人类历史,从来没有如此精灵,可以对人的行为了如指掌。手机、腕表、体重计、可穿戴设备等这些产品的背后,都有着不起眼的智能颗粒,可以全天候、全空间地识别人的行为状态,全方位地记录着消费者习惯和逻辑内涵。这是一个看不见的小精灵,却主宰着人机交互的界面。
这个智能颗粒,就是MEMS微机电系统,它可以看成是一种智能传感器,深刻地改变了人与大自然交互的局面。MEMS令人耳目一新的地方在于,它带来了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。早在年的iPhone5,就采用了4个MEMS传感器。三星GalaxyS4手机甚至采用了八个MEMS传感器。现在高端智能手机,使用数十个MEMS器件也很常见。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,但却有着清晰的时代印记。01
SensingeWorld无聊的江湖,拒绝惊喜全球MEMS收入在年达到多亿元的市场。三大江湖瓜分走了一切。消费电子拿走了60%、汽车电子20%和工业占比10%。剩下10%由医疗、军工等行业去分。
图1诸神的战场
图2MEMS封神榜的变迁
(Source:以年为例,来自Yole)要了解这个行业,可以看看十年前和当下,谁是王者。HP已经从第一名跑到后面去了,而博通则异军突起。这个潜台词是意味深长的,那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30个小弟的局面。博通和博世是双雄大战,各自以近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,就差不多可以在全球Top30名单上,得到封神一次。
图年和年MEMSTop25企业销售额
图4年MEMSTop25企业销售额分布图(Source:Statista,南山工业书院绘制)MEMS传感器格局基本跟随了半导体的脚步,最强的依然是美国,占据大半壁江山。欧洲以大牌厂家如博世、意法、恩智浦等占据一席之地,日本则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。
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SensingeWorld江湖纵横,绝代双雄要理解MEMS的英雄榜,就要理解MEMS的用途。它完全是靠应用市场的劳动,例如市场份额最大的压力传感器,就是得益于在消费品和汽车等的应用,市场占比达到21%,其次是射频传感器,主要是智能手机的应用。这就解释了全球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(例如瑞声在年虽然有亿元的收入,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,即加速计、陀螺仪、压力和惯性传感器。但它在汽车市场并不活跃;恩智浦倒是拥有惯性、压力和磁性传感器,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,但在年以前,它在MEMS封神榜上啥位置都没有。年生产射频传感器总部位于新加坡的AVAGO意外地收购了博通,并将新公司继续命名为博通(准确应该叫做新博通)。AVAGO一直在排名前五的位置,这使得年排行榜上,博通第一次正式亮相。而且上来就是亚军,第二年就是冠军。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,大大提高了滤波器的需求量。而射频传感器,也就悄然地重写了MEMS的产业格局。ST和TI这些Top3的神仙,就是被智能手机粗鲁地推搡到后面。而博通则快速跃迁,并在年成功挑战博世,获得第一名。这个传感器的奖章,其实是应该发给智能手机的。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RF-MEMS领域,这两家公司都是同一设备类型的强者。在年全球前三十名MEMS公司排名中,Qorvo就呈现了惊人的加速度。受益于射频前端市场的增长,它的销售收入从年1.5亿美元,飙升至的6亿美元。
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SensingeWorld剩下的都是混战十年前,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。它的MEMS产品营收一直保持在8亿美元的水平。销售额增长乏力,因为数字微镜是其唯一的MEMS产品,而且微镜市场也在饱和。TI不得不苦等新市场的成熟,如光通信的光学MEMS开关。而3D手势识别、汽车平视头盔HUD或智能照明等应用,对TI的产品并没有形成明显的启动。这些都是TI的尴尬之处。而它真正的翻身仗还是要靠车载市场,也就是激光雷达。如果微镜能成功用于激光雷达,那TI的MEMS业务就可以鹞子大翻身了。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。严格意义来讲,博通是HP的孙公司。惠普的电子部门最早开发了发光二极管LED显示器市场,后来进入光纤发射器、光学鼠标传感器和其他设备市场。年安捷伦Aginlent从HP分家的时候,也带走了安华高。再到年,安华高从安捷伦再次独立,并被私营资本以27亿美元收购,随后独立上市,并在10年后收购了博通。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。在年,HP以8.5亿美元的年MEMS收入,挤掉德州仪器TI,成为行业老大。两个老年人交换了一下位置,但时代已经不等人了。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的曲线崛起,就是惠普正面跌落的原因。打印机销量下降,喷墨头的需求就会受影响。而这就是HP在MEMS领域跌落的原因。同样佳能和爱普生,也有同病相怜的意思。大浪之下,波折的就是一个产业链。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是在年,由两家RF解决方案供应商合并而成,也是有着强烈的国防军工背景。随后,赶上了射频传感器大发展。新鲜面孔,凌厉打法。Qorvo成立后,进行了多次并购,来扩大其产品线。年收购物联网解决方案供应商GreenPeak,发力智能家居、物联网等;在非射频产品线中,也在收购一家电源管理和智能电机驱动芯片Active。年,Qorvo则收购高性能射频供应商Cavendish,进一步扩大产品线。手机正在努力克服小空间下的天线极限,如18:9手机屏,如5G时代正在走向的四天线,都靠这样的RF射频传感器。Qorvo注定要给博通带来很多麻烦。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军工。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。而这是一个赛道引领零部件的产业。如果零部件跟错了队伍,那就是一场灾难。这其中唯一的常青树,就是博世电子。04
SensingeWorld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,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,在MEMS领域,至少涉及到到Epcos、Tronics和InvenSense。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。先是在年12月完成对磁传感器制造商Micronas的收购后,第二年吃掉了惯性传感器制造商Tronics,它灵活的代工方式(包括给霍尼韦尔的MEMS代工),使其在众多市场非常活跃。军火商泰雷兹Thale也是其中一个重要的股东。到了年底,TDK进一步耗费93亿人民币,完成了运动传感器InvenSense的收购。TDK也因此一举挤进了苹果的供应链。这之前,苹果的运动传感器可是InvenSense一家独享。只是后来,向来不受独家供应商制约的苹果,也增加了另外一个供应商给博世。至此,TDK已经成为MEMS领域重要的存在,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
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