林雪萍 | 一半是芯片一半是机甲 智能先锋的较量
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人的行为，正在被全方位跟踪。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，一丝不差地记录着消费者习惯和逻辑内涵，它们甚至比人本身还了解自己。
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。欧洲以大牌厂家如博世、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，也是有着强烈的国防军工背景。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。
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精确计时，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。全球顶级的音频巨头、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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作者简介
林雪萍：北京联讯动力咨询公司总经理，天津大学精仪学院客座教授
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