物聯(lián)網(wǎng)給MEMS帶來新商機(jī) 為何芯片商卻很謹(jǐn)慎？

　　物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)給MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）傳感器帶來了新的機(jī)會(huì)，但芯片廠商面對新機(jī)會(huì)卻非常謹(jǐn)慎。

　　造成這種局面的原因有幾個(gè)。MEMS系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、制造與測試上都有難點(diǎn)，像模擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)一樣，市場要求MEMS產(chǎn)品性能出色。MEMS芯片都是為某種應(yīng)用定制的產(chǎn)品，這些由可動(dòng)的微機(jī)械部件與高級(jí)電子控制部件構(gòu)成的MEMS芯片很多都是工程奇跡。

　　然而，產(chǎn)品的價(jià)格并不與產(chǎn)品的重要性或者開發(fā)難度成正比。以加速度計(jì)、陀螺儀以及容式觸摸屏傳感器為例，這些傳感器如今被廣泛應(yīng)用在智能手機(jī)當(dāng)中，大的手機(jī)廠商很容易利用一個(gè)小供應(yīng)商來壓低另一家供應(yīng)商的價(jià)格。雖然這些傳感器出貨量巨大，但是平均售價(jià)也在直線下跌。

　　“從陀螺儀和加速度計(jì)來看，價(jià)格每季度下跌3%至5%，”應(yīng)用材料技術(shù)8英寸線事業(yè)部市場總監(jiān)Mike Rosa說，“不少M(fèi)EMS行業(yè)的企業(yè)家談?wù)摷澳壳暗睦Ь场Ｏ到y(tǒng)廠商對于MEMS產(chǎn)品需求量很大，但是它們已經(jīng)把價(jià)格殺到MEMS廠商難以為繼的地步。何況每一代新產(chǎn)品，并不隨價(jià)格下降而在制造上變得容易?！?/p>

　　Mike的觀點(diǎn)得到了晶圓代工廠的響應(yīng)，“現(xiàn)在是MEMS產(chǎn)業(yè)的困難時(shí)期，”聯(lián)電商業(yè)管理副總裁Walter Ng說，“MEMS產(chǎn)品都是定制化開發(fā)，但系統(tǒng)廠商要求通用商品級(jí)的價(jià)格。如果把價(jià)格壓低到商品級(jí)，那么MEMS生意將很難做，所以現(xiàn)在業(yè)界在推動(dòng)MEMS產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化。但即便MEMS產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化了，仍然會(huì)存在很多定制化工藝的需求?！?/p>

　　因?yàn)闆]有足夠的利潤支撐，價(jià)格壓力或使出貨量最大的MEMS產(chǎn)品失去創(chuàng)新的動(dