国外厂商垄断90%市场，器械供应链危机下，这家江苏MEMS厂商凭什么突围？

“过去，我们错过了芯片，如今，不能再错过MEMS了。”

谈及微机电系统（MEMS）的发展，知芯传感创始人熊宇欣回答得直接坦率。

在我国《“十四五”国家信息化规划》中列举了一批关系国计民生的科技前沿领域攻关技术，MEMS就被明确纳入其中。

MEMS是一种利用硅基半导体制造工艺制造微型机械电子系统的技术。MEMS压力传感器是采用MEMS技术制造的传感器，相较于传统传感器，具有微型化、集成化、智能化等优势。其在医健领域应用广泛，可用于呼吸器械（呼吸机、制氧机等）、诊断器械（心电图机、血糖检测仪等）、多参数监护仪、心脏起搏器、可穿戴设备等。

纵观MEMS发展历程，该技术的应用起步于20世纪80年代，我国MEMS芯片的研究起步于20世纪90年代，虽然并不比国外晚很多，但由于历史原因造成的条块分割、力量分散，投入严重不足等问题，我国MEMS芯片供给并不充裕。

尽管我国已是MEMS市场的第一大国，但MEMS产品的国产化率并不高，尤其在高端产品中90%均来自欧美企业。根据《中国传感器发展蓝皮书》披露，国内中高端传感器进口占比达80%，传感器芯片进口更达90%，国产化缺口巨大。而全球MEMS龙头厂商排名在过去的十多年中基本没有发生太大的变化，基本由博世、博通、Qorvo、意法半导体、高通等国外企业把持。

2010年前后，熊宇欣偶然接触到MEMS。与如今大干快上的火热行业景象不同，当时的国产中高端MEMS尚属空白。虽然经过近20年的发展，但众多掣肘仍让国产中高端MEMS“心有余而力不足”。于是此后近十年，他扎根MEMS行业，静静蓄力，直到2019年，创立了苏州知芯传感技术有限公司。

知芯传感创始人 熊宇欣

供应链危机下，

国产芯片“英雄突围”

随着消费电子、汽车电子、工业和医疗等领域的快速发展，市场对MEMS产品的需求变得十分迫切。

在医疗领域，MEMS元件可以帮助医疗器械实现小型化、智能化、精准化，因此成为器械“新标配”。在疫情期间供不应求的呼吸机、制氧机、血氧仪等器械，甚至我们手上的可穿戴手环，都会用到MEMS压力传感器。此外，MEMS微差压压力传感器在医疗领域的洁净室和暖通空调压差控制方面也至关重要。

而如前文所述，目前我国中高端MEMS芯片90%以上为进口，此前疫情对全球供应链的冲击，也加剧了芯片市场的供需失衡，导致众多器械厂商无芯可用，甚至被迫停摆。2021年4月，飞利浦医疗就曾发出警告，因为全球芯片短缺，他们短期内将不得不停止生产用于治疗心脏骤停的设备。器械巨头尚且如此，更别说其他中小医疗设备制造商。

然而危机或许就是最好的机会。疫情冲击、外部封锁、芯片断供、国产替代……多重因素的震荡交叠，为国产医用MEMS芯片的发展腾挪出巨大的市场空间。

熊宇欣以呼吸机里的微差压MEMS压力传感器为例，MEMS压力传感器作为呼吸机里的核心基件，相较售价数千上万元的整机而言，成本只占几十元。用惯了国外芯片的厂商很难改变使用习惯。然而突如其来的疫情导致国外芯片断供，让无数国内厂商不得不紧急寻找国内供应链。如此，像知芯传感这样的国产芯片才在危机中迎来了“大展身手”的宝贵机会。

成立于2019年的知芯传感，致力于在中高端MEMS器件领域实现国产化替代，成为行业领先的MEMS解决方案提供商。公司聚焦“MEMS压力传感器”和“MEMS微镜”两大方向，掌握MEMS芯片设计、晶圆加工、封装测试、模组集成等核心技术，贯通MEMS芯片全产业链。拥有超过40余项自主知识产权，业务覆盖汽车、工业、医疗、家电和消费电子等领域。

