消费应用将成为MEMS首要市场 封装技术亟须完善

2009年07月28日 17:07    嵌入式公社
关键词: MEMS , 封装 , 亟须 , 技术 , 消费
  从2007年到2012年,MEMS市场的年复合增长率将达到14%。为了满足市场需求,MEMS企业和Foundry(晶圆代工厂)都在提高生产制造水平,扩大自己的产能。而MEMS的制造也将从现在的5英寸和6英寸线向8英寸线转移。意法半导体开始应用其8英寸制造设施,欧姆龙、飞思卡尔等企业开始购买或建立8英寸MEMS生产线。

  MEMS(微机电系统)产品以前多被应用到国防工业和汽车上,但在去年它被成功应用到游戏机Wii上,而引起市场的广泛关注。市场调研公司Yole预测,2008年,MEMS全球市场将达到78亿美元,到2012年达到140亿美元。而到2012年,消费应用将成为MEMS的第一大市场,为了迎合该市场的需求,MEMS要克服制造、封装和低功耗等多个挑战。在这一市场上,国内企业也正努力营造产业环境,开始在市场上展现他们的高性价比特色,参与到市场的竞争中。

  消费应用将成首要市场

  去年,Wii游戏机引入MEMS,为MEMS在消费ic37上的发展开创了一个里程碑。而市场调研公司Yole预测,在2008年,MEMS在消费类ic37上的用量将增长30%,销售额将增长9%。预计到2012年,消费电子应用的销售额将占MEMS总市场的40%,而市场的主要增长动力来自喷墨打印头、惯性MEMS、微显示及一些新兴应用。与消费ic37相比,虽然过去汽车电子一直是MEMS增长的主要推动力,但在2008年到2012年期间,MEMS汽车ic37的年复合增长率仅为5%。

  意法半导体MEMS产品事业部总经理Benedetto Vigna向《中国电子报》记者表示,他们看好手机、无线游戏控制器、鼠标、位置服务的辅助导航(LBS)、计步器、天气预报和高度计、数码相机/摄像机防抖功能等MEMS应用领域,同时还关注无线传感器网络等MEMS新兴应用市场的研发动向,这些应用包括各种MEMS技术。而记者了解到,在加速度传感器市场获得成功的意法半导体正在着力开发陀螺仪压力传感器及硅麦克风等一系列MEMS产品,其中一些产品今年下半年将会推向市场。

  我国大陆企业苏州敏芯微电子技术有限公司总经理李刚则向《中国电子报》记者特别提到两类产品的动向,即MEMS硅麦克风已大规模进入主流手机厂商,迅速取代传统的驻极体麦克风市场。与此同时,MEMS硅振荡器也已开始逐步进入消费类市场,取代传统的石英晶振。苏州敏芯主要设计MEMS硅麦克风产品,这是一类被市场看好的新产品。

  与此同时,大陆企业北京青鸟元芯微系统科技有限责任公司总经理张威表示,他们非常看好压力传感器在消费ic37的应用,他认为今年压力传感器在运动鞋、运动手表和高级玩具上都能获得较好的应用。

  突破成本及封装技术等瓶颈

  MEMS在消费应用市场的推广中也遇到了几大问题,像成本、封装及功耗等等。

  在成本方面,传统上,人们都认为MEMS的成本太高,而消费产品对成本非常敏感,因此,MEMS虽然在iPhone和Wii这样的“消费新贵”上获得成功,但要在量大面广的普通消费产品上获得应用,成本还是一个拦路虎。对此,台积电主流技术事业发展处处长刘信生有着不同的观点。他说,他相信MEMS在价格方面会有它的竞争力。例如,有些MEMS解决方案比现有的传统方案更便宜,而性能要好很多,像MEMS硅麦克风,这也是为什么消费电子产业对MEMS感兴趣的原因。实际上,MEMS可以为系统厂商提供的可能是更小、更轻、更便宜的选择。而青鸟元芯张威也表示,他们现在可以把MEMS做成像电阻电容一样便宜,只有几元甚至零点几元,这已经打破了MEMS成本上的瓶颈。

