BOB半岛:没想到连华为也被卡住！错过了芯片中国不能再错过ME

　　3月23日，华为发布了最新的旗舰手机——P60 ，这是时隔600天后华为P系列产品再次更新，这次华为手机“向上捅破天”，首发支持双向北斗卫星消息，成为全球首款支持双向北斗卫星消息的大众智能手机。

　　但令人遗憾的是，即使能“捅破天”，P60仍然不支持5G，在2023年5G网络全面普及的今天，华为推出了一款旗舰4G手机，令人再次对国产“卡脖子”技术感到揪心。

　　这次又是卡的什么脖子？这项技术就是——MEMS（微机电系统），起源于上世纪60年代的美国，被誉为21世纪最有性的高新技术。

　　到2023年的今天，5G早已在中国全面普及，但华为手机却不能使用5G只能用4G，为什么？华为不是有自己的巴龙5G基带芯片吗？因为没有国产的射频前端模组，更确切的说，是卡在了一个MEMS射频器件上。

　　一个射频前端模组由滤波器、低噪声放大器、功率放大器、射频开关等器件组成，其中滤波器是射频前端中最重要的分立器件，目前5G射频前端用的滤波器的工艺就是MEMS，在射频前端模组中成本占比超过50%，主要由村田制作所等国外公司垄断。

　　虽然这一两年来，时不时传出国产射频厂商量产 5G MEMS射频滤波器的消息，但直到今天，华为发布的最新旗舰手机P60系列，用的上卫星通信，却仍然不支持5G，可见MEMS技术的重要。

　　华为有5G芯片，却做不出MEMS滤波器，此事件某种程度上也可以反映出：我国MEMS水平甚至不如芯片技术？！

　　从上文我们可以看到，MEMS传感器是基于传统传感器的原理发展的，基本原理并无太大差别，早已在教材上躺了几十年。

　　MEMS最重要的是怎么做出来，怎么量产，做出来之后好不好用，因此，工艺和材料才是最重要，这也是MEMS IDM厂商、代工厂商极具价值的原因。

　　目前在全球MEMS IDM&代工领域，我国本土，没有任何一家厂商能进入全球前列，这与芯片领域的中芯国际（全球第5）、华虹宏力（全球第8）等相差甚远。

　　在全球MEMS企业中，我国歌尔微电子（全球第6）、瑞声科技（全球第19）、高德红外（全球第27）进入了全球前30榜单。

　　但是，除高德红外之外，歌尔微电子、瑞声科技的MEMS Die（裸片）主要采购自英飞凌等国外企业，自主设计、生产比例较低。

　　歌尔微电子2020年MEMS业务营收31.47亿元，其中近50%收入，约15亿元，要缴付给英飞凌购买其MEMS Die。

　　目前中国MEMS行业内主要采购英飞凌等国外厂商的 MEMS Die（裸片）和 ASIC 来进行封装，这也是国内大部分MEMS企业利润率低下的根本原因。

　　MEMS技术自20世纪80年代末开始受到世界各国的广泛重视，我国的MEMS产业起步较晚，一般认为从2010年前后我国的MEMS产业才有了雏形。

　　目前，除少数领域外，中高端传感器已完成MEMS化，而我国近90%以上的中高端MEMS传感器芯片，需要向国外采购。

　　这一比例，远低于我国芯片自给率，根据IC Insights的数据，2021年中国IC市场规模1865亿美元，而中国IC产量为312亿美元，自给率约为16.7%，我国MEMS器件自给率10%不到。

　　在投影机当中，最核心的芯片叫做DMD，这种芯片就是一种MEMS器件，全世界只有美国的TI（德州仪器）可以生产。

　　DMD技术也称为数字光线处理技术。通过数字信息控制数十万到上百万个微小的反射镜，将不同数量的光线投射出去。每个微镜的面积只有16×16微米，微镜按矩阵行列排布，每个微镜可以在二进制0/1数字信号的控制下做正10度或负10度的角度翻转。

　　如果美国禁止这种芯片出口，那么的扬明、台达等投影机引擎企业都要歇菜，世界上所有投影机都得想办法再用回液晶这种昏暗的投影技术。

　　今天我们所使用的一切智能电子产品，基本都有MEMS的身影。最典型的例子，就是我们身边的手机，搭载了大量的MEMS器件。

　　我们旋转手机，视频就会跟着转成横屏/竖屏，这是MEMS加速度传感器在工作；我们转动、移动手机，游戏里的人物就会跟着运动，这是MEMS陀螺仪+加速度传感器在工作；我们说Hey Siri、小爱同学、小度小度……手机就会说我在，有什么事？这是MEMS麦克风在工作。

　　随着技术发展，4G时代，为我们带来了在线流媒体，直播、短视频等互联网经济触及到我们每个人，因此大量高制程的芯片被需求，带来芯片热。

　　现在，进入5G时代，万物互联将所有人与物联系在一起，逐渐步入物联网时代，元宇宙也成为可能，除了计算核心芯片，MEMS器件也将被大量使用，为万物带来感知能力。

　　从纳米尺度的原子力显微镜尖端，到具有数百万个可运动反射镜的数字投影芯片，从汽车、医疗、手机、VR/AR到航天航空领域，市场上的MEMS器件令人眼花缭乱。

　　消费、医疗、汽车……等等都是数十万亿计的庞大市场，MEMS技术在接下来的数字时代，将发挥关键性作用。譬如上文中华为手机的5G 问题，如果国产MEMS射频滤波器量产成功，华为手机拥有5G能力，那么其市场竞争力、销量就有巨大提升，带动华为终端千亿级的营收。

　　此外，MEMS已经广泛应用于喷墨打印机喷嘴、医疗诊断微流控器件，以及我们常用的移动设备中的MEMS麦克风、加速度计、陀螺仪、振荡器和FBAR滤波器等。

　　据知名咨询企业Yole的数据披露，现在，全球每年生产数十亿颗MEMS器件，到 2026 年，全球 MEMS 市场价值将超过 1220 亿美元，复合年增长率达到了11.3% ！

　　微机电系统（MEMS, Micro-Electro-Mechanical System），也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置。其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。主要用作各种传感器，以测量加速度、角速度、压力、位移、流量、电量、磁场、红外、温度、气体成分、湿度、PH值、离子浓度、生物浓度、触觉等。

　　直观点说，MEMS就是一种在极小尺寸下（一般是微米甚至纳米范畴）做出我们日常所见的管道、齿轮、悬臂等机械结构的工艺。

　　当然，这里只是简单的说明，事实上现在的MEMS产品包罗万象，如马达、泵、陀螺仪、反射镜面等机械装置，用MEMS的方式也能做出来，内部可能包括通道、孔、悬臂梁、膜、腔体等结构。

　　MEMS融合了微电子加工工艺和精密机械加工等技术，涉及微电子、机械、材料、力学、化学甚至生物学等诸多科学领域。

　　MEMS叫做微机电系统，有多微？看下图，螨虫与用MEMS工艺做出的机械齿轮结构对比，与MEMS齿轮相比，螨虫就如同奥特曼的怪兽一般巨大。

　　下图是一颗封装后的MEMS麦克风，传统的机械麦克风一般有手指头大，而用MEMS工艺最终做出的麦克风比手指盖还小。

　　在MEMS麦克风的内部结构上，与传统麦克风原理是一致的，声音通过空气传递到达麦克风的薄膜，带动薄膜振动，从而将声压转变为电信号。

　　因此，MEMS将小做到了极致，这是一个起点，科学家的想法是，未来我们一切所见到的机械工。