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华泰证券:未来MEMS在人形机器人中的应用将进一步拓宽

发布日期:2024-02-20 15:25    点击次数:197

  华泰证券12月28日研报指出,MEMS基于微细加工技术和半导体工艺,将微传感器、微执行器和电子线路、微能源相结合,可实现微观尺度的传感和控制。其常用材料为硅基材料,在特殊应用场景下会采用聚合物基材料。MEMS产品的优点包括微型高效、功能集成化、可批量生产等,缺点是新产品研发流程长、封装难度高。目前MEMS已广泛应用于消费电子、汽车工业、生物医疗等领域,在人形机器人领域中,MEMS麦克风、IMU和阵列式触觉传感器已获得应用。我们认为,人形机器人对微型化、集成化和轻量化要求较高,与MEMS工艺的特点相契合,未来MEMS在人形机器人中的应用将进一步拓宽。

  全文如下

  华泰 | 机械:人形机器人再探讨——MEMS工艺

  MEMS基于微细加工技术和半导体工艺,将微传感器、微执行器和电子线路、微能源相结合,可实现微观尺度的传感和控制。其常用材料为硅基材料,在特殊应用场景下会采用聚合物基材料。MEMS产品的优点包括微型高效、功能集成化、可批量生产等,缺点是新产品研发流程长、封装难度高。目前MEMS已广泛应用于消费电子、汽车工业、生物医疗等领域,在人形机器人领域中,MEMS麦克风、IMU和阵列式触觉传感器已获得应用。我们认为,人形机器人对微型化、集成化和轻量化要求较高,与MEMS工艺的特点相契合,未来MEMS在人形机器人中的应用将进一步拓宽。

  核心观点

  MEMS基于微型机械加工和半导体工艺,常用材料为硅基和聚合物基材料

  MEMS(Micro-electro-mechanical systems)是将微传感器、微执行器和电子线路、微能源等相组合的微机电系统。MEMS的生产基于微型机械加工工艺和半导体工艺,包括硅平面加工和体加工工艺、LIGA工艺、切割封装技术等。MEMS产品的尺寸通常在几微米到几毫米不等,不同于传统芯片,MEMS涉及更加复杂的微型物理机械结构,以实现传感或控制功能。目前MEMS常用材料为硅基材料,在对生物兼容性、光学透明度和延展性要求较高的领域,也会采用聚酰亚胺、液晶聚合物等聚合物基材料。

  MEMS产品优点为高效率/高集成/大批量,缺点为新品研发久/封装难度高

  MEMS产品的优点包括微型高效、功能集成化、生产批量化。1)微型高效:MEMS产品具有体积小、精度高、重量轻、惯性小、谐振频率高、响应时间短等优点;2)功能集成化:MEMS工艺能够以阵列的形式,将不同功能、不同敏感程度的多个传感器或执行器集成为多功能的复杂微系统;3)可批量生产:通过微加工工艺可在晶圆上一次性制成大量相同的器件,有效降低制造成本。MEMS的缺点是针对每一种新产品需重新设计新工艺,研发流程较长,涉及微观力学、化学、材料学等多学科综合知识;产品多样性和要求差异性导致封装和测试成本高。

  在3C/汽车/生物医疗中应用广泛,符合人形机器人阵列式触觉传感器要求

  MEMS已在消费电子、汽车工业、生物医疗等众多领域应用,符合人形机器人阵列式触觉传感器要求。在消费电子领域,MEMS射频组件、加速度计、陀螺仪等器件被用于通信和运动检测;在汽车领域,MEMS传感器被应用于安全气囊、ESP系统和轮胎压力检测;在生物医疗领域,各类生物医疗传感器和微型生物化学分析装置被应用于生理信号监测和生化项目分析;在人形机器人领域,已实现MEMS麦克风、IMU和阵列式触觉传感器的应用。我们认为,人形机器人对微型化、集成化和轻量化要求较高,与MEMS的特点相契合,未来MEMS在人形机器人中的应用将进一步拓宽。

  风险提示:人形机器人量产不及预期、MEMS应用进度不及预期、MEMS工艺进步不及预期等。



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