導讀：本文回顧了MEMS技術發展歷史，盤點了MEMS產業鏈構成，梳理了業內主要的MEMS代工廠商，包括全球15家知名MEMS代工廠商，在15家知名MEMS代工廠商中，為何國內知名企業屈指可數？最後簡要介紹了中國主要的MEMS代工廠商，分析了國內MEMS產業面臨的問題。
MEMS技術發展至今已經歷40餘年，開闢了一個全新的技術領域和產業，就如同近二十年來集成電路和計算機產業帶給人類的巨大變化一樣，MEMS也正在孕育一場深刻的技術變革並對人類社會產生新一輪的影響。
我們首先來了解下MEMS的發展歷史過程，見下表：
從MEMS的發展的技術節點來看，大致可以分為三個階段：
探測階段：上個世紀70年代末80年代初，MEMS主要開發用於基本的物理傳感，如壓力和振動等物理變化，當時用大型的刻蝕結構和背刻蝕膜片製作壓力傳感器。由於薄硅片振動膜在壓力作用下變形，會影響表面的壓敏電阻曲線， 這種變化可以將壓力變化轉化為電信號。後來的電路則包括電容感應移動質量加速度，用於觸發汽車安全氣囊和定位陀螺儀。這一階段的MEMS 主要功能是探測器，精度相對較差。
測量階段：上個世紀90年代，圍繞著PC和信息技術的興起，伴隨著更多的研發投入，MEMS發展到具有量測功能，提高了精度，逐漸從物理傳感器發展到光管理（例如微鏡），再到紅外傳感等，這為傳感器首次超越人類感官提供了可能。從物理/光的技術角度來說，MEMS的發展還受到了聲學傳感器的驅動。
全局感知階段：本世紀初至今，MEMS傳感器的發展宗旨在於大幅超越人類的感知極限，具備了超聲波、超光譜和射頻傳感能力。這意味著MEMS將能提供全球環境地圖構建能力（例如LiDAR的3D環境感知）。
大致分為三個階段的MEMS技術發展史（來源：浙商證券研究所）
從市場分佈來看，隨著中國5G網絡引領世界，物聯網市場面臨百億向萬億市場的裂變，壓力和運動傳感是物聯網和聯網設備的關鍵部件，MEMS是物聯網最核心的部分，其發展也將隨著物聯網行業的發展而呈現快速的增長，中國MEMS市場進入快速發展階段，其增速也超過全球市場，年複合增長率約為13.6%。
從下圖“全球MEMS與中國MEMS市場增速對比”可明顯看出，國內快於國外。
全球MEMS及中國MEMS市場增速對比（資料來源：SEMI，Yole development，浙商證券研究所）
根據Yole的統計數據判斷，MEMS大部分增長將來自於5G和其它應用的RF MEMS銷售額的增加（具體為市場向5G的轉移及其帶來的無線電頻帶數量的增加，以及對RF開關和濾波器的需求的增加。），估計到2023年，僅RF MEMS市場規模就將達到150億美元。在2018~2023年期間以17.5%的CAGR速度增長。
圖：從2017年到2023年，RF MEMS和其它MEMS的市場規模（資料來源：Yole Developpement）
盤點MEMS產業鏈構成
MEMS是多學科交叉的複雜系統，整個產業鏈涉及設計、製造、封測、終端應用等環節。同集成電路產業一樣，MEMS 產業模式也可以分為IDM 模式和垂直分工模式：
其中IDM廠商垂直參與到整條產業鏈的各個環節，比如Bosch、ST、TI 等巨頭都擁有自己的代工廠，目前IDM模式在全球MEMS 運營模式中仍佔主流地位，國內的代表企業有杭州士蘭微、蘇州固鍀等；
而垂直分工的模式，指的是將設計、製造和封測以及相關的產業彼此分立，相關的企業只負責對應的環節。
● 從細分環節來看，設計領域的MEMS廠商有Avago、樓氏、佳能、惠普等，國內的代表企業有美新半導體、瑞聲科技、歌爾聲學等；
● 代工領域的MEMS 廠商有TSMC、TELEDYNE、Silex，國內的代表企業有中芯國際、華虹宏力等；
● 封測領域的MEMS 廠商有日月光、安靠等，國內的代表企業有長電科技、華天科技、通富微電等。
今天小編只對MEMS代工進行詳細盤點。MEMS代工目前有三種模式：純MEMS代工模式，IDM代工MEMS模式以及傳統代工廠代工MEMS模式。
三種MEMS代工模式競爭優勢與風險
