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중소기업 기술로드맵 조회결과

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정밀·마이크로기계

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미세전자기계 시스템
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

미세전자기계 시스템 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 미세전자기계 시스템은 사물의 데이터를 검출하는 센서와 엑츄에이터, 그리고 미세 구조물등을 LSI 칩위에 형성한 시스템으로서, 데이터 입력·출력 혹은 통신 등의 복합 기능을 보유하고 있는 고부가가치를 창출하는 분야이며, 반도체 기술을 활용하여 초소형 센서 및 엑츄에이터 등을 제작하는 공통 플랫폼 기술
  • 미세전자기계 시스템은 초미세 센서, 초소형 엑츄에이터, 초미세 구조로 구성된 시스템으로서 스마트 제조 생산 공정 모니터링, 제품 생산 이력 관리, 압력, 온도, 진동, 환경, 생체 등 다양한 산업 분야에 적용되고 있음
나. 주요 제품

[ 미세전자기계 시스템 분야 핵심요소기술 범위 ]

주요제품 분류표
분류핵심요소기술기술요구사항세부기술
감지形
(Sensing)
미세전자기계
시스템 기술
고감도 가스센싱 MEMS 기술 최소감지농도 (ppb) 고감도 MEMS 가스센서 개발
초정밀 변위/변형 감지 기술 최대감도 (%/μm) 응용 맞춤형 물리 센서 기술 개발
저조도 고감도 센서 소자 기술 응용분야別 특정파장 민감도(%) 응용 맞춤형 저조도 고해상도 광센서 개발
고충격 가속도계 소자 기술 최대 충격감지 가속도(g) 민수 군수용 상용 고충격 가속도계 개발
환자맞춤 항암제 선별용 AI기반 알고리즘개발을 위한
빅데이터 추출 센서 기술
환자 암세포 약물반응 검사지표 다중화 AI 기반 개인맞춤형 화학 및 면역요법
항암치료용 암정복 알고리즘 개발
구동形
(Actuating)
미세전자기계
시스템 기술
넓은 화각(FOV) 구현 마이크로 스캐너 소자 기술 최대화각(°) 의료용 및 라이다(LiDAR)용 레이저 스캐너 개발
고신뢰성 MEMS 스위치 기술 동작수명(회) 고신뢰성 relay 및 RF MEMS 소자 개발
에너지 하베스팅 기술 단위면적당 peak 출력 (mW/cm3) 고출력 에너지 하베스터 설계 및 제작 기술 개발

[ 공급망 관점 미세전자기계 시스템 핵심요소기술 ]

주요제품 분류표
분류공급망 관점세부기술최종목표
감지形
(Sensing)
미세전자기계
시스템 기술
안전 고감도 가스센싱이 가능한 초미세 구조체 제작 및 가스 농도 등
화학적 정보를 수집 분석하는 반도체 칩과 융합된 MEMS 기술
고감도 MEMS 가스센서 개발
계측 거리, 위치 등 변위/변형을 감지할 수 있는 초정밀 감지 기술,
최대 감도를 증가시키는 MEMS 기술
응용 맞춤형 물리 센서 기술 개발
조명 광학계의 특정 파장별 민감도를 측정할 수 있는 MEMS 조도 소자로서
공간 구조물에 활용이 가능
응용 맞춤형 저조도 고해상도 광센서 개발
국방 고충격 가속도계 소자 기술은 미사일 등 국방 제품의 초정밀 제어를 위해
활용이 예상되며, 초소형 진동자 등을 포함하는 시스템
민수 군수용 상용 고충격 가속도계 개발
헬스케어 환자맞춤 항암제 선별용 AI기반 알고리즘개발을 위한
빅데이터 추출 센서 기술로서, 환자 암세포 약물반응 검사 지표 확보를 위한
MEMS 시스템 확보가 중요
AI 기반 개인맞춤형 화학 및 면역요법 항암치료용
암정복 알고리즘 개발
구동形
(Actuating)
미세전자기계
시스템 기술
자율주행 넓은 화각(FOV) 구현 마이크로 스캐너 소자 기술로서
장애물 검출을 위한 초고속 영상 처리를 위한 MEMS 시스템
의료용 및 라이다(LiDAR) 용 레이저 스캐너 개발
통신 고신뢰성 MEMS 스위치 기술, RF 소자 기술은 통신 제품 개발을 위해
중요한 기술로서, MEMS 기술로서 구현 가능
고신뢰성 relay 및 RF MEMS 소자 개발
에너지 압전, 진동 등 하베스팅 에너지 축적, 활용은 IoT 부품에 필요하며,
실시간 모니터링 시스템에 적용 가능
고출력 에너지 하베스터 설계 및 제작 기술 개발
3. 시장현황 및 전망분석
가. 세계시장

