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1、泓域咨询/MEMS传感器项目创业计划书报告说明MEMS传感器是采用微电子和微机械技术工艺制造出来的微型传感器,种类繁多,是使用最广泛的MEMS产品。MEMS传感器通过微传感元件和传输单元,可将输入的信号转换,并导出另一种可监测信号。与传统工艺制造的传感器相比,它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化等特点。MEMS惯性传感器属于MEMS传感器的重要分支,主要包括陀螺仪、加速度计等,并可通过组合形成惯性组合传感器IMU。根据谨慎财务估算,项目总投资17422.05万元,其中:建设投资14289.32万元,占项目总投资的82.02%;建设期利息281.3
2、5万元,占项目总投资的1.61%;流动资金2851.38万元,占项目总投资的16.37%。项目正常运营每年营业收入29300.00万元,综合总成本费用22856.98万元,净利润4716.20万元,财务内部收益率19.78%,财务净现值5484.30万元,全部投资回收期6.03年。本期项目具有较强的财务盈利能力,其财务净现值良好,投资回收期合理。本项目符合国家产业发展政策和行业技术进步要求,符合市场要求,受到国家技术经济政策的保护和扶持,适应本地区及临近地区的相关产品日益发展的要求。项目的各项外部条件齐备,交通运输及水电供应均有充分保证,有优越的建设条件。,企业经济和社会效益较好,能实现技术进
3、步,产业结构调整,提高经济效益的目的。项目建设所采用的技术装备先进,成熟可靠,可以确保最终产品的质量要求。本报告为模板参考范文,不作为投资建议,仅供参考。报告产业背景、市场分析、技术方案、风险评估等内容基于公开信息;项目建设方案、投资估算、经济效益分析等内容基于行业研究模型。本报告可用于学习交流或模板参考应用。目录第一章 公司基本情况8一、 公司基本信息8二、 公司简介8三、 公司竞争优势9四、 公司主要财务数据11公司合并资产负债表主要数据11公司合并利润表主要数据11五、 核心人员介绍12六、 经营宗旨13七、 公司发展规划13第二章 项目背景分析19一、 MEMS行业市场现状19二、 行
4、业机遇20三、 行业挑战23四、 集群发展优势工业24五、 提质县城和小城镇建设24第三章 市场分析26一、 MEMS行业概况26二、 MEMS传感器行业未来发展趋势28三、 MEMS惯性传感器细分行业发展情况及市场规模30第四章 项目概况35一、 项目概述35二、 项目提出的理由36三、 项目总投资及资金构成37四、 资金筹措方案38五、 项目预期经济效益规划目标38六、 项目建设进度规划39七、 环境影响39八、 报告编制依据和原则39九、 研究范围40十、 研究结论41十一、 主要经济指标一览表41主要经济指标一览表41第五章 产品方案43一、 建设规模及主要建设内容43二、 产品规划方
5、案及生产纲领43产品规划方案一览表43第六章 项目选址45一、 项目选址原则45二、 建设区基本情况45三、 项目选址综合评价47第七章 法人治理结构48一、 股东权利及义务48二、 董事50三、 高级管理人员54四、 监事56第八章 发展规划分析58一、 公司发展规划58二、 保障措施62第九章 SWOT分析65一、 优势分析(S)65二、 劣势分析(W)67三、 机会分析(O)67四、 威胁分析(T)69第十章 组织机构管理77一、 人力资源配置77劳动定员一览表77二、 员工技能培训77第十一章 环保分析79一、 编制依据79二、 建设期大气环境影响分析80三、 建设期水环境影响分析80
6、四、 建设期固体废弃物环境影响分析81五、 建设期声环境影响分析82六、 环境管理分析83七、 结论85八、 建议85第十二章 劳动安全87一、 编制依据87二、 防范措施89三、 预期效果评价95第十三章 投资方案96一、 投资估算的编制说明96二、 建设投资估算96建设投资估算表98三、 建设期利息98建设期利息估算表98四、 流动资金99流动资金估算表100五、 项目总投资101总投资及构成一览表101六、 资金筹措与投资计划102项目投资计划与资金筹措一览表102第十四章 经济效益及财务分析104一、 经济评价财务测算104营业收入、税金及附加和增值税估算表104综合总成本费用估算表1
