物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的挑戰(zhàn)：傳感器與驅(qū)動(dòng) - 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)起MEMS挑戰(zhàn)：機(jī)遇與競(jìng)爭(zhēng)齊飛

　　中芯國(guó)際技術(shù)研究發(fā)展資深總監(jiān)黃河指出，技術(shù)的發(fā)展持續(xù)推動(dòng)著MEMS傳感器成本下降——這已經(jīng)是不可逆的趨勢(shì)?！癕EMS芯片的成本降低速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了 CMOS芯片，而競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)更緊湊的系統(tǒng)封裝的需求?！庇捎贛EMS工藝的復(fù)雜度遠(yuǎn)超過(guò)CMOS工藝，在現(xiàn)有CMOS晶圓廠的特定產(chǎn)線上預(yù)先引入特別的MEMS器件工藝，黃河認(rèn)為這一途徑具有巨大的潛力，而中芯國(guó)際也正在通過(guò)此方法將代工業(yè)務(wù)從CMOS擴(kuò)展到MEMS領(lǐng)域。例如中芯與 Silicon Labs合作開(kāi)發(fā)的CMEMS技術(shù)，把MEMS架構(gòu)直接構(gòu)建于標(biāo)準(zhǔn)CMOS晶圓上，從而獲完全集成的高可靠“CMOS+MEMS”單晶片解決方案，以此工藝打造的Si50x系列振蕩器，“這是業(yè)界首個(gè)0.13微米單片集成的CMOS-MEMS量產(chǎn)工藝。” 黃河強(qiáng)調(diào)。此后中芯又將TSV技術(shù)引入到CMOS后端制程，發(fā)布了另一項(xiàng)業(yè)界首個(gè)基于0.18微米 e-TSV平臺(tái)的3D MEMS SiP商用工藝?！拔覀儜?yīng)該用全新的視角，以系統(tǒng)的方法來(lái)設(shè)計(jì)、制造、組裝和測(cè)試MEMS芯片。技術(shù)進(jìn)步和改進(jìn)在加速，我們將同時(shí)面臨前所未有的挑戰(zhàn)和與機(jī)遇。”

　　

　　中芯國(guó)際技術(shù)研究發(fā)展資深總監(jiān)黃河

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　　1999年趙陽(yáng)博士憑借自主發(fā)明的熱對(duì)流加速度傳感器技術(shù)在美國(guó)創(chuàng)建了美新公司（MEMSIC）， 同年11月在中國(guó)無(wú)錫成立公司，并開(kāi)始研發(fā)生產(chǎn)MEMS傳感器。MEMSIC（MEMS+IC）開(kāi)發(fā)了獨(dú)一無(wú)二的MEMS傳感器組件和系統(tǒng)集成技術(shù)，專注于制造多種小型化和成本更低的產(chǎn)品，為消費(fèi)電子、工業(yè)自動(dòng)化以及航空等領(lǐng)域提供市場(chǎng)需要的多樣產(chǎn)品。現(xiàn)在，美新已在傳感器部件及系統(tǒng)集成方面積累了深厚的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。美新半導(dǎo)體總裁趙陽(yáng)介紹了美新開(kāi)發(fā)的世界首款3D WLP封裝單芯片熱加速度計(jì)。

　　

　　美新半導(dǎo)體總裁趙陽(yáng)

　　傳統(tǒng)的加速度計(jì)是基于電容或壓電技術(shù)，用于測(cè)量微機(jī)械質(zhì)量結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。這種技術(shù)在許多方面具有一定的局限性，如表面粘附（稱為黏附）、滯后、機(jī)械振蕩、電磁干擾、昂貴的制造過(guò)程，也面臨一些與微機(jī)械運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)相關(guān)問(wèn)題的挑戰(zhàn)。為了解決這些問(wèn)題，美新開(kāi)發(fā)出一種獨(dú)特的技術(shù)，該技術(shù)解決了與傳統(tǒng)基于MEMS的加速度計(jì)相關(guān)的問(wèn)題。獨(dú)有專利的熱對(duì)流技術(shù)，是全球第一家使用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的單芯片集成混合信號(hào)處理電路的熱對(duì)流MEMS慣性傳感器。獨(dú)特的單芯片硅片設(shè)計(jì)方法從根本上降低了成本和增強(qiáng)了芯片性能、功能和質(zhì)量，“美新的這款熱加速度計(jì)芯片尺寸僅1.2mmx1.7mm，檢測(cè)范圍包括2g、4g、8g，具有 12位精度，零偏移遲滯，售價(jià)僅0.19美元起?！彼麖?qiáng)調(diào)。

　　“手機(jī)仍然是我們會(huì)關(guān)注的領(lǐng)域。在今后五年我們會(huì)看到中國(guó)手機(jī)出貨量將占全球一半的數(shù)量，數(shù)量上已經(jīng)超過(guò)三星以及蘋(píng)果。中國(guó)手機(jī)消費(fèi)也仍然將是全球第一，今后還將繼續(xù)增長(zhǎng)，這些消費(fèi)者他們不會(huì)消失?！壁w陽(yáng)補(bǔ)充說(shuō)，“海外市場(chǎng)我們主要關(guān)注工業(yè)應(yīng)用，不會(huì)關(guān)注海外消費(fèi)者應(yīng)用。”

