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中国MEMS产业前途艰难,看传感器老大博世如何“能软能硬”

 全球物联网观察 2017-06-02


在众多企业还在挣扎于业绩表现时,博世则在5月的发布会上宣称:2016年在华销售额达到915亿元人民币,同比增长19%。中国市场已经成为博世全球业务中增长最快的市场,占到了全球销售的28%。


5月18日博世中国新闻发布会



博世“能软能硬”战略


中国市场的强劲表现正是源自互联技术的应用深度,包括汽车的智能化浪潮、移动互联网的繁荣、智能城市和推进工业4.0等。


博世集团旗下拥有汽车和交通业务、消费品业务、能源与建筑技术业务以及工业技术业务四大板块。


博世2016年各事业部的销售额


虽然业务繁多,但是博世的宗旨十分明确,就是抓住技术壁垒最高的部分,博世5月初将旗下的起动机和发电机子公司卖给了中国的“煤老板”,正是因为该市场的竞争激烈,而博世并无核心技术门槛。


但是在未来物联网市场,博世的技术基础和优势则无疑已经奠定。这个基础正是博世的MEMS(微机电)传感器技术。


MEMS传感器早在90年代就已经在众多工业领域中应用,到2000年以后,体积和功能上都逐渐优化的传感器演化出了不同的形式和功能,才逐渐渗透到众多消费电子产品中去。比如在手机中必备,我们也非常熟悉的加速度计、陀螺仪、地磁传感器、气压传感器、环境传感器等。


而博世做MEMS传感器的时间节点与这两波潮流基本吻合。1995年博世首次量产MEMS传感器,2005年成立了Bosch Sensortec公司,专注智能手机等消费电子领域。在MEMS传感器方面,博世拥有超过1000项MEMS相关的专利,从MEMS的设计到制造,都是博世自有技术。



未来的物联网项目当中,无论智能城市、无人驾驶、智能家居,通讯技术只是解决了IP地址分配和联网,但是如何让这些产品和硬件围绕用户构建起使用场景,这恰恰是传感器的用武之地。


据官方资料显示,博世已经已累计出货80亿颗MEMS传感器,它的应用领域不仅包括目前热门的智能手机市场,在可穿戴设备、智能驾驶、智能家居以及工业4.0等各个领域都有渗透。


这意味着,博世在未来的整个物联网大生态下提前布局了自己的数据入口,而在此之上,博世的软件和服务,则开始逐渐聚拢。


目前博世已经上线了智能家居的会员体系,以此打通所售家电的数据价值。此外,博世也已经开始在德国的计算中心筹备自己的物联网云计算网络。


博世中国区总裁陈玉东在媒体采访时表示,博世在多年前就定下了一个目标,未来要实现所有硬件的互联化,前不久的汉诺威工业展上,博世已经让一台一百多年的机床接入了物联网(IoT),目前博世旗下的硬件互联程度已经实现了50%,2020年的目标是75%。


博世中国区总裁陈玉东


现在,博世的未来战略已经非常明确,即“传感器、软件和服务”。


“博世要从一家传统的高科技硬件公司转型为软件和服务公司,就是该硬的地方要硬,该软的地方也要软一点。”陈玉东说。



MEMS产业变局 


尽管全球四分之三的智能手机用的传感器都来自博世,但这个传感器大佬并非就有恃无恐,也需要“能软能硬”保增长。


在3月的2017慕尼黑上海电子展期间,Bosch Sensortec GmbH 亚太区总裁百里博(Leopold Beer)就MEMS传感器产业做了分享。


Bosch Sensortec GmbH是罗伯特·博世有限责任公司(Robert Bosch GmbH)的全资子公司,旨在提供完整的MEMS传感器产品组合,以及可令消费类电子产品实现互联的解决方案。Bosch Sensortec为智能手机、平板电脑、可穿戴设备及物联网产品开发并提供定制MEMS传感器与解决方案。