7、05固定资产折旧费估算表106无形资产和其他资产摊销估算表107利润及利润分配表108二、 项目盈利能力分析109项目投资现金流量表111三、 偿债能力分析112借款还本付息计划表113第十五章 风险风险及应对措施115一、 项目风险分析115二、 项目风险对策117第十六章 项目总结分析119第十七章 附表附录121主要经济指标一览表121建设投资估算表122建设期利息估算表123固定资产投资估算表124流动资金估算表124总投资及构成一览表125项目投资计划与资金筹措一览表126营业收入、税金及附加和增值税估算表127综合总成本费用估算表128利润及利润分配表129项目投资现金流量表130
8、借款还本付息计划表131第一章 公司基本情况一、 公司基本信息1、公司名称:xx(集团)有限公司2、法定代表人:蒋xx3、注册资本:1150万元4、统一社会信用代码:xxxxxxxxxxxxx5、登记机关:xxx市场监督管理局6、成立日期:2014-9-227、营业期限:2014-9-22至无固定期限8、注册地址:xx市xx区xx9、经营范围:从事MEMS传感器相关业务(企业依法自主选择经营项目,开展经营活动;依法须经批准的项目,经相关部门批准后依批准的内容开展经营活动;不得从事本市产业政策禁止和限制类项目的经营活动。)二、 公司简介经过多年的发展,公司拥有雄厚的技术实力,丰富的生产经营管理经
9、验和可靠的产品质量保证体系,综合实力进一步增强。公司将继续提升供应链构建与管理、新技术新工艺新材料应用研发。集团成立至今,始终坚持以人为本、质量第一、自主创新、持续改进,以技术领先求发展的方针。公司坚持提升企业素质,即“企业管理水平进一步提高,人力资源结构进一步优化,人员素质进一步提升,安全生产意识和社会责任意识进一步增强,诚信经营水平进一步提高”,培育一批具有工匠精神的高素质企业员工,企业品牌影响力不断提升。三、 公司竞争优势(一)工艺技术优势公司一直注重技术进步和工艺创新,通过引入国际先进的设备,不断加大自主技术研发和工艺改进力度,形成较强的工艺技术优势。公司根据客户受托产品的品种和特点,
10、制定相应的工艺技术参数,以满足客户需求,已经积累了丰富的工艺技术。经过多年的技术改造和工艺研发,公司已经建立了丰富完整的产品生产线,配备了行业先进的设备,形成了门类齐全、品种丰富的工艺,可为客户提供一体化综合服务。(二)节能环保和清洁生产优势公司围绕清洁生产、绿色环保的生产理念,依托科技创新,注重从产品结构和工艺技术的优化来减少三废排放,实现污染的源头和过程控制,通过引进智能化设备和采用自动化管理系统保障清洁生产,提高三废末端治理水平,保障环境绩效。经过持续加大环保投入,公司已在节能减排和清洁生产方面形成了较为明显的竞争优势。(三)智能生产优势近年来,公司着重打造 “智慧工厂”,通过建立生产信
11、息化管理系统和自动输送系统,将企业的决策管理层、生产执行层和设备运作层进行有机整合,搭建完整的现代化生产平台,智能系统的建设有利于公司的订单管理和工艺流程的优化,在确保满足客户的各类功能性需求的同时缩短了产品交付期,提高了公司的竞争力,增强了对客户的服务能力。(四)区位优势公司地处产业集聚区,在集中供气、供电、供热、供水以及废水集中处理方面积累了丰富的经验,能源配套优势明显。产业集群效应和配套资源优势使公司在市场拓展、技术创新以及环保治理等方面具有独特的竞争优势。(五)经营管理优势公司拥有一支敬业务实的经营管理团队,主要高级管理人员长期专注于印染行业,对行业具有深刻的洞察和理解,对行业的发展动
12、态有着较为准确的把握,对产品趋势具有良好的市场前瞻能力。公司通过自主培养和外部引进等方式,建立了一支团结进取的核心管理团队,形成了稳定高效的核心管理架构。公司管理团队对公司的品牌建设、营销网络管理、人才管理等均有深入的理解,能够及时根据客户需求和市场变化对公司战略和业务进行调整,为公司稳健、快速发展提供了有力保障。四、 公司主要财务数据公司合并资产负债表主要数据项目2020年12月2019年12月2018年12月资产总额6084.834867.864563.62负债总额2386.471909.181789.85股东权益合计3698.362958.692773.77公司合并利润表主要数据项目20