　　物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的挑戰(zhàn)：傳感器和驅(qū)動(dòng)

　　

　　意法半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁兼模擬器件、MEMS及傳感器產(chǎn)品事業(yè)部總經(jīng)理Benedetto Vigna

　　意法半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁兼模擬器件、MEMS及傳感器產(chǎn)品事業(yè)部總經(jīng)理Benedetto Vigna強(qiáng)調(diào)，在過(guò)去十年，運(yùn)動(dòng)傳感器技術(shù)徹底改變了人類與電子設(shè)備的互動(dòng)方式。通過(guò)研發(fā)和推廣運(yùn)動(dòng)傳感器到各種智能型消費(fèi)性電子應(yīng)用，意法半導(dǎo)體在這一技術(shù)革命中扮演了相當(dāng)重要的角色。據(jù)他介紹，目前意法半導(dǎo)體已銷售近50億顆MEMS傳感器及35億顆MEMS執(zhí)行器。完整的研發(fā)設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)業(yè)鏈，讓意法半導(dǎo)體成為廠商首選的一站式MEMS供應(yīng)商，其豐富的產(chǎn)品組合涵蓋微加工加速度計(jì)、陀螺儀、壓力傳感器、磁強(qiáng)傳感器和麥克風(fēng)，擁有整合多個(gè)傳感器模塊、板載信號(hào)處理器、控制功能、傳感器融合算法和無(wú)線接口的能力。作為MEMS市場(chǎng)的重量級(jí)制造商，意法半導(dǎo)體的MEMS技術(shù)研發(fā)同樣處于業(yè)界最前沿，擁有近1000項(xiàng)與MEMS相關(guān)的專利。意法半導(dǎo)體引領(lǐng)傳感器技術(shù)向智能化和獨(dú)立化發(fā)展，并將會(huì)在消費(fèi)電子、醫(yī)療保健、環(huán)境科學(xué)等諸多領(lǐng)域開(kāi)創(chuàng)新局面。

　　

　　德國(guó)弗勞恩霍夫電子納米系統(tǒng)研究所所長(zhǎng)Thomas Gessner博士

　　近幾年MEMS市場(chǎng)發(fā)展迅猛，逐漸出現(xiàn)了多元化發(fā)展的局面。例如單位出貨量增長(zhǎng)，但平均售價(jià)也迅速下跌；傳統(tǒng)制造廠商與新興無(wú)晶圓MEMS廠商的競(jìng)爭(zhēng)；新興 MEMS制造工藝和技術(shù)；多起行業(yè)并購(gòu)等等。對(duì)此意法半導(dǎo)體也提出了“3+1”的多元化策略即多元化的產(chǎn)品、客戶、應(yīng)用以及市場(chǎng)?！巴ㄟ^(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新以及多元化發(fā)展，輔以穩(wěn)健可靠的批量生產(chǎn)供應(yīng)鏈和強(qiáng)大的合作關(guān)系，MEMS器件及傳感器廠商將推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的增長(zhǎng)。在亞太等地區(qū)市場(chǎng)上，地區(qū)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)必須加以考慮，這樣才能研發(fā)適合的產(chǎn)品，提供適合的支持模式?！?Benedetto Vigna 指出，“意法半導(dǎo)體將繼續(xù)引領(lǐng)MEMS工業(yè)發(fā)展，因?yàn)槲覀儞碛邢冗M(jìn)的技術(shù)產(chǎn)品組合，覆蓋物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需的全部關(guān)鍵要素，例如MEMS傳感器和執(zhí)行器，以及嵌入式處理器、電源器件和接口芯片等等?！?/span>

　　他所理解的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵要素，一是技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品多元化。這就要求按照新的應(yīng)用需求改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)并開(kāi)發(fā)新技術(shù)，擁有廣泛的產(chǎn)品組合。二是正確的供應(yīng)鏈和銷售模式。這需要通過(guò)一站式采購(gòu)方案提供無(wú)縫服務(wù)，通過(guò)經(jīng)銷網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大市場(chǎng)覆蓋率。三是合作伙伴與生態(tài)系統(tǒng)，需要開(kāi)發(fā)新的設(shè)計(jì)能力，提高研發(fā)實(shí)力，縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

　　

　　加州大學(xué)戴維斯分校的教授、伯克利傳感器和執(zhí)行器中心聯(lián)合主任David Horsley博士

　　此外，來(lái)自德國(guó)弗勞恩霍夫電子納米系統(tǒng)研究所的所長(zhǎng)Thomas Gessner博士探討了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的挑戰(zhàn)：傳感器和驅(qū)動(dòng)。他重點(diǎn)闡述了將MEMS傳感器集成到智能系統(tǒng)中是當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)。而來(lái)自加州大學(xué)戴維斯分校的教授、伯克利傳感器和執(zhí)行器中心聯(lián)合主任David Horsley博士分享了在壓電式MEMS傳感器的材料、設(shè)備及應(yīng)用中的前沿研究。David Horsley博士的團(tuán)隊(duì)主要有兩個(gè)研究方向：利用壓電式MEMS傳感器的特別，實(shí)現(xiàn)超聲波手勢(shì)識(shí)別和超聲波生物識(shí)別。

