发布时间:2021-12-31作者来源:金航标浏览:1714
这个智能颗粒,就是一种叫做MEMS传感器。它一半是芯片,一半是机械,就像是全芯片武装的微型机甲战士,深刻改变了人与大自然交互的局面。它令人耳目一新的地方在于:这是第一款超越人类感官的传感器。智能手机中,就藏着这个奥秘。早在2012年的iPhone 5,就采用了4个MEMS传感器。而最近五年越来越风靡的真无线耳机TWS,背后都是MEMS的贡献。
而这个领域供应商的江湖,基本算是波澜不惊。三十家企业,可以占据整体销售额的90%。它们基本都是榜单上的老面孔,半机械加上半芯片,进行着赛道上的较量。
无聊的江湖,拒绝惊喜
全球MEMS收入在2020年达到1000多亿元的市场。江湖上还是老面孔多。但十年前的王者HP,已经从第一名跑到后面去了,而博通则异军突起。一沉一浮,背后就是桌面计算机时代,向移动互联网的全面转身。打印机销量下降,而打印机喷墨所需要的MEMS传感器就继续下滑,而智能手机的射频传感器的市场则急剧放大,这使得博通这样的供应商想不挣钱都不容易。
整体而言,这是一个无聊的江湖。惊喜并不多。芯片行业,都在指向大整合。但MEMS传感器则是一个另类,它拒绝了选择寡头垄断的形态,而是维持着多元竞争的局面。它大概呈现了两个大哥带20多个小弟的局面。博通和博世是双雄大战,各自以近100亿人民币的收入领先于行业;紧随其后的是,腰斩一半,大概在50亿元的中级选手依次向下。他们就像钢琴的按键一样,连续而均匀地从高音区排到低音区。5亿元人民币的营收,差不多就可以进入全球Top30名单内。
图1 2019年MEMS Top25 企业销售额分布图
(Source:Statista 2020,南山工业书院绘制)
MEMS传感器格局基本跟随了半导体产业的脚步,最强的依然是美国,占据大半壁江山。欧洲以[敏感词]厂家如博世、意法、恩智浦等占据一席之地,日本以多品牌而独具特色。韩国则意外缺席,而中国靠真无线耳机的麦克风而占据两席位置。
江湖纵横,绝代双雄
全球MEMS传感器中,博通和博世两家独大的原因。
但二者领先的原因,则各有不同。
博世以15亿美元的收入,多年来一直几乎不离榜首。它最厉害的地方,就在于在应用市场能够脚踩多只船。它在消费和汽车市场的表现过于强劲,每辆新车平均包含5个博世MEMS,而全球一半的智能手机至少包含1个博世MEMS。跟其他厂家多元化的策略不同,博世在这个领域,只提供MEMS传感器而不提供产品(例如瑞声在2020年虽然有170亿元的收入,但绝大部分都是由耳机而非传感器贡献的)。这也让博世在MEMS业务上的成功格外耀眼。
博世MEMS传感器的麻烦,在于有一堆的骚扰者,就像是被一群小髭狗盯上的狮子。如意法半导体,在消费市场上直接竞争的是同类型的设备,但它在汽车市场并不活跃;恩智浦倒是拥有可以竞争的传感器,但也只是在汽车领域吃得开。而博世同时占住了消费电子和汽车领域,还没有任何一家拥有这样的实力。
博通本是外来户。虽然它是芯片巨头,但在2016年以前,它在榜单上啥位置都没有。2016年一家MEMS射频传感器收购了博通,并将新公司继续命名为博通(准确应该叫做新博通)。这使得2016年排行榜上,亚军位置就变成了博通,而第二年就成为全球最大的MEMS厂家。这种惊人的市场驱动力是来自智能手机。4G手机开始普及的移动互联网,大大提高了这种传感器的需求量。智能手机,重写了MEMS的产业格局。意法半导体ST和美国德州TI这些昔日Top3的厂家,就是被智能手机粗鲁地推搡到后面。
博通的烦恼,是孤独而犀利的。因为,它正在被一个有着更强加速度的猎豹所追逐。这个猎豹就是美国Qorvo。在射频-MEMS领域,这两家公司都是同一设备类型的强者。在2016年全球前三十名MEMS公司排名中,Qorvo就已经开始呈现了惊人的加速度。
王者无荣耀
十年前,德州仪器TI和惠普HP占据了头把交椅。
十年来,最无奈的应该属于德州仪器TI。它的MEMS产品营收一直保持在8亿美元的水平。由于原有的产品已经饱和,因此销售额增长乏力,TI不得不苦等新市场的成熟。而3D手势识别、汽车平视头盔HUD或智能照明等应用,对TI的产品尚没有形成明显的启动。这些都是TI的尴尬之处。它的翻身仗还是要靠车载市场的激光雷达了。