公司核心团队汇聚了海归博士、技术专家和产业精英，在MEMS领域沉积多年。创始人熊宇欣，西北大学化学工程学士、南京大学工商管理硕士，曾先后在中石化、专业设计公司任职，擅长高新技术产品与系统的营销。

董事长陈巧，MEMS传感器件专家，法国国家科研中心Femto-st 微机电系统博士。拥有十余年MEMS微镜设计经验，成功开发了MEMS-OCT和MEMS-FTS，并引领团队实现了全球首款内窥OCT扫描微镜的量产。同时，他还是国家重大科学仪器专项——垂直大位移微镜项目的核心成员，成功研发并实现了微型光谱仪的产业化。此外，他还曾为华为公司完成了全球预研OXC微镜项目。

MEMS的设计需要贯穿上下游产业链，鉴于其研发难度高、周期长，且涉及多学科交叉融合，因此需要高密集的跨学科人才支撑。经过多年发展，知芯传感已成功组建起一支约60人的专业团队，其中研发人员占比超过一半。

掌握设计、工艺制造、集成封装等核心技术，打通MEMS全产业链

知芯传感聚焦“MEMS压力传感器”和“MEMS微镜”两大方向，现有二十多款产品在售。

其中，ZP9541SD微差压传感器是知芯传感的MEMS压力传感器系列的明星产品。这是一款超小型、集成式、微差压高精度半导体压力传感器，其独特的压力量程可定制压差设计，能够实现精准的压力测试。

其采用符合JEDC标准的SOIC-16封装形式，配备垂直双气嘴和倒钩设计，为用户后续的安装和使用提供了极大的便利。在性能、价格和产能方面，ZP9541SD完全可以替代美国同类产品。现已广泛应用于制氧机、呼吸机、CPAP等呼吸系统、医疗病床、吸乳器、医疗机构洁净间等多种设备与场景。

ZP9541SD及其相关参数

“传统大型医疗器械优势明显，精度高，但价格昂贵，普及难度较大，且通常一台设备仅能实现单一功能。然而借助MEMS技术的微小体积优势，能够深入接触测量目标，在达到一定精度的同时降低成本。并且MEMS技术还有助于整合多重功能，为医疗领域带来更为便捷高效的解决方案。”熊宇欣介绍道。

MEMS微镜是知芯传感的另一拳头产品。MEMS微镜也叫做MEMS微振镜，是一种基于MEMS技术制造的微小可驱动反射镜。相比传统的光学扫描镜，其具有重量轻、体积小、易于大批量生产和生产成本低等优点，在光学、机械性能和功耗方面表现突出。目前知芯传感正携手医美领域的合作伙伴，共同探索MEMS微镜在医美整容、骨科康复等场景的扫描与实时高精度建模应用。

熊宇欣告诉动脉网，目前国产医用MEMS最大的问题在于缺乏产业链整合。长期以来，国内MEMS产业处于起步阶段，厂家规模较小，产品层次结构偏低，相关工艺开发技术也不够成熟全面。对比国外的巨头厂商及产业生态，国内MEMS产业的设计、制造和封装测试环节较为分散，缺乏均衡性，未能形成完备的产业链体系与工艺技术体系。

“虽然我们公司成立时间不长，但是我们整个项目的筹备阶段其实是经历了较长时间的论证，凭借多年的行业经验，我们研发的时候会考虑到芯片的可靠性、可加工性、可量产性等多方面。”

熊宇欣进一步补充道，知芯传感现已掌握MEMS芯片设计、工艺制造、集成封装的自主核心技术，具有MEMS产品化的深厚技术储备。是业内为数不多贯穿MEMS全产业链的企业。公司不仅申请了多项发明专利，还积累有多种MEMS器件的量产经验，部分高端产品已实现量产。