百里博指出:消费类MEMS在2017年将面临三大挑战



1.智能手机市场增长停滞,并且竞争依然激烈。

时至今日,MEMS最大的市场仍然是智能手机市场。但现在该市场的增长已经进入停滞阶段。然而,由于智能手机的市场总量很大,仍然吸引新老MEMS厂商进入这个红海,竞争对手日益增多。


2.新型应用推出速度缓慢

市场出货量较小且高度被分割。新兴应用例如可穿戴式产品,市场需求还没有起来,整个应用态势还非常分散。而客户对于穿戴式应用又非常有针对性。对于MEMS供应商来说,在穿戴式应用领域想要投入创新和应用开发,需要消耗非常大的研发资源。


3.市场不确定性大,应用创新有风险。

再次,从创新应用角度看,目前大家都在思考基于MEMS或消费类半导体能做什么创新应用?但是,投入创新应用,随之而来的是非常巨大的不确定性,例如整个市场的不确定性、技术不成熟、技术风险等等。


百里博: “Bosch Sensortec作为MEMS供应商,最终目的是希望给用户提供我们的解决方案,而不仅仅是元器件。为此,Bosch Sensortec将寻求三个重要战略方向上的调整”



1、商业模式的转变

业务重心由提供元器件向提供解决方案


Bosch Sensortec的应对方式首先就是转变商业模式,开始给客户提供解决方案。目前Bosch Sensortec已不再是最基础的元器件供应商,而是整合DSP、微控制器等,并结合Bosch Sensortec自己投入研发的软件算法、应用算法,最终呈现出一个解决方案。


2、开拓全新领域

以新产品和技术满足当前市场环境要求


其次,Bosch Sensortec开始专注于应用的实现,提供给客户专用的解决方案。例如环境传感器,不再仅仅是简单的温度、湿度等单一传感器,而是融多功能于一体的集成环境单元。


Bosch Sensortec的BME680就是整合了气压、环境温度、相对湿度和空气中VOC气体含量的首款四合一传感器,而且是将这些传感器整合到3毫米3毫米这么小的封装中。另外,作为解决方案提供商,Bosch已不再只提供元器件,还为客户提供合适的应用场景,以帮助客户找到用户端应用的思路。




3、塑造新市场

为现阶段还未出现的市场开发新技术


最后,Bosch Sensortec开始以技术创新塑造新的市场。例如智能手机的魔力是能够显示和触摸控制,但同样这种屏幕触控的用户互动界面也约束着该市场的发展。


为此,Bosch Sensortec推出了用于交互式激光投影应用的MEMS扫描仪BML050,不仅实现了智能手机等产品的免聚焦激光投影显示,还可将所有表面转化为虚拟手势用户界面。随着BML050的推出,Bosch Sensortec也将其当前产品系列扩充至光学微系统领域。


BML050激光投影微型扫描仪



目前,Bosch Sensortec已拥有完整的MEMS产品线。



  • 惯性传感器:包含加速度传感器、陀螺仪、电子传感器到二合一整合、六轴传感器,IMU(惯性测量单元)产品、电子罗盘产品等;

  • 环境传感器:包含气压传感器、湿度传感器、温度传感器、压力传感器以及多合一的集成传感器等;

  • 智能传感器:包含智能ASSN以及Hub产品,Hub产品是把惯性传感器加上微控技术以及优化过的算法能够帮助客户实现快速设计应用;

  • 光学传感器:包含BML系列产品等。尤其是最新发布的交互式激光投影微型扫描仪——BML050

  • 声学传感器:拥有完整的麦克风产品线......