HP是苍茫夜色下的迟暮英雄。当年它将测量部分从计算机部门分拆后出售,显然是对于未来的一个误判。这个被出售的部门,最后逐渐演化形成了MEMS传感器的全球老大博通。
HP当年的出售,似乎是出卖了灵魂。HP高层当时以为只有一个赛道,而个人电脑与打印机家庭装是王者之道。彼时的德州仪器TI,也呈现了老态龙钟的步伐,它的数字处理器没能搭上液晶LCD平板电视的快船。排名第一是两个老年人的竞争,但时代已经翻篇了。家庭打印机的数量越来越少了。人们开始使用智能手机和平板电脑,而不是打印大量文档。这期间,金山WPS软件没有在桌面市场站稳脚跟,但却在手机阅读页面大展身手。WPS能够曲线崛起的原因,就是惠普正面跌落的杀手。打印机销量下降,喷墨头的需求就会受影响。同样日本佳能和爱普生的传感器业务,同样受到打印机没落的拖累,颇有同病相怜的意思。大浪之下,下沉的往往不是一家,而是昔日所有的竞争对手,齐齐翻船。
剩下的都是混战
意法半导体ST的MEMS业务,曾经有着辉煌的历史。当年在东芝推出的“防撞数据保护”笔记本,一时惊艳。当笔记本处于跌落状态的时候,MEMS就自动感知和启动,关闭数据硬盘,从而有效保护数据。这是ST替东芝以及随后跟进的IBM笔记本所研制的一种场景(该故事被笔者作为“长臂灰度创新”,在《灰度创新》这本书有描述)。现在,虽然它也一直难以在汽车和工业MEMS市场有所斩获,但依然有着一个强大的后台,苹果是其最重要的客户。作为唯一大客户,这让它一直处于警惕的状态。
Qorvo目前排在第五位,在华为高端手机中,不可缺少的芯片名单就有这个公司。作为一家射频厂商,它真的是一只初生牛犊,这几年狂飙猛进。Qorvo是在2015 年,由两家RF解决方案供应商合并而成,也是有着强烈的[敏感词][敏感词]背景。随后,赶上了射频传感器的大发展。Qorvo成立后,进行了多次并购,来扩大其产品线。Qorvo凌厉的攻势,注定要给博通这样的冠军带来很多麻烦。
剩下的就是兄弟混战。英飞凌、森萨塔Sensata、日本电装Denso、安费诺、和迈来芯Melexis等专注于汽车类市场,Alps以及日本旭化成AKM、索尼、村田则主要服务于消费类市场,松下重在工业领域,霍尼韦尔在工业和航天[敏感词]。而泰科TE恩智浦NXP在多个市场都有涉足,由于多次收购,泰科的多元化能力大幅度增强。
MEMS市场在过去10多年,最大的变化是来自智能手机和关联产品如智能耳机。除此之外,还没有任何一种设备,能够真正改变MEMS的市场内格局。出乎意外的是,汽车电子虽然崛起,但并没有为这个市场增加新的面孔。而增强现实AR等雷声大雨点小,让人不得不表示失望。
没意思的股市
日本电气化学公司TDK,一直就是电子原材料和元器件的先锋。作为昔日录音机磁带和电脑磁盘的王者,它现在专注在各种电容器以及传感器系统。旗下有多个不同品牌。
2015年前后TDK对于MEMS业务,可以说是用恍然大悟的信念和老房子着火的决心,一口气连续吃下三个公司。成为日本近十个MEMS厂家中的头牌,力压松下、电装和旭化成。值得关注的是TDK收购的这两家,分别是在全球第三和第四家上市的MEMS公司。
而另外一家上市MEMS公司美新,是华人一手创办,2009年成为第一家美国上市之后,本是前途光明,但却成为急吼吼的资本牺牲品。2012年由于连续亏损,它被IDG资本相中,完成私有化。随后,IDG开始证明自己就是传说中的辣手摧花,MEMS主业被稀释。在一系列的拯救、传鼓接花再传鼓之后,如今的美新已经被拆成三个公司。而目标则只有一个,那就是迫不及待地上市,最后这次努力的目的地,就是科创板。急功近利的资本,让好学生本来优良的履历本加上了很多小叉叉。江山似有,容颜不再。
可以说,股市没有给这些MEMS公司带来福音。这四家MEMS上市公司,二十年间,无一成功。这充分显示了MEMS这个市场的残酷性,只依靠MEMS的业务(不管是传感器,还是扩展到代工)的品牌,基本不具备独立存活的能力,股市也救不活。
异军突起的中国曲调
传感器是中国制造的超级短板。令人感慨的是,这块市场至今缺乏足够的重视。但在所有的传感器类别中,MEMS传感器算是发展突出的,它抓住了智能手机麦克风的机会。
MEMS麦克风是近二十年来最耀眼的明星。在2002年楼氏电子量产第一颗MEMS麦克风,中国的瑞声和歌尔也紧随其后,其他机会则留给了英飞凌、TDK、NJRC等。