13、20年度2019年度2018年度营业收入20449.0516359.2415336.79营业利润4496.913597.533372.68利润总额3935.393148.312951.54净利润2951.542302.202125.11归属于母公司所有者的净利润2951.542302.202125.11五、 核心人员介绍1、蒋xx,中国国籍,无永久境外居留权,1971年出生,本科学历,中级会计师职称。2002年6月至2011年4月任xxx有限责任公司董事。2003年11月至2011年3月任xxx有限责任公司财务经理。2017年3月至今任公司董事、副总经理、财务总监。2、郑xx,中国国籍,197
14、8年出生,本科学历,中国注册会计师。2015年9月至今任xxx有限公司董事、2015年9月至今任xxx有限公司董事。2019年1月至今任公司独立董事。3、董xx,中国国籍,无永久境外居留权,1961年出生,本科学历,高级工程师。2002年11月至今任xxx总经理。2017年8月至今任公司独立董事。4、田xx,中国国籍,1977年出生,本科学历。2018年9月至今历任公司办公室主任,2017年8月至今任公司监事。5、董xx,中国国籍,无永久境外居留权,1958年出生,本科学历,高级经济师职称。1994年6月至2002年6月任xxx有限公司董事长;2002年6月至2011年4月任xxx有限责任公司
15、董事长;2016年11月至今任xxx有限公司董事、经理;2019年3月至今任公司董事。6、邵xx,中国国籍,无永久境外居留权,1970年出生,硕士研究生学历。2012年4月至今任xxx有限公司监事。2018年8月至今任公司独立董事。7、丁xx,中国国籍,1976年出生,本科学历。2003年5月至2011年9月任xxx有限责任公司执行董事、总经理;2003年11月至2011年3月任xxx有限责任公司执行董事、总经理;2004年4月至2011年9月任xxx有限责任公司执行董事、总经理。2018年3月起至今任公司董事长、总经理。8、陶xx,1957年出生,大专学历。1994年5月至2002年6月就职
16、于xxx有限公司;2002年6月至2011年4月任xxx有限责任公司董事。2018年3月至今任公司董事。六、 经营宗旨运用现代科学管理方法,保证公司在市场竞争中获得成功,使全体股东获得满意的投资回报并为国家和本地区的经济繁荣作出贡献。七、 公司发展规划(一)公司未来发展战略公司秉承“不断超越、追求完美、诚信为本、创新为魂”的经营理念,贯彻“安全、现代、可靠、稳定”的核心价值观,为客户提供高性能、高品质、高技术含量的产品和服务,致力于发展成为行业内领先的供应商。未来公司将通过持续的研发投入和市场营销网络的建设进一步巩固公司在相关领域的领先地位,扩大市场份额;另一方面公司将紧密契合市场需求和技术发
17、展方向进一步拓展公司产品类别,加大研发推广力度,进一步提升公司综合实力以及市场地位。(二)扩产计划经过多年的发展,公司在相关领域领域积累了丰富的生产经验和技术优势,随着公司业务规模逐年增长,产能瓶颈日益显现。因此,产能提升计划是实现公司整体发展战略的重要环节。公司将以全球行业持续发展及逐渐向中国转移为依托,提高公司生产能力和生产效率,满足不断增长的客户需求,巩固并扩大公司在行业中的竞争优势,提高市场占有率和公司影响力。在产品拓展方面,公司计划在扩宽现有产品应用领域的同时,不断丰富产品类型,持续提升产品质量和附加值,保持公司产品在行业中的竞争地位。(三)技术研发计划公司未来将继续加大技术开发和自
18、主创新力度,在现有技术研发资源的基础上完善技术中心功能,规范技术研究和产品开发流程,引进先进的设计、测试等软硬件设备,提高公司技术成果转化能力和产品开发效率,提升公司新产品开发能力和技术竞争实力,为公司的持续稳定发展提供源源不断的技术动力。公司将本着中长期规划和近期目标相结合、前瞻性技术研究和产品应用开发相结合的原则,以研发中心为平台,以市场为导向,进行技术开发和产品创新,健全和完善技术创新机制,从人、财、物和管理机制等方面确保公司的持续创新能力,努力实现公司新技术、新产品、新工艺的持续开发。(四)技术研发计划公司将以新建研发中心为契机,在对现有产品的技术和工艺进行持续改进、提高公司的研发设计