斷隨著MEMS市場需求逐漸旺盛，未來垂直分工模式的市場會逐漸增大，一是由於MEMS工藝隨著終端需求種類繁多，屬於高度定製化服務產業，這樣代工廠的工藝開發的靈活性就體現出來了，二是由於IDM自身也有MEMS產品，fabless尋求IDM加工產品就存在一定的技術交叉洩密風險；從結構上看，純MEMS代工業務在MEMS代工業務中所佔比重將逐步升高。根據Yole Development的預計，2019年全球EMS 代工業務市場規模將達到16.68億美元，純MEMS代工業務市場規模則將超過突破11 億美元，約佔66%。上述三種模式各有各自的競爭優勢和風險，具體見下表：
梳理全球主要MEMS代工服務的廠商情況
下面，小編就來梳理一下業內主要的MEMS代工廠商，先看下錶(業內主要的MEMS代工廠商大致情況)，然後再來逐一介紹各MEMS代工廠商。
Silex Microsystems AB
Silex Microsystems AB是一家純MEMS代工廠，在純MEMS代工廠中排名第二。Silex在瑞典Jarfalla擁有6英寸和8英寸晶圓廠，並在瑞典投資1200萬美元進行了升級。Silex產品實現能力強，能夠生產加速度傳感器、慣性傳感器、流量傳感器、紅外傳感器等多種MEMS傳感器，光學器件、生物器件、硅麥克風等多種MEMS器件，以及各種MEMS基本結構模塊。
Silex的優勢在於擁有目前業界最先進的硅通孔絕緣層工藝和製造平臺，研發出包括深反應離子刻蝕等在內的六十餘項MEMS核心專利，以上專利為實現功能化晶圓級封裝和3D集成提供了關鍵工藝。同時，Silex還具備開發和應用特殊材料的能力，如壓電材料、磁性材料和聚合物材料等，在向多名客戶提供工藝開發的持續實踐中積累了大量的經驗訣竅以及多項目並行開發能力。
香港投資控股公司GAE Ltd.於2015年7月13日收購了Silex 98%的股份，前股東CapMan，Priveq，Northzone和Startupfactory同意了出售其在該公司的所有股份。因此，GAE已獲得對Silex的實際控制權，而GAE的背後則是來自中國的耐威科技，獲得對Silex的控股後，耐威科技在北京建設了MEMS晶圓代工廠，以擴大該公司的產能。
Silex在中國的代工廠主要運行200毫米MEMS晶圓，計劃是在2019年第一季度開始投入生產。
Silex的研發和小規模生產將繼續在瑞典Jarfalla進行，而大批量生產將轉移到北京。
STMicroelectronics NV
意法半導體（ST）是IDM企業，也是全球最大的MEMS代工廠，不僅提供車載、工業、民用等方面的MEMS產品，作為全球最大的MEMS Foundry，也為其他公司代工生產MEMS。其在2017年的MEMS代工年收入為1.74億美元，高於2016年的1.6億美元。
Teledyne DALSA
Teledyne DALSA是世界上最專業的MEMS、高壓CMOS和先進CCD製造商之一，也是世界上最先進的純MEMS代工廠之一，同事擁有150mm和200mm晶圓生產線，能夠大批量製造廣泛的應用，包括壓力傳感器，硅麥克風，慣性傳感器，硅通孔和RF MEMS。光學MEMS也是其主要營收來源，公司已開始向市場領先廠商JDSU提供波長選擇開關可重構光加/減複用器。
羅姆（ROHM）
羅姆（ROHM）擅長利用薄膜壓電元件的MEMS工藝，基於其子公司LAPIS Semiconductor Miyazaki 建立的製造工藝，可提供針對各種市場和應用而優化的壓電MEMS。ROHM的MEMS工藝利用薄膜壓電元件提供的主要優點包括：綜合生產系統中，可實現高質量和靈活的產品製造和控制；使用6 英寸和8英寸晶圓；全天候運行可加速開發，同時實現早期生產啟動。
臺積電
臺積電是全球第一家，以及最大的專業集成電路製造服務（晶圓代工）企業，也是全球最大的傳統代工廠代工MEMS模式工廠。該公司生產多種市場上暢銷的MEMS傳感器和執行器，包括3軸陀螺儀、加速度計、MEMS麥克風，InvenSence、ADI等都是TSMC的客戶。