전 세계 미세전자기계 시스템(MEMS) 및 센서 시장은 2016년 380억 불 규모에서 2021년 660억 불 규모로 연평균 12%(CAGR) 성장할 것으로 예상(Yole, 2017)

[ 미세전자기계 시스템 및 센서 세계 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

세계 섬유산업 수요 전망
구분'16'17'18'19'20'21CAGR
세계시장 38,000 42,560 47,667 53,387 59,794 66,969 12

* 출처 : Status of the MEMS Industry 2017, June 2017, Yole Developpemnet

나. 국내시장

MEMS 소자에 대한 국내시장의 수요는 매우 크나 시장수요의 대부분을 수입제품에 의존

[ 미세전자기계 시스템 및 센서 국내 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 억원, %)

세계 섬유산업 수요 전망
구분'16'17'18'19'20'21CAGR(%)
국내시장 647 768 912 1,083 1,286 1,527 18.73

* 출처 : World Nano Materials (2013.03, The Freedonia Group), Global Markets and Technology for sensors (2013, BCC Research), New MEMS Opportunities in cell phones and tablets - MEMS Trend (2012, Yole Development), Energy Harevsting & Storage for Electornic Devices 2011-2021 (2013, IDTechEx), 센서의 진화를 견인하는 미래 신소재 첨단 세라믹의 성장전략 (2014.04, 산업연구원), 센서산업과 주요 유망센서 시장 및 기술동향(2015.05, 한국전자통신연구원), 사물인터넷의 첨병 센서산업 (2014, 유진투자증권), 에너지 하베스팅의 기술 및 시장동향 (2014.08, 연구개발특구진흥재단), 나노기술 상용화 현황 진단과 혁신과제 (2014.01, 한국과학기술기획평가원), 나노 융합 2020 신산업 발전전략 (2011, 지식경제부) 등의 자료를 참고하여 전망치추정

4.기술분석
가. 기술동향 분석

(1) 세계동향

  • Bosch의 주력 시장은 자동차용 MEMS 시장으로 전체 매출에서 74%를 차지. 그러나 최근에는 스마트기기용 MEMS 시장의 성장이 매출 상승을 주도. 삼성전자의 스마트폰과 태블릿에 들어가는 압력센서를 Bosch에서 공급
  • Bosch의 자회사인 Bosch Sensortec은 중국의 스마트폰 제조사들을 대상으로 MEMS 센서 판매를 확대
  • STMicroelectronics는 소비자 가전 분야에서 강세를 보였으나, 2012년 이후 Bosch와 Texas Instruments와 비교하여 상대적으로 성장세가 둔화. 이는 기존 스마트 기기 시장의 성장세가 둔화되었기 때문

전력변환장치 세계동향 [ 2016 Top MEMS manufactureres ]

(2) 국내동향

  • 마이크로프랜드는 국내 유일의 MEMS 프로브카드 제조기업이며, 과점형태를 띄고 있는 전세계 메모리 프로브카드 시장에서 글로벌 4위의 지위를 확보
  • 스탠딩에그는 2013년 설립. 미세전자기계 시스템(MEMS) 모션센서 솔루션을 개발. MEMS 모션센서 솔루션은 유럽의 Bosch와 STMicroelectronics, 미국 Invensense가 장악한 시장으로 국내에서 유일하게 이 기술의 상용화를 시도 중
  • 티엘아이는 반도체 설계업체로서 국내 최초로 MEMS를 이용한 2X2mm2 패키지 3축 가속도 센서 개발에 성공
5.핵심요소기술 선정

확정된 요소기술을 대상으로 중소기업에 적합한 핵심요소기술 선정

[ 미세전자기계 시스템 분야 핵심요소기술 선정 ]

핵심기술 선정결과
분류요소기술
감지形 (Sensing)
미세전자기계 시스템 기술
고감도 가스센싱 MEMS 기술
초정밀 변위/변형 감지 기술
저조도 고감도 센서 소자기술
고충격 가속도계 소자기술
환자맞춤 항암제 선별용 AI 기반 알고리즘개발을 위한 빅데이터 추출 센서 기술
구동形 (Actuating)
미세전자기계 시스템 기술
넓은 화각(FOV) 구현 마이크로스캐너 소자기술
고신뢰성 MEMS 스위치 기술
에너지 하베스팅 기술