　　關(guān)于可穿戴設(shè)備，他們說(shuō)……

　　為什么可穿戴設(shè)備市場(chǎng)會(huì)異軍突起？Benedetto Vigna認(rèn)為，首先可穿戴設(shè)備解決了消費(fèi)者現(xiàn)有的一些需求，它是基于智能手機(jī)的個(gè)人基礎(chǔ)設(shè)施，基于現(xiàn)有的連網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。“野心勃勃的企業(yè)家們發(fā)現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)入市門(mén)檻鼻復(fù)雜的電子產(chǎn)品要低。而微型裝置大規(guī)模量產(chǎn)讓終端產(chǎn)品的成本和尺寸更趨于合理。于是可穿戴設(shè)備作為物聯(lián)網(wǎng)的第一波浪潮開(kāi)始向我們涌來(lái)?！?/span>

　　Jérémie 認(rèn)為，可穿戴設(shè)備目前還在它的嬰兒階段?！拔覀兛吹降默F(xiàn)階段的可穿戴設(shè)備主要表現(xiàn)為各種手鐲或者是手表，谷歌眼鏡等等，主要是娛樂(lè)型的，仍然停留在可穿戴設(shè)備的早期階段。我們認(rèn)為必須要進(jìn)到下一步，比如除了娛樂(lè)，能夠檢查生命體征、心跳、脈搏以及血壓等功能?！彼麖?qiáng)調(diào)，“尤其重要的是：你早晨起床去上班，其實(shí)你不需要有這樣穿戴性設(shè)備給你日常生活帶來(lái)的干擾，我們需要有更多透明，更加簡(jiǎn)潔方便的穿戴性設(shè)備，你不需要把它啟動(dòng)，或者和云聯(lián)系在一起進(jìn)行同步，晚上還要給它充電。如果需要做那么多繁復(fù)的工作，我認(rèn)為這樣的穿戴性設(shè)備在今后是不會(huì)有市場(chǎng)的。”他指出現(xiàn)在已經(jīng)有了一些嘗試，比如把它和衣服整合在一起，只要穿上這個(gè)衣服，穿戴性設(shè)備就在上面了，但目前成本還是比較高。必須要把成本降低下來(lái)，否則今后是不會(huì)有廣泛的應(yīng)用。

　　

　　樓氏電子商務(wù)拓展總監(jiān)Angelo Assimakopoulos

　　趙陽(yáng)也表示，“可穿戴設(shè)備的真正意義在于，我們會(huì)把internet穿在我們身上，通過(guò)這種方式達(dá)到人機(jī)結(jié)合，就像中國(guó)人講的人和天地之間的融合，是通過(guò)我們的傳感器連接耳朵和鼻子與世界?，F(xiàn)在通過(guò)人機(jī)連接和internet連接，等于internet穿在我們身上了，而不是只做一個(gè)設(shè)備。”

　　樓氏電子商務(wù)拓展總監(jiān)Angelo Assimakopoulos表示，穿戴市場(chǎng)估計(jì)在2018年時(shí)將達(dá)到1.2億部?！暗俏覀冋嬲纯纱┐髟O(shè)備到底給我們帶來(lái)怎樣的價(jià)值，如果不能夠給我們帶來(lái)價(jià)值，僅僅是時(shí)尚潮流，就只是曇花一現(xiàn)，不久就會(huì)消失?，F(xiàn)在可以看到一些智能手表，如果能夠通過(guò)它發(fā)短信或者看天氣預(yù)報(bào)，這是很好的應(yīng)用。但是現(xiàn)在可穿戴設(shè)備沒(méi)有特別的類別劃分出來(lái)，也沒(méi)有相應(yīng)的指征說(shuō)明今后到底機(jī)遇在哪里。目前我們發(fā)現(xiàn)戴手表的人是25歲或者30歲以上的中年人戴手表，小于25 歲的人群沒(méi)有戴手表的習(xí)慣，所以還無(wú)法預(yù)測(cè)今后方向是怎么樣的。我們今后潛在的客戶現(xiàn)在還沒(méi)有工作，所以我們無(wú)法預(yù)測(cè)他們今后是否會(huì)產(chǎn)生購(gòu)買(mǎi)欲望或者購(gòu)買(mǎi)沖動(dòng)，所以還是未知數(shù)?！彼麖?qiáng)調(diào)，“對(duì)傳感器制造商來(lái)說(shuō)會(huì)有機(jī)遇。對(duì)健康醫(yī)療設(shè)備業(yè)界公司和相關(guān)用戶界面公司來(lái)說(shuō)會(huì)有一些機(jī)遇，所以可穿戴設(shè)備今后還是有機(jī)會(huì)的。”