臺積電於2011年推出了全球首款傳感器SoC工藝技術。該技術通過整合臺積電的CMOS和晶圓堆疊技術，製造單片MEMS。TSMC傳感器SoC技術的範圍從0.5μm到0.11μm，支持G-Sensors，陀螺儀，MEMS麥克風，壓力錶，微流體和生物基因芯片等應用。
X-Fab
2011年，X-FAB集團收購了MEMS Foundry Itzehoe GmbH的股份，該公司是弗勞恩霍夫硅技術研究所（ISIT）的衍生公司。這成為X-FAB在Itzehoe的專用MEMS代工廠。德國的X-FAB總部設在愛爾福特，主要代工生產模擬和混合信號集成電路，以及高壓應用MEMS解決方案。
X-Fab在2017年的銷售額為4200萬美元，2016年的銷售額為3800萬美元。
索尼
Sony是日本最大的MEMS Foundry，利用其在MEMS和半導體加工製造方面的豐富經驗，提供廣泛的MEMS Foundry 服務。服務內容主要包括：晶圓工藝開發（開發，工程樣品，從低到高的批量生產）；可用流程包括批量工藝（包括SOI），表面工藝和半導體工藝。
APM（ASIA PACIFIC MICROSYSTEMS）
APM是全球領先的MEMS晶圓代工廠商之一，目前擁有一座自動化六英寸晶圓廠與完備的先進MEMS製程能力。APM可生產的MEMS元件包括多種不同的傳感器，被動元件、微型機械元件與執行器，已被廣泛使用在消費電子商品、汽車電子，工業電子、電信通信與生化醫療等領域。
IMT
Innovative Micro Technology（IMT）成立於2000年1月，是複雜MEMS技術和平臺解決方案提供商，提供從設計和開發到原型設計和批量生產的全面交鑰匙服務。IMT是美國最大的MEMS晶圓代工廠，自2000年以來，IMT一直是MEMS器件設計與製造的先鋒企業，到目前已經完成了超過500多個項目。2019年6月12日IMT正式宣佈，公司現已可提供8英寸（200mm）晶圓微電子機械系統（MEMS）工藝加工服務，同時公司還可以為MEMS行業發展提供空前豐富的其他資源組合。為客戶提供8英寸晶圓加工服務是IMT目前正在實施的資本金改善計劃的另一個成果，公司在去年秋天完成了新一輪的募資。
Philips Innovation Services
飛利浦創新服務部（Philips Innovation Services）是Koninklijke Philips NV（荷蘭阿姆斯特丹）的一部分，其在荷蘭埃因霍溫運營著一座MEMS晶圓代工廠。
該晶圓廠隨後被用於在內部和外部提供MEMS和微裝配服務。在2,650平方米的潔淨室中僱用了大約140人，其中大約70人從事MEMS工作，70人從事微型裝配。該團隊可以為MEMS工藝開發以及MEMS製造和原型製作提供幫助。
該廠可以生產各種類型的MEMS設備，特別是在印刷和醫療電子應用中生產微流體設備方面成績斐然。該集團還提供各種晶圓鍵合技術，包括專有的粘接技術，MEMS-last CMOS晶圓集成和後端工藝，如微裝配和MEMS器件測試。
Micralyne
Micralyne是MEMS和微加工產品獨立開發商和製造商，是一傢俬營MEMS代工廠，總部位於加拿大阿爾伯塔省的埃德蒙頓（Edmonton），服務於傳感器應用，Micralyne是MEMS傳感器和其它差異化應用微結構產品的主要供應商，這些應用包括物聯網器件、植入醫療器械以及光通訊產品等。
Micralyne脫胎於加拿大阿爾伯塔大學（University of Alberta），在2015年1月被FTC Technologies收購。FTC Technologies是一家隸屬Ric Forest的私人投資公司。
最近（9月6日）消息，Micralyne公司正式被Teledyne Technologies子公司Teledyne Digital Imaging收購。
TowerJazz
