能感知功能的基礎(chǔ),同樣成為新時(shí)代的風(fēng)口。

  機(jī)器人正成為MEMS傳感器主要應(yīng)用市場(chǎng)

  根據(jù)ADI亞太區(qū)微機(jī)電產(chǎn)品線總監(jiān)趙延輝的介紹:“MEMS傳感器可以測(cè)量沖擊、傾角、轉(zhuǎn)動(dòng)、加速度、振動(dòng)等多種信號(hào)?!彪S著數(shù)字化、智能化程度的不斷提高,MEMS傳感器在外部感知中所能發(fā)揮的作用也越來(lái)越大。

  MEMS技術(shù)對(duì)機(jī)器人的開發(fā)尤其有利,其可以通過(guò)對(duì)多種運(yùn)動(dòng)及環(huán)境因素感知,使它們變得更加智慧,使用時(shí)更加安全。以工業(yè)機(jī)器人為例,一方面智能機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛;另一方面,MEMS技術(shù)支撐機(jī)器人的外部感知,為數(shù)據(jù)采集提供高可靠性、可擴(kuò)展性、靈敏度和成本效益高的解決方案。

  西安中星測(cè)控有限公司董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理谷榮祥指出,機(jī)器人最關(guān)鍵的兩個(gè)技術(shù)點(diǎn):一個(gè)是感知,另一個(gè)是控制。感知的完成主要就依托于各類傳感器,MEMS傳感器是其中應(yīng)用較為廣泛的一個(gè)大類。

  谷榮祥還特別強(qiáng)調(diào),根據(jù)機(jī)器人的擬人化程度不同,其應(yīng)用的傳感器種類也不相同,擬人化程度越高應(yīng)用的傳感器種類和數(shù)量就會(huì)越多。近年來(lái)機(jī)器人行業(yè)智能化程度的不斷提高,為MEMS傳感器提供了大量的市場(chǎng)應(yīng)用機(jī)會(huì)。

  慣性傳感器中的加速度計(jì)、陀螺儀等產(chǎn)品是機(jī)器人當(dāng)中應(yīng)用最為廣泛的產(chǎn)品類型。根據(jù)美的集團(tuán)中央研究院感知技術(shù)研究所高級(jí)工程師熊貴林的介紹,在工業(yè)機(jī)器人中,位置角度感測(cè)、力度與扭矩載荷測(cè)量、航跡規(guī)劃、智能圖像及輪廓識(shí)別等都是最常見的應(yīng)用場(chǎng)景,其中都離不開MEMS傳感器的加持。加速度計(jì)可以用來(lái)監(jiān)測(cè)工業(yè)設(shè)備的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)速度;陀螺儀傳感器是一種基于自由空間移動(dòng)和定位的控制系統(tǒng),可用于感測(cè)與維持方向;基于加速度計(jì)和陀螺儀的慣性測(cè)量單元(IMU)在工業(yè)機(jī)器人中有著非常廣泛的應(yīng)用。

  機(jī)器人的機(jī)械手臂中就會(huì)集成編碼器、加速度計(jì)、力傳感器等。對(duì)于機(jī)器人這種高精密的機(jī)械設(shè)備,其手臂伸出去的角度和姿態(tài)都要考慮到安全性、穩(wěn)定性等多種要素,編碼器可以解算運(yùn)行位姿和速度,加速度計(jì)可以檢測(cè)運(yùn)行安全,機(jī)械手臂的轉(zhuǎn)動(dòng)和展開需要力傳感器測(cè)試載荷量程。導(dǎo)航更是常見的應(yīng)用功能,在室內(nèi)無(wú)法依靠GPS的情況下,要完成室內(nèi)航跡的規(guī)劃,IMU就是不可或缺的關(guān)鍵器件。

  “隨著機(jī)器人產(chǎn)業(yè)智能化的發(fā)展,姿態(tài)檢測(cè)和協(xié)作控制,航跡規(guī)劃推算等場(chǎng)景都是不可避免的。MEMS傳感器適應(yīng)多場(chǎng)景應(yīng)用,更復(fù)雜的動(dòng)作信號(hào)采集與控制,極致狀況下甚至可以使機(jī)器手臂配上有觸覺感知的夾爪達(dá)到媲美人手的靈活程度?!毙苜F林強(qiáng)調(diào)。

  隨著機(jī)器人的智能化程度不斷提高,其中加載的MEMS傳感器將變得越來(lái)越多。據(jù)專家估算,由于機(jī)器人的智能化程度不同,傳感等感知部分約占機(jī)器人總成本的10%到20%。機(jī)器人領(lǐng)域有望繼消費(fèi)電子、汽車之后,成為MEMS傳感器的新興的主要應(yīng)用市場(chǎng)。

  國(guó)外企業(yè)仍占據(jù)國(guó)內(nèi)主要市場(chǎng)