  而MEMS在消费类应用中面临的另一个问题就是封装技术。清华大学微电子所蔡坚向《中国电子报》记者表示,由于本身的特殊性和复杂性,MEMS封装面临成本、尺寸及系统化的挑战。而不同的厂商正采用各种专利技术攻克难关。

  此外,针对消费市场,功耗和电压也成为重点之一。意法半导体Benedetto Vigna表示,目前,消费产品的供电电压已降到1.8V,电流必须小于1.0 mA。因为手持设备没有固定的框架作为参考,而用户希望各个方向上的动作都能被加速度传感器探测并实现相应的功能,因此目前多轴传感器方案成为消费市场的主流。

  Foundry大力开拓MEMS市场

  随着消费电子领域需求量的迅猛增长,MEMS的制造开始了一系列转变:原来主要在5英寸和6英寸线上生产的MEMS开始转向8英寸生产线。意法半导体开始应用其8英寸制造设施,欧姆龙、飞思卡尔等企业开始购买或建立8英寸MEMS生产线。

  而消费市场带来的对MEMS产能的需求,同时也给Foundry带来新机遇。据市场调研公司Yole统计,目前全球有24家能够生产MEMS的企业或Foundry。按照产能排列,前几名分别是意法半导体、IMT、索尼及AMP。今年,更多Foundry或企业会加强MEMS制造能力,而包括台积电、联电、中芯国际、Jazz半导体在内的Foundry正积极研发并推广MEMS制造策略,在MEMS制造市场上抢占市场份额。
  而为了让MEMS加快设计和生产的速度,并降低产品的成本,台积电在MEMS生产方面将提供一个比较标准的平台,也就是MEMS工艺要尽量与在业界已经非常成熟的CMOS工艺相结合。中芯国际MEMS和微显示技术发展与市场部处长黄河博士向《中国电子报》记者介绍说,与传统CMOS工艺相比,深大尺度刻蚀、圆片双面光刻以及圆片键合等新型微加工技术将进入晶圆工艺过程当中。为此,中芯国际将逐步建立并提升这些MEMS关键模块工艺技术,并最大限度地发挥大规模、高品质、低成本的代工优势,成为中国大陆领先的8英寸MEMS晶圆代工制造商。

  大陆需要完善制造和封装环节

  MEMS市场已经越来越大,大陆MEMS在大学和科研院所的研发热度也非常高。但从总体上说,大陆这一行业仍然有点平静。青鸟元芯总经理张威表示,目前大陆做MEMS产业的人还比较少,相关的企业寥寥无几。“大陆还没有形成MEMS产业群体,这是一个很大的瓶颈。”他说,“我们常常觉得是在孤军奋战。”

  苏州敏芯总经理李刚进一步介绍说,目前大陆除了在压力传感器产业化方面取得一定进展之外,并无太多的MEMS产业亮点。但他也表示,已有几家由风险投资支持的纯商业化运作的大陆MEMS公司正在积极研发,参与同国外公司的公平竞争,打破国外企业在MEMS方面的技术垄断。此类公司以其先进的技术和正规的运作,已经初步显示出其战斗力,并也取得初步的成果。

  大陆企业纷纷表示,MEMS行业的发展还需要政府的引导,建立完善的上下游产业环境。李刚说,目前我国大陆企业迫切需要MEMS的制造厂和封装测试厂。而在制造厂方面,张威提议,国家应引导不赢利的5英寸和6英寸厂,加以改造,实现MEMS生产能力。

  MEMS市场的飞速发展,将为产业带来巨大的机遇,只有越来越多的企业从事产业化工作,并完善MEMS产业环节,MEMS产业才能在我国大陆高速发展。

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