TowerJazz提供世界級的MEMS代工解決方案，其在全球的6英寸，8英寸和12英寸製造工廠中，具有150mm和200mm的MEMS製造能力，並具有快速實施量產和逐步擴大量產規模的能力。
TowerJazz產品涵蓋高端加速度計、陀螺儀、振盪器、電源管理控制器、音頻傳感器和執行器、射頻MEMS調諧器、紅外像素陣列傳感器以及驅動器等應用。
TowerJazz的MEMS功能針對消費類成像、安全、汽車、工業和軍事應用中的傳感器設備的移動無線、紅外測量的高性能天線調諧和切換。
Globalfoundries
MEMS是Globalfoundries（格芯）的一項業務，但近些年其銷售額逐漸下降。
在今年早些時候，世界先進以2.36億美元收購了格芯新加坡8英寸廠，包含廠房、廠務設施、機器設備與MEMS IP等業務，該廠現有月產能約3.5萬片8英寸晶圓。該廠的核心業務就是MEMS代工。
Globalfoundries目前正在逐漸弱化其MEMS代工業務。
Tronics Microsystems
Tronics Microsystems成立於1997年，是TDK溫度和壓力傳感器業務集團的一個部門，也是納米和微系統領域的技術領先廠商。針對電子設備日益小型化的高增長市場，該公司提供定製和標準產品，特別是工業、航空、安全和醫療市場。
Tronics在許多不同應用中開發和生產MEMS器件方面擁有豐富經驗，包括：BioMEMS、高性能慣性MEMS、RF MEMS開關、微鏡、熱敏打印頭、醫療設備MEMS等。
Semefab
MEMS代工是Semefab的最大業務版塊。
Semefab生產各種MEMS傳感器，可為全球許多OEM提供代工服務。產品包括氣體流量傳感器，基於質量流量原理的客戶定製技術，薄膜上帶有微加熱器和溫度傳感器；氣體濃度傳感器，採用定製技術，可實現基於特定氣體的電阻變化；應變計，使用專用材料的壓電效應定製技術。此外，還有液體粘度傳感器和血液分析傳感器等。
上述盤點的十五家廠商，基本都是國外廠商，而國內知名MEMS代工廠屈指可數。不過由於耐威科技於2016年收購了全球領先的MEMS芯片製造商瑞典Silex Microsystems AB，服務於全球各領域巨頭廠商，且耐威科技正在北京推進建設“8英寸MEMS國際代工線建設項目”，這讓中國出現了一個MEMS代工的全球龍頭企業。
中國主要的MEMS代工廠商介紹
中國MEMS企業以無晶圓廠（fabless）模式居多，包括目前國內MEMS銷售額最大的瑞聲科技和歌爾股份；Fabless企業還包括美新半導體、敏芯微電子、明皜傳感、深迪半導體、芯敏微系統、微聯傳感、康森斯克等，其生產以代工為主。
雖然國內的中芯國際、華宏宏利、上海先進半導體也有生產MEMS的能力。但相比國外，MEMS製造能力也更為薄弱，國內具備一定規模的設計企業基本選擇國外代工廠。
我們還是具體來看看國內主要的幾家MEMS代工企業：
中芯國際
中芯國際從2008年進入MEMS產業，目前國內排名第一的MEMS代工廠。中心與Silicon Labs合作開發的CMEMS技術，把MEMS架構直接構建於標準CMOS晶圓上，從而實現“CMOS+MEMS”單芯片解決放纜。後來，中芯國際又將TSV技術引入到CMOS後端製程，發佈了另一項業界首個基於0.18微米e-TSV平臺的3D MEMS SiP商用工藝。
上海先進
一家由傳統模擬芯片代工廠轉型MEMS代工的上海先進”（ASMC/上海先進半導體制造股份有限公司）在MEMS（微機電系統）代工領域取得重大進展，在打造國內MEMS工藝生產平臺的同時，首條MEMS工藝生產線已進入量產。“上海先進”MEMS生產線可以代工的器件包括：三軸陀螺 儀、加速度計、生物MEMS芯片、光學MEMS、RFMEMS、微流體開關、壓力傳感器等，可被廣泛應用於消費電子、醫療電子以及汽車電子等領域。
浙江芯動科技有限公司
去年11月8日，浙江芯動科技有限公司在嘉興科技城開業，據此前相關介紹，芯動科技投產後，生產能力可達年產400萬顆芯片，年產值可達4億元。目前，芯動科技還處於投入期，研發投入較大，6英寸MEMS芯片產線投產後開始為客戶小批量試產供貨。後期還需要進一步開拓市場，因此在年內實現盈利存在不確定性。