19、能力、满足客户对产品差异化需求的同时,顺应行业技术发展,不断研发新工艺、新技术,不断提升产品自动化程度,在充分满足下游领域对产品质量要求不断提高的同时,强化公司自主创新能力,巩固公司技术的行业先进地位,强化公司的综合竞争实力。积极实施知识产权保护自主创新、自主知识产权和自主品牌是公司今后持续发展的关键。自主知识产权是自主创新的保障,公司未来三年将重点关注专利的保护,依靠自主创新技术和自主知识产权,提高盈利水平。公司计划在未来三年内大量引进或培养技术研发、技术管理等专业人才,以培养技术骨干为重点建设内容,建立一支高、中、初级专业技术人才合理搭配的人才队伍,满足公司快速发展对人才的需要。公司将采用
20、各种形式吸引优秀的科技人员。包括:提高技术人才的待遇;通过与高校、科研机构联合,实行对口培训等形式,强化技术人员知识更新;积极拓宽人才引进渠道,实行就地取才、内部挖掘和面向社会广揽人才相结合。确保公司产品的高技术含量,充分满足客户的需求,使公司在激烈的市场竞争中立于不败之地。公司将加强与高等院校、研发机构的合作与交流,整合产、学、研资源优势,通过自主研发与合作开发并举的方式,持续提升公司技术研发水平,提升公司对重大项目的攻克能力,提高自身研发技术水平,进一步强化公司在行业内的影响力。(五)市场开发规划公司根据自身技术特点与销售经验,制定了如下市场开发规划:首先,公司将以现有客户为基础,在努力提
21、升产品质量的同时,以客户需求为导向,在各个方面深入了解客户需求,以求充分满足客户的差异化需求,从而不断增加现有客户订单;其次,公司将在稳定与现有客户合作关系的同时,凭借公司成熟的业务能力及优质的产品质量逐步向新的客户群体拓展,挖掘新的销售市场;最后,公司将不断完善营销网络建设,提升公司售后服务能力,从而提升公司整体服务水平,实现整体业务的协同及平衡发展。(六)人才发展规划人才是公司发展的核心资源,为了实现公司总体战略目标,公司将健全人力资源管理体系,制定科学的人力资源开发计划,进一步建立完善的培训、薪酬、绩效和激励机制,最大限度的发挥人才潜力,为公司的可持续发展提供人才保障。公司将立足于未来发
22、展需要,进一步加快人才引进。通过专业化的人力资源服务和评估机制,满足公司的发展需要。一方面,公司将根据不同部门职能,有针对性的招聘专业化人才:管理方面,公司将建立规范化的内部控制体系,根据需要招聘行业内专业的管理人才,提升公司整体管理水平;技术方面,公司将引进行业内优秀人才,提升公司的技术创新能力,增加公司核心技术储备,并加速成果转化,确保公司技术水平的领先地位。另一方面,公司将建立人才梯队,以培养管理和技术骨干为重点,有计划地吸纳各类专业人才进入公司,形成高、中、初级人才的塔式人才结构,为公司的长远发展储备力量。培训是企业人力资源整合的重要途径,未来公司将强化现有培训体系的建设,建立和完善培
23、训制度,针对不同岗位的员工制定科学的培训计划,并根据公司的发展要求及员工的发展意愿,制定员工的职业生涯规划。公司将采用内部交流课程、外聘专家授课及先进企业考察等多种培训方式提高员工技能。人才培训的强化将大幅提升员工的整体素质,使员工队伍进一步适应公司的快速发展步伐。公司将制定具有市场竞争力的薪酬结构,制定和实施有利于人才成长和潜力挖掘的激励政策。根据员工的服务年限及贡献,逐步提高员工待遇,激发员工的创造性和主动性,为员工提供广阔的发展空间,全力打造团结协作、拼搏进取、敬业爱岗、开拓创新的员工队伍,从而有效提高公司凝聚力和市场竞争力。第二章 项目背景分析一、 MEMS行业市场现状1、全球市场现状
24、根据YoleDeveloppement的统计和预测,全球MEMS行业市场规模将从2019年的115亿美元增长到2025年的177亿美元,2019-2025年复合增长率为7.45%。MEMS器件已经被广泛应用于消费电子、汽车、医疗、工业、通信、国防航天等多个领域。从2020年市场规模来看,消费电子、汽车和工业市场是MEMS行业最大的三个细分市场。从全球竞争格局的角度看,目前少数巨头企业占据了全球MEMS行业的主导地位,2020年前十大MEMS厂商市场占比达到了56.05%,市场集中度较高。2、国内市场现状受益于工业物联网、智能制造、人工智能等战略的实施,加之各级政府加速推动智慧城市建设、智能制造