  在國(guó)際市場(chǎng)上,MEMS傳感器供應(yīng)商主要有博世集團(tuán)、博通集團(tuán)、意法半導(dǎo)體、德州儀器、惠普、樓氏電子等,其中博世、博通是全球MEMS傳感器市場(chǎng)兩大龍頭企業(yè),兩者合計(jì)約占全球市場(chǎng)的25%。我國(guó)MEMS傳感器市場(chǎng)規(guī)模龐大,但國(guó)內(nèi)市場(chǎng)仍以國(guó)外廠商主導(dǎo),國(guó)內(nèi)企業(yè)如歌爾聲學(xué)、漢威電子、金龍機(jī)電、水晶光電等競(jìng)爭(zhēng)力較弱。

  MEMS傳感器企業(yè)商業(yè)模式包括垂直整合制造模式(IDM模式)、垂直分工制造模式(Fabless模式)、外購(gòu)芯片封測(cè)模式等,隨著制造技術(shù)和封裝測(cè)試技術(shù)的提高,MEMS傳感器行業(yè)內(nèi)企業(yè)將更青睞于Fabless模式。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,隨著新一代信息技術(shù)的發(fā)展,MEMS傳感器應(yīng)用場(chǎng)景將更加多元化,為順應(yīng)市場(chǎng)消費(fèi)潮流、滿足多方位市場(chǎng)需求,MEMS傳感器市場(chǎng)將向著微型化、集成化、柔性化、精準(zhǔn)化方向升級(jí)。

  MEMS傳感器應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,我國(guó)是全球最大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó),在智能化時(shí)代下,智能家居、智能城市、可穿戴設(shè)備、車聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)將為MEMS傳感器行業(yè)發(fā)展帶來(lái)廣闊的空間。我國(guó)MEMS傳感器行業(yè)起步晚、企業(yè)自主創(chuàng)新能力不足,因此目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)仍由國(guó)外企業(yè)占據(jù)主導(dǎo),由此來(lái)看,我國(guó)MEMS傳感器企業(yè)提升空間較大。

  國(guó)內(nèi)MEMS產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了重大發(fā)展機(jī)遇期

  一、MEMS市場(chǎng)需求旺盛,國(guó)產(chǎn)芯片迎來(lái)重大機(jī)遇。2021年中國(guó)MEMS市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)900億元,同比增長(zhǎng)超過(guò)20%,中國(guó)已成為全球MEMS產(chǎn)業(yè)最大單一市場(chǎng),增速遠(yuǎn)高于全球平均水平,展現(xiàn)出了蓬勃發(fā)展的勢(shì)頭。預(yù)計(jì)到2023年中國(guó)MEMS市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)1200億元,MEMS國(guó)產(chǎn)化芯片迎來(lái)了重大發(fā)展機(jī)遇。但國(guó)內(nèi)MEMS產(chǎn)品的技術(shù)水平與國(guó)外相比仍有很大的差距,尤其高端MEMS傳感器普遍受到西方國(guó)家制約。

  二、大而不強(qiáng),前路漫漫,我輩仍需努力。目前,我國(guó)在中高端MEMS市場(chǎng)超過(guò)60%的市場(chǎng)份額被國(guó)外巨頭占據(jù),80%的傳感器芯片依賴國(guó)外。歐洲、美國(guó)、日本等幾乎壟斷了全球“高、精、尖”傳感器市場(chǎng)。時(shí)下芯片領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)替代為國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體廠商帶來(lái)了難得的機(jī)遇,但相比國(guó)外同行,我國(guó)MEMS產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過(guò)程中存在以下幾個(gè)問(wèn)題:國(guó)家戰(zhàn)略層面缺乏足夠重視、關(guān)鍵技術(shù)與核心產(chǎn)品和國(guó)際頂尖尚存差距、缺乏有代表性的晶圓制造平臺(tái)、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新不夠、高端人才特別是領(lǐng)軍人才匱乏。

  三、加強(qiáng)我國(guó)MEMS產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力,提升國(guó)產(chǎn)芯片的市場(chǎng)占有率,已是刻不容緩的任務(wù)。萬(wàn)成東呼吁行業(yè)向上反映實(shí)際存在問(wèn)題,在國(guó)家層面明確MEMS的重要戰(zhàn)略地位,出臺(tái)對(duì)應(yīng)引導(dǎo)政策并加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)和系統(tǒng)布局;建設(shè)國(guó)家級(jí)MEMS技術(shù)創(chuàng)新中心、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、晶圓制造代工平臺(tái)、器件測(cè)試分析平臺(tái)以及模塊封裝與應(yīng)用平臺(tái);根據(jù)國(guó)家重大戰(zhàn)略需求,推動(dòng)發(fā)展全球領(lǐng)先的重大關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),支持“四基” (核心基礎(chǔ)零部件、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料、先進(jìn)基礎(chǔ)工藝和產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)) 研究,實(shí)現(xiàn)MEMS產(chǎn)業(yè)從跟跑、并跑到最終領(lǐng)跑;推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新,支持MEMS芯片制造龍頭企業(yè)建立企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò),與研發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)產(chǎn)生互動(dòng)。

  文章來(lái)源: 中國(guó)電子報(bào),新思界網(wǎng),通信世界

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