罕王微電子（遼寧）有限公司
罕王微電子（遼寧）有限公司成立於2011年5月，位於遼寧省沈撫新城國家新型工業產業化示範區內，系罕王集團控股的子公司。2013年3月罕王微機電高科技產業園開工建設，2015年7月MEMS芯片後端製造車間建成，2017年7月MEMS芯片前端製造車間建成，2018年底 8英寸MEMS生產線工程建設全部竣工。
罕王微電子作為國際一流的專注於MEMS傳感器IDM製造商之一，擁有先進的8英寸MEMS芯片產業化規模生產線，工藝能力涵蓋MEMS芯片生產全流程。罕王微電子MEMS產品可謂集多方實力於一身，2016年罕王微電子收購美信旗下MEMS傳感器業務。
今年2月19日，罕王微電子8英寸MEMS芯片後端製造生產線順利啟動生產。
中電13所
2015年4月9日，中電13所的“6英寸SOI MEMS標準加工技術及在高性能MEMS 器件中的應用”通過科技部組織的專家驗收。6英寸SOI MEMS標準工藝和封裝技術已經用於MEMS陀螺儀、加速度計、振動傳感器、碰撞傳感器、MEMS光開關、VOA及壓力傳感器等高性能MEMS器件的批量加工，已為國內多家MEMS設計單位提供了批量加工服務
另外還有幾家MEMS中試線:
- 蘇州納米城6英寸MEMS中試線：由蘇州納米科技發展有限公司（蘇州工業園區政府出資）建設，是江蘇省“十二五”重大科技平臺項目。
- 淄博高新區6英寸MEMS中試線：清華大學、淄博高新區MEMS研究院和國高(淄博)微系統科技有限公司共同完成。
- 上海微技術工研院8英寸MEMS中試線：在上海市政府支持下，中科院上海微系統所成立上海微技術工研院，並建設中試線。
- 中科院微電子所8英寸MEMS中試線：為加快國內MEMS產業化，針對MEMS產業化挑戰，中科院微電子所建立了MEMS研發平臺。
國內MEMS產業面臨的問題
從MEMS行業看，當前國內行業發展面臨四大主要問題：一是企業規模偏小，高端產品嚴重依賴進口，其中傳感器芯片進口占比超過90%；二是技術水平總體偏低，多數企業自主創新困難，需依賴國外進口原件進行加工；三是產品結構不合理，品種、規格、系列不全，受技術水平限制，多數高精度MEMS產品尚難以生產，或雖可以生產但仍停留在實驗室階段，難以量產；四是產業化水平較低，產業配套不足，缺乏國際主流技術的完整系統和管理技術配套，開發速度過慢，從工藝研發至實現穩產的時間過長。
從MEMS產業區域聚集情況看，全球主要MEMS製造廠商均分佈在海外如歐洲、美洲及日韓等地區，國外MEMS產業已經形成較為成熟的體系並且穩定運行了多年，保持著明顯的競爭優勢；國內MEMS產業仍舊處於萌芽狀態，目前長三角地區已建立了完整的產學研發族群，珠三角、中西部等地區亦紛紛開始加速構建。
從MEMS代工環節看，近年來，國內建立了一些MEMS工藝服務平臺，為MEMS創業公司提供了技術研究和開發平臺，但以上平臺大多仍採用4吋到6吋中低端生產線，生產能力較弱，尚未形成規模化產能，基本不具備量產能力。
另外，還由於MEMS產品具有“一種產品，一種工藝”的特點，新產品的開發必須與配套工藝緊密結合，這就要求代工廠的設備和工藝具有定製化特性。MEMS產品的另外一個特點是種類多、總量小，因此小批量的訂單使得大型代工企業不願投入過多精力進行技術的升級改造，以至於不願接受MEMS初創企業的中試需求。然而，我國的MEMS設計環節現在尚處於起步階段，相關企業正呈現出“小、散、弱”的局面，企業的發展也在受到技術、資金、客戶等諸多因素影響，企業研發的新型產品更是被國內MEMS代工服務平臺的缺乏所制約，導致產品的迭代週期延長，錯過應用市場需求強烈的最佳時期。
本文根據Yole Développement、SEMI、浙商證券研究所及長江證券等網絡內容編輯整理
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