25、、智慧医疗发展,MEMS市场具有较大的发展机遇。2020年中国MEMS市场保持快速增长,整体市场规模达到736.70亿元,同比增长23.24%,国内市场增速持续高于全球。预计2022年中国MEMS市场规模将突破1,000亿元,2020-2022年复合增长率为19.06%。2020年中国MEMS市场以国外厂商为主,中国厂商中歌尔股份有限公司、瑞声科技控股有限公司和武汉高德红外股份有限公司进入了前30大厂商行列,发达国家在MEMS芯片设计和制造领域技术先进,在产品性能和可靠性等方面优势更为明显。3、MEMS产品类型与市场结构MEMS传感器是采用微电子和微机械技术工艺制造出来的微型传感器,种类繁多,
26、是使用最广泛的MEMS产品。MEMS传感器通过微传感元件和传输单元,可将输入的信号转换,并导出另一种可监测信号。与传统工艺制造的传感器相比,它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化等特点。MEMS惯性传感器属于MEMS传感器的重要分支,主要包括陀螺仪、加速度计等,并可通过组合形成惯性组合传感器IMU。二、 行业机遇1、政策的大力支持将助推行业快速发展近年来,国家在政策层面出台了一系列产业鼓励政策,多层次、多方面鼓励包括MEMS传感器芯片在内的集成电路芯片产业的发展。2021年3月,十三届全国人大四次会议表决通过了关于国民经济和社会发展第十四个五年规划
27、和2035年远景目标纲要的决议,提出在事关国家安全和发展全局的基础核心领域,制定实施战略性科学计划和科学工程,实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目,其中集成电路领域提及微机电系统(MEMS)等特色工艺需取得突破。2021年1月,工信部印发基础电子元器件产业发展行动计划(2021-2023年)明确提出要面向智能终端、5G、工业互联网、数据中心、新能源汽车等重点市场,推动基础电子元器件产业实现突破,并增强关键材料、设备仪器等供应链保障能力。2020年8月,国务院印发新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策的通知,出具了一系列鼓励集成电路产业和软件产业发展的政策,大力支持符合条件的
28、集成电路企业和软件企业在境内外上市融资,加快境内上市审核流程,鼓励支持符合条件的企业在科创板、创业板上市融资。行业符合国家科技战略导向,是国家产业政策重点扶持的对象之一,具有重大战略意义。国家战略和产业政策的引导将使我国MEMS传感器行业迎来快速发展的良好机遇。2、突飞猛进的技术推动行业快速发展MEMS技术用于传感器制造可使传感器尺寸更小、精度更高并具备大量生产的潜力,MEMS技术和微电子技术在传感器领域的结合使MEMS传感器应运而生。20世纪90年代初,环境适应性强的MEMS传感器开始用于航天发射运载的健康管理,此后MEMS传感器用于小型化的惯性导航系统、微型智能传感和汽车工业的安全系统。进
29、入21世纪,MEMS传感器进入了消费电子领域,2007年三轴MEMS加速度计用于智能手机成为MEMS传感器发展的分水岭,新一代MEMS传感器成为移动网络智能终端的颠覆性技术,开启了移动智能网络的新发展。智能时代的开启要求MEMS传感器向低成本、多传感器集成、更高精度、远程监控和自适应传感器网络接口等方向发展,使MEMS传感器的传感部分和电子学架构得到了长足的发展。MEMS惯性传感器如MEMS加速度计、陀螺仪和惯性测量单元等是应用最多的智能传感器,MEMS惯性传感器具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、寿命长、启动时间短、性价比高、易于量产及维护成本低等诸多优点,随着电子电路、芯片制造、材料领域
30、等周边技术的快速进步,MEMS传感器产业将迎来跨越式发展的机遇,将被广泛应用于移动通信、5G、汽车、国防、工业控制、智能家电、通信工程、航空航天、现代农业、生物医学、智能交通、新型环保等诸多领域。3、下游需求增长带来广阔市场空间MEMS传感器作为信息获取和交互的关键器件,目前已在消费电子、汽车、医疗、工业、通信、国防和航空等领域广泛应用。但受欧美发达国家科技封锁,Honeywell等厂商限制高性能MEMS传感器产品的出口,国内MEMS技术发展然做了大量的研究工作,但高性能MEMS陀螺仪少有量产产品。由于MEMS陀这螺仪性价比高、体积小、抗冲击能力强、易于批量生产列装等特点,更加适合5G通信、工