中国厂家在MEMS领域取得了令人瞩目的突破,包括智能手机和可穿戴设备的麦克风,已经具备在全球市场上与楼氏竞争的潜力。
2013年楼氏达到了30亿元人民币的收入,然后它就像被跳进了一个孙悟空的魔力圆圈,再也没有能跳出来,直到如今。也就是在这一年,楼氏电子对歌尔发起知识产权调查,就是从封装专利开始;而歌尔也迅速反击,一年之后,双方不仅握手言和,而且缔结了进一步的商务合作关系。中国低成本制造的优势,已经被证明是一种强大的核心竞争力,这是国外企业也望尘莫及的地方。
瑞声和歌尔已经证明了追赶成熟市场模式的可行性。在这个真无线TWS耳机高达1500亿的市场,中国第二波的挑战者已经开始入场。既有去年刚刚上市的苏州敏芯,2020年收入达到了3.3亿,也有新锐力量福建西人马,后者在今年5月刚刚推出MEMS麦克风新品,作为国内采用垂直制造IDM模式经营的一家传感器企业,这家公司的创新力很值得期待。而刚刚融资完毕的通用微GEMES公司,也在跃跃欲试。其设计的高端产品,将委托全球第二大MEMS代工厂——赛微电子旗下的瑞典Silex,后者是中国传感器领域少见的一次并购。
未来的神谕
想弄清楚MEMS未来的格局,并不容易。作为一个元器件,它无法自己发力,只能依赖智能产品的发展。
美国TE公司则通过并购,把握住自己的命运。作为年收入为130亿美元全球最大的传感器和连接器公司,在消费品、工业和医疗领域等都有不俗的表现。2019年它收购了德国FirstSensor,这是化工行业变压器最重要的传感器。而国内最重要的变送器制造商重庆川仪,一直使用的该品牌的传感器。另外一家变送器制造商,则是北京远东罗斯蒙特,这是美国艾默生旗下的公司。这意味着,国内最大的两家变送器,靠的都是美国传感器。命门的钥匙,都放在美国人口袋里。这个举动,极大地刺激了中国仪表制造商。
很多新兴市场等待MEMS传感器。例如无人机,结合卫星导航是一个新的兴奋点。电子烟也是一个新兴市场。数字差压MEMS传感器,可以实现电子开关的气流检测,这一方面合肥微纳、歌尔、苏州敏芯和上海矽睿等都有布局。
还有MEMS时钟领域。领导者是美国SiTime公司,高达90%的市场占有率。作为一种全硅振荡器,它以高性能和低成本,全面取代传统石英振荡器产品。我们需要这样的计时来干什么?汽车已经证明了自己就是一台四轮超级计算机。而多样化的电子装置,决定了必须有步调一致的心跳系统。一辆汽车需要多达70个计时设备,大家耳熟能详的GPS和倒车摄像头之类的计时设备,其实都只是微不足道的刻度。自动驾驶汽车需要的[敏感词]计时,时间需要保持在十亿分之一秒。或者再想想,达芬奇手术刀在进行手术的时候,400多个传感器需要有惊人的一致性。这些,就是MEMS时钟惊心动魄的那一刻。而Sitime就在这些人类无法触及的时间刻度里,寻找着自己的市场空间。
MEMS新品就像是田地里漫流的水流,它不断寻找着最小阻力的方向前进。既然在麦克风领域,已经有诸多公司,如TDK、英飞凌等,不断发布适用于此类语音应用的新型数字MEMS麦克风。而下一步的突破,则就是音箱。在过去的几年里,好几家开发基于MEMS的微音箱,正在试图改变这项回响已久的古老技术。也许音箱老品牌博士Bose也该发抖了。音箱会不会被这些新兴的技术,掀翻呢?反正耳机已经被干倒了。全球[敏感词]的音频巨头、传统四大HiFi品牌之首——森海塞尔的消费者业务部门,就在五月被出售。收购价格16亿元,可是它在2020年营收为20亿元。可以说,几乎就是倒贴钱卖出去了,它就是倒在了全保真耳机TWS的刀下。
汽车电气化给MEMS产业带来的是矛盾的消息。好消息是,电气化、自动驾驶为MEMS带来了更大的蛋糕。对于包含内燃机的混合动力汽车HEV,好消息继续,毕竟发动机需要使用多个压力传感器。但是对于纯电动车,由于没有内燃机,也没有了对动力传动系统传感器的需求。而汽车动力传动系统占据了MEMS压力传感器总需求量的51%。这意味着领头羊,如博世、英飞凌和日本电装,都必须提前刹车换道。
小记:智能的预言
即使如此,MEMS传感器仍然是一种预言,万物有眼,剧透未来。MEMS厂家的一举一动,就像是一本关于未来产品的参考书,预示着各种可能的智能之路。
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