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汽车市场风险迫在眉睫,电气化是否意味MEMS压力传感器的终结?

文︱立厷

图︱Yole

最近,Yole基于最新可用市场整合/预测数据库数据更新了MEMS压力传感器报告。报告全面总结了MEMS压力传感器行业现状,分析了应用和市场趋势,重点是绿色出行和汽车电气化对MEMS压力传感器的意义。

汽车市场风险迫在眉睫

汽车市场仍在推动压力MEMS的收入增长,问题是能够持续多久?

压力传感器广泛应用于各行各业的众多应用领域。在过去几十年中,汽车行业一直是推动这些器件需求的主要行业之一,因为传统内燃机汽车及混合动力汽车中新系统的开发要求复杂的控制系统。

迄今为止,许多不同的传感技术已被用于测量汽车、工业、国防和航空航天以及其他恶劣环境中的压力。例如,金属基板上的应变计,以及使用陶瓷材料的电容式和压阻式传感器,用于感应几十或几百巴的压力。但是对于低于5-10巴的压力水平,传感元件变得相对较大且昂贵,这正是MEMS压力传感器大力渗透的领域。

MEMS压力传感器上市时间

2019年,全球压力MEMS市场达到16.85亿美元,由于新冠疫情,预计到2020年将略微降至16.45亿美元。到2026年,整个市场预计将增长至22.14亿美元,复合年增长率为4%。

近年来,微型化、低功耗和成本效益使消费市场大幅增长,主要原因是智能手机、无人机、电子烟和白色消费品使用了压力MEMS气压计和高度表。这项技术将继续受到其他使用案例的青睐,例如911 e-call(紧急呼叫),因为现在所有美国智能手机都必须集成压力传感器,以实现精确的高度定位,提高智能手机、可穿戴应用和电子烟的连接率。

在医学应用中,压力MEMS的小型化使其可用于血压监测等侵入性应用。其他利基市场,如导管、心血管用充气设备监测,这些侵入性应用需要高精度、低成本的传感器,正在充分利用MEMS技术的优势,可能促进其在医疗市场的更广泛应用。

工业市场也值得关注。由于工业4.0和工厂自动化的推进,过程控制和智能仪表可能会带来良好的增长机会。

国防和航空航天压力MEMS占总市场的比例不到5%,增长缓慢,逐渐取代了旧技术。

最后,在汽车市场上,由于转向更环保的驾驶和更高的自主性,压力MEMS继续增加,以增强安全性级别。TPMS(轮胎压力监测系统)和中国国六排放标准将推动柴油和DPF(柴油微粒过滤器)/GPF(汽油微粒过滤器)、EVAP(蒸发排放控制系统)和EGR(废气再循环)应用在未来的增长。然而,一个风险迫在眉睫是,最近电池电动汽车(EV)的加速可能意味着传统内燃机(ICE)动力系统中压力传感器需求的减速。但新的应用可能出现,如电池中的热失控监测,有望实现显著增长。

汽车市场充满变数

目前以及至少未来5-10年内,动力总成压力MEMS将保持适度增长。然而,最大的问题是,随着经典ICE动力总成的消亡,未来十年会发生什么?

MEMS压力传感器及其应用

MEMS(微电子机械系统)是一种半导体器件,包括微米/毫米范围内的运动部件,使用光刻工艺进行制造。MEMS压力传感器是一种将压力转换成电信号,用于测量气体或液体压力的装置。

MEMS压力传感器最早起源于汽车应用,近年来其他应用范围仍在不断扩大。绿色出行法规刺激了各种动力总成压力传感器的增长;由于e-call等新的使用案例蓬勃发展,消费类市场正在蓬勃发展;在医疗领域,压力传感器没有发生太大变化。

MEMS压力传感器应用

目前看,胎压监测系统在中国的采用速度慢于预期,消费类压力MEMS有望上调,汽车发动机机油、自动变速器机油、EGR和HVAC需求下调;国防和航空航天市场已呈下行趋势,因为每架飞机的压力MEMS数量已经饱和。

MEMS传感器的供应链定位包括前端制造、后端制造、二级封装和系统。MEMS传感器芯片由硅制成(前端制造),通常与ASIC芯片组装,并封装在Tier 1封装中(后端制造)。二级封装增加了更多的电子元件、坚固的外壳和连接器。通常市场统计只考虑Tier 1封装的价值。

压力传感器的供应链定位

MEMS技术的适用性和竞争者

MEMS技术的适用性主要按压力范围划分。由于低成本和小尺寸,MEMS技术无疑是低压应用的首选技术;在中压方面(<30-50巴),MEMS主要与陶瓷竞争;在高压方面与薄膜金属技术竞争,MEMS仅限于1000巴,而薄膜技术可以达到几千巴。

主要压力传感器技术

低压应用主要有汽车(动力总成、安全)、消费者、医疗、航空电子设备空气数据,MEMS技术领先;中压应用包括汽车(动力总成、安全性、舒适性)、工业、航空电子设备;高压应用包括工业和航空电子设备。

MEMS的适用应用

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