31、业4.0、航空航天、自动驾驶等新领域的应用,广阔的市场空间为高端MEMS传感器企业创造了良好的发展机遇。三、 行业挑战1、国际巨头在全球市场具有先发优势目前,Honeywell、ADI等国际巨头具有先发优势。虽然国内MEMS行业近年来快速发展,无论在产业技术进步上,还是在产业规模扩张上都得到了快速提升,产业政策环境持续改善,但由于MEMS传感器产业在国内起步较晚,发展时间较短,尚未形成产业聚集效应,加之行业基础较为薄弱,在人才储备、技术积累、产业规模、工艺配套等方面有所滞后,与国外的领先企业相比仍存在较大差距。在MEMS行业面临全球范围内充分竞争的背景下,国内MEMS企业资本实力相对较弱,研发
32、实力与创新能力亟需进一步提升。2、行业人才竞争激烈MEMS传感器行业是典型的技术密集型行业,MEMS传感器设计对于人才的依赖远高于其他行业。经过多年的发展,国内MEMS传感器设计行业已积累一批人才,但与国际领先的企业相比,国内MEMS传感器设计行业中高端专业人才尤其是具有多年产业实践经验积累的专业人才较为紧缺,需继续加强MEMS传感器行业专业人才的培养,以满足行业快速发展对人才的需求。四、 集群发展优势工业坚持产业兴市、工业强市,打造千亿级产业、百亿级园区。实施产业链建设攻坚行动,高端化、智能化、绿色化改造提升有色、化工、煤炭、建材等传统产业,培育壮大新材料、新能源、节能环保、生物医药、先进制
33、造等战略性新兴产业,全面提升产业基础高级化和产业链现代化水平,全力打造特色新材料、循环化工、生物医药、煤炭储运交易转化四大基地和产业集群。“十四五”末,全市战略性新兴产业比重提高到20%以上,工业总产值突破1000亿元。实施工业园区提升工程,按照“突出特色、精准定位、优势互补、错位发展”的思路,做大做强“一区六园”,全面提升园区承载和服务能力,促进优势产业集群集约发展,力争刘川新材料产业园、平川陶瓷建材产业园升级为国家级经济技术开发区。五、 提质县城和小城镇建设实施县城扩容提质工程,完善基础设施和公共服务,发展壮大县域经济,培育形成一批功能互补、错位发展的县域产业集群,全面增强县域聚集发展能力
34、,努力建设农业强县、工业富县、生态大县、文旅名县。加强小城镇建设,结合区位条件和发展基础,发挥“十大名镇”带动示范作用,打造特色鲜明、功能完善、美丽宜居的中心镇、特色小镇50个。完善住房保障体系,加大棚户区、城中村和老旧小区改造力度,补齐保障性租赁住房短板,促进房地产市场平稳健康发展。深化户籍制度改革,加快农业转移人口市民化。“十四五”末,全市常住人口城镇化率达到58%以上。第三章 市场分析一、 MEMS行业概况MEMS即微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem),是利用大规模集成电路制造技术和微加工技术,把微传感器、微执行器、微结构、信号处理与控制电路、电源以
35、及通信接口等集成在一片或者多片芯片上的微型器件或系统。MEMS器件种类众多,主要分为MEMS传感器和MEMS执行器。MEMS传感器可以感知和测量物体的特定状态和变化,并按一定规律将被测量的状态和变化转变为电信号或者其它可用信号,MEMS执行器则将控制信号转变为微小机械运动或机械操作。经过40多年的发展,MEMS从实验室走向实用化,已广泛应用于消费电子、汽车、工业与通信、医疗健康、航空航天、国防等各个领域。基于MEMS技术的系统设备大大增强了人们与物理世界交互的能力,极大地改变了人们的生活方式。MEMS技术被誉为21世纪具有革命性的高新技术之一,其诞生和发展是需求牵引和技术推动的综合结果,亦是微
36、电子技术和微机械技术的巧妙结合。MEMS起源可追溯至20世纪50年代。硅的压阻效应被发现后,学者们开始了对硅传感器的研究。20世纪70年代末至90年代,安全气囊、制动压力、轮胎压力检测系统等汽车行业应用需求增长推动了MEMS行业发展的第一次浪潮,压力传感器和加速度计取得快速发展。1979年Roylance和Angell研制出压阻式微加速度计,1983年Honeywell用大型蚀刻硅片结构和背蚀刻膜片研制出压力传感器。20世纪90年代末至21世纪初,信息技术的兴起和微光学器件的需求推动了MEMS行业发展的第二次浪潮,MEMS惯性传感器与MEMS执行器取得共同发展。MEMS惯性传感器方面,1991