Bosch Sensortec全资子公司营销副总裁Jeanne Forget指出,Bosch在未来传感器技术发展上将遵循三个策略,以保持行业领先地位。


  1. 将尺寸和功耗降得更低,持续缩小传感器占位面积。

  2. 提升整合集成度,将微控制处理器、多轴传感器和软件集成于组合封装中,并提供优化的算法,让客户快速应用。

  3. 根据传感器的不同类别,发展新型传感器集群。



“中国式”对策


大佬的玩法可以用来拓展思路,但无法照搬,因为咱们不是大佬,拥有的资源不一样。还好,我们偷听到了接地气的借鉴博世方向。


5月19日,小编去参观了中国智慧家庭博览会(CSHE2017)。并有幸听了麦姆斯咨询有限公司总经理王懿的分享(主题:智能传感器的机遇和挑战)。

麦姆斯咨询有限公司总经理王懿


先是介绍了国内MEMS产业现状。


2015年全球传感器市场需求约250亿美元,中国市场的需求约82亿美元,中国自产自用的传感器市场份额仅约12%,高达88%要靠进口,且国产传感器多用于低端领域,价格低廉。除此,设计传感器的仿真软件、设计工具和装备基本都靠进口。


不管是市场规模还是全球比重中国MEMS产业都非常低,改变中国的智能传感器现状迫在眉睫。对此,公信部发布了三年的行动指南,指南的目的,是要抓住传感器产业的热门应用领域,如智能终端、物联网、汽车电子等,以提升中高端产品的供给能力,推动我国智能传感器的发展步伐,希望到2019年我国智能传感器有突破,涌现出一批有创新活力的企业。


王懿强调:“经过政府的推动或产业的自发创新,我们希望到2019年,国内的产值能达到37亿美元约占27%,相比2015年的12%要翻一倍。出货量希望达到121亿,占全国的38.7%。”


目前,MEMS产品价格下滑趋势显著,每年下降率在6%,2013年平均每颗MEMS产品的单价跌到了1美金,而现在只有0.12美金。换言之,五六年前还能卖1美金的产品,现在只能卖到原来1/10的价格。


价格的迅速下跌使得MEMS陷入困境,加上友商杀价,净利润难以支撑企业长远发展。这个产业非常艰难,但王懿认为依然非常有前景,且可以找到一些突破口


以博世为例来分析,其业绩丰厚的原因在于,来自汽车的营收占到其MEMS总营收的50%-60%,同时博世是一家IDM企业,MEMS产出量非常大。由于汽车电子更新换代的速度并不快,博世近些年开始布局一些消费电子领域,试图通过消费电子的快速更新迭代来提升其MEMS的工艺和技术能力,再反补汽车产品,以高附加值来提升利润空间。


博世 BML050 参考设计


中国有哪些经验可以借鉴呢?

  1. 改进工艺,可以通过CMOS工艺,在短时间内保证产品的低成本,以提升竞争力;

  2. 提升传感器本身的价值,智能传感器把软件算法集成进来的目的,就是要提升传感器的价值比;

  3. 把更多传感器做集成,共享一个封装的外壳,以减小空间并节省成本。


在王懿看来,中国的传感器产业要想缩短同国际的差距,从根本上来说还是要创新,创新才是产品提升价值的根据之源。而创新有几种方式,


  1. 微创型,指在设计或工艺上进行改进和突破;

  2. 颠覆性创新,指从原理上突破,做一些像谐振式的新原理的传感器;

  3. 从材料上创新,目前压电材料的采用,就创造出了新型的智能传感器。


整体而言,随着万物互联时代的到来,智能终端对传感器的数量、质量要求不断升级,除了智能手机等消费类电子领域用的麦克风和摄像头,传感器在AR/VR、汽车、智能家居领域都将有非常好的前景。


特别是智能汽车,未来会需要大量的视觉传感器、各种短程、远程雷达以及超声波传感器等,这是一个有目共睹的潜力市场。而智能家居对传感器的需求大致有三类:空气与温湿度检测、节能和安防,这也将给传感器带来新的增长。


智能家居中的传感器


相信这些新兴领域的崛起,会给传感器产业注入新的生命力。而中国MEMS市场也将通过工艺技术的升级、新材料的使用、集成化智能传感器的大规模商用取得新突破,在全球市场中的份额稳步提升,成为一颗耀眼的“东方明珠”!



来源:搜狐科技、钛媒体、物联网头条、

中国仪表网、华强微电子、博世官网

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