商业化进程顺利，

期待携手更多器械厂商

不同的医疗器械对于MEMS压力传感器芯片有不同的诉求，单一芯片通常难以满足所有医疗器械，这就要求芯片厂商和器械厂商联动设计定制化制造。

熊宇欣指出，国产医用MEMS压力传感器的普遍困境在于下游的多元化应用。产品迭代在于迅速得到客户的真实使用反馈，然而国外供应商凭借着先发优势掌控着市场渠道，使得国产厂商难以获得“实战”机会，更别说在应用中不断优化和迭代产品。

知芯传感出席2023中国半导体材料产业发展（德州）峰会，并与华科半导体正式签约

“目前我们公司规模相对较小，资源有限，难以同时推进大量产品的研发和生产。所以我们会挑选一些有技术含量，且在国内外市场较为紧缺的产品作为突破口。”他认为，国产芯片想要打开医疗器械市场，核心在于性能指标能否媲美甚至超越国外产品，以及在实际应用中是否真正满足客户诉求。

商业化方面，知芯传感的汽车芯片不仅畅销西南、华南等地，还远销中东、东南亚。医疗领域的业务重心仍在国内，公司一方面围绕器械客户的诉求，进行个性化芯片定制；一方面也提供设计、代工等服务。据悉，公司去年仅在医疗方面就售出了约3000万颗MEMS芯片。随着其他医疗芯片及MEMS微镜的研发与商业化，公司今年将在医用MEMS芯片市场阔步前进。

谈及未来，熊宇欣诚挚地呼吁：“我们热切期盼今年能与更多的医疗器械企业携手合作，也希望大家能给国产芯片更多的机会与信任。虽然芯片是整机里的零部件，但它却是推动医疗器械实现国产替代不可或缺的关键一环。”

作者手札

说来也巧，就在前不久，笔者有幸聆听了产业观察家林雪萍老师关于“卡脖子”现象的分享。而在本次与知芯传感熊总的访谈中，我惊奇地发现两者所探讨的内容有着微妙的共鸣。借此机会，笔者希望能与大家分享并探讨这些观点，也期待与各位读者朋友共同交流，深入探索这一话题。

很多时候我们都觉得卡脖子是一个技术问题，但林雪萍老师认为，“卡脖子”的本质其实是系统失灵，并将“卡脖子”归纳为造不出、卖不出、嵌不进三种情况。

造不出，就是无法逾越从0到1从无到有的过程，这是纯粹的刚性制约，也是我们通常理解的“卡脖子”。

卖不出，则是经济上不划算，比如初期良品率不高、磨合成本极高等。例如MEMS 制造商需要针对每个单独的器械采取不同的工艺策略，在实际生产过程中往往需要同时对多个产品同时进行工艺研发。国外中高端MEMS厂商凭借着先发优势，在技术、制造、销售渠道上步步为营，马太效应明显。

嵌不进，则是现有的产业链已经形成坚固的利益共同体，不会轻易换供应商，新企业难以入局这套供应链。比如，前文熊总提到他们的ZP9541SD 系列在性能方面已经可以对标国外大厂产品，但由于产业链上的企业大多已经有固定的供应商、用户习惯难以撼动，他们只能作为第二梯队的供应商，难以跻身成为第一选择。窥一隅而见全貌，笔者认为知芯传感面临的问题也是众多国产中高端MEMS芯片企业，包括其他行业企业面临的共同问题。

而技术攻坚必须得有用户参与，用户参与就像技术攻坚的阶梯。说白了，就是要有人愿意用国产中高端MEMS芯片。这样，国产厂商才有机会根据反馈迭代产品，最终交出漂亮的答卷。一旦这个阶梯消失，整件事就难以完成。

九层之台，起于累土；千里之行，始于足下。中国医疗器械要加速国产替代，冲击全球创新高地，还得从“芯”做起。

文|李汶芸

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