37、年,电容式微加速度计开始被研制,1998年美国Draper实验室研制出了较早的MEMS陀螺仪。MEMS执行器方面,1994年德州仪器以光学MEMS微镜为基础推岀投影仪,21世纪初MEMS喷墨打印头出现。2010年至今,产品应用场景的日益丰富推动了MEMS行业发展的第三次浪潮,如高性能的MEMS陀螺仪在工业仪器、航空、机器人等多方面得到应用。MEMS商业化将MEMS技术从最早的国防和汽车应用领域向航空、工业和消费电子等领域不断扩展。MEMS产业链一般可分为四个环节:芯片设计、晶圆制造、封装测试以及系统应用。MEMS行业主要有Fabless和IDM两种经营模式。采用Fabless模式的MEMS企业
38、主要负责MEMS产品的设计与销售,将生产、封装、测试等环节外包。采用IDM模式的国际企业,如博世、意法半导体、亚诺德半导体、霍尼韦尔等,经营范围覆盖了芯片设计、晶圆制造和封装测试等各环节。二、 MEMS传感器行业未来发展趋势1、MEMS行业发展需要更精准可靠的传感器各类智能设备作为信息获取和交互的关键器件,对传感器收集数据的丰富程度和精准程度要求越来越高。对于可以主动感知、自主决策的无人系统,准确的环境感知能力和高精度定姿定位能力至关重要。MEMS传感器精度提升有助于将应用场景扩展至高性能领域。同时,MEMS惯性传感器的应用范围越来越广泛,行业内公司需要采用新技术、新工艺使MEMS惯性传感器在
39、复杂的环境中保持精准可靠。2、MEMS传感器微型化、集成化的发展趋势随着MEMS加工工艺的进步,以及CMOS工艺和MEMS工艺的集成,MEMS传感器可以在更小面积的芯片上集成更强大的运算与存储能力,更好地满足系统应用对低成本、小体积、高性能的全面要求。同时,先进的封装技术,如多芯片模块可以将多个芯片组合封装,特别是3D堆叠封装技术,代表着MEMS产品不断向微型化和高集成化的发展趋势迈进,预示着其可在有限的体积内集成更多的组件,实现更复杂更强大的功能。3、多传感器融合与协同多传感器融合技术有助于增加可获得的数据数量,显著提高系统的冗余度和容错性,从而保证决策的快速性和正确性。随着设备智能化程度的
40、提升,单个设备中搭载的传感器数量不断增加,多传感器的融合和协同提升了信号识别与收集效果。自动驾驶的安全性需要多传感器的冗余支持,也需要通过多传感器融合提升传感器组合的性能和容错率。在智能化加速和万物互联的时代,多传感器融合技术未来将进一步广泛应用于复杂工业过程控制、机器人、智慧交通、海洋监视和管理、智慧农业、遥感、医疗诊断等诸多领域,成为传感器产业未来主要发展趋势之一。4、应用场景多元化,行业规模不断扩大MEMS传感器是智能设备重要的基础硬件之一,已被广泛应用到消费电子、医疗、汽车、通信、工业、国防航空等各个领域,新的应用场景亦层出不穷。随着传感、5G通信连接、计算技术的快速进步和联网节点的不
41、断增长,对于智能传感器数量和智能化程度的要求将进一步提升。未来,工业物联网、车联网、智能城市、智能家居等新产业领域都将成为MEMS传感器行业广阔的应用空间,尤其是自动驾驶汽车需要多种高精度、高可靠性的传感器,将创造巨大的行业空间,引领MEMS传感器的下一次应用浪潮。5、国产化成为未来趋势随着国际政治和经济环境的不确定性因素增多,芯片国产化需求变得更为迫切,下游的系统厂商越来越主动接受国内传感器及芯片供应商。新冠疫情发生后,国外供货受到较大影响,供应链多元化的重要性更为突出,进一步为国产芯片的发展带来了机遇。三、 MEMS惯性传感器细分行业发展情况及市场规模1、MEMS陀螺仪最早的陀螺仪基于牛顿
42、经典力学原理,利用高速旋转的陀螺转子来测量计算运动载体的旋转角速率。经历一百多年的漫长发展,人们又研制出了多种基于不同测量原理具有不同测量精度的陀螺仪。按不同测量原理和发明先后,惯性技术发展通常分为四代,MEMS陀螺仪是第三代陀螺仪的代表。第一代,基于牛顿经典力学原理。典型代表为静电陀螺以及动力调谐陀螺,其特点是种类多、精度高、体积质量大、系统组成结构复杂、性能受机械结构复杂性和极限精度制约、产品制造维护成本昂贵。第二代,基于萨格奈克效应。典型代表是激光陀螺和光纤陀螺,其特点是反应时间短、动态范围大、可靠性高、环境适应性强、易维护、寿命长。光学陀螺技术较为成熟,精度高,随着产品迭代,光学陀螺及
43、其系统应用从战术级应用逐步拓展到导航级应用,在陆、海、空、天等多个领域中得到批量应用,但由于其成本高、体积大,应用领域受到一定限制。第三代,基于哥氏振动效应和微纳加工技术。典型代表是半球谐振陀螺和MEMS陀螺。半球谐振陀螺是哥式振动陀螺仪中的一种高精度陀螺仪,正逐步在空间、航空、航海等领域开展应用,但受限于结构及制造技术,市场上可规模化生产的企业较少。MEMS陀螺仪具有体积小、重量轻、环境适应性强、价格低、易于大批量生产等特点,率先在汽车和消费电子领域得到了大量应用。随着性能的进一步提高,MEMS陀螺仪应用也被拓展到了工业、航空航天等领域,使得惯性系统应用领域大为扩展。第四代,基于现代量子力学
44、技术。典型代表为核磁共振陀螺、原子干涉陀螺。其目标是实现高精度、高可靠、小型化和更广泛应用领域的导航系统,目前仍处于早期研究阶段。MEMS陀螺仪具有小型化、高集成、低成本的优势,解决了第一、二代陀螺仪体积质量大、成本高的不足,并随着精度和稳定性的持续提升,在陀螺仪市场中占据了重要的位置。2、MEMS加速度计MEMS加速度计是一种能够测量物体线加速度的器件,通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。加速度计的理论基础是牛顿第二定律,传感器在加速过程中,可通过对质量块所受惯性力的测量计算出加速度值。如果初速度已知,就可以通过加速度对时间积分得到线速度,再次通过线速度对时间积分可
45、计算出直线位移。按工作原理划分,MEMS加速度计可以分为以下类型:电容式、压电式、热感式、谐振式等。其中,电容式MEMS加速度计是目前应用最多的类型。电容式MEMS加速度计具有检测精度高、受温度影响小、功耗低、宽动态范围、以及可以测量静态加速度等优点,被广泛应用于消费电子、汽车、工业、医疗、通信、国防航天等各个领域。3、MEMS惯性系统从技术层次来看,惯性技术领域可以分为惯性器件与惯性系统两个层级,惯性器件主要包括测量角速率的陀螺仪和测量线加速度的加速度计;惯性系统是以惯性器件为核心,利用集成技术实现的惯性测量、惯性导航以及惯性稳控系统,其中惯性导航应用领域最为广泛。目前,MEMS惯性系统已由
46、发展初期的消费、汽车领域扩展到工业、航空航天等高端应用领域。(1)惯性导航惯性导航系统的核心器件是陀螺仪和加速度计。通常情况下,每套惯性系统包含三轴陀螺仪和三轴加速度计,分别测量三个自由度的角速率和线加速度;通过对角速率和线加速度按时间积分以及叠加运算,可以动态确定自身位置变化,从而确定自身移动轨迹以实现导航功能。惯性导航的工作原理如下图所示:惯性导航不借助外源信息,也不向外发送任何信号,因而不用借助其他设备,可免受外界干扰影响。除独立使用外,惯性导航还可以与卫星导航结合使用,形成组合导航系统,具备以下主要优势:一方面,在开放的外界环境中使用卫星定位导航确定绝对位置,可利用惯性导航提高位置更新
47、速率;另一方面,在高架桥、山间隧道等卫星信号较弱甚至消失的场合,设备可自动切换至惯性导航来提供定位信息以继续导航。(2)惯性测量惯性测量系统是利用陀螺仪、加速度计等惯性敏感元件和电子计算机测量载体相对于地面运动的角速率和加速度,以确定载体的位置和地球重力场参数的组合系统。目前已被应用于石油测斜、城市测绘、地质监测、寻北仪表等领域。例如,陀螺寻北仪通常采用陀螺仪和加速度计的组合方案,利用陀螺仪测量地球旋转角速率的水平分量以获得载体的北向信息,利用加速度计测量陀螺的姿态角,对陀螺信号进行补偿。通过多位置法消除陀螺仪和加速度计的零偏影响,经过计算得到陀螺仪转轴与正北方向的夹角。(3)惯性稳控惯性稳控是通过连续监测系统姿态与位置变化,利用伺服机构动态调整系统姿态,使被稳定对象与设定目标保持相对稳定的装置。惯性稳控利用陀螺仪敏感框架的角速率信号,利用控制算法进行伺服结构的控制,保持在外部干扰情况下平台的稳定,提高平台设备工作的性能。惯性稳控因其隔离载体干扰的能力,在各类运动平台得到了广泛的应用。常见的惯性稳控包括动中通天线,光电吊舱,摄像平台等。随着MEMS陀螺仪性能的不断提高,MEMS陀螺仪在惯性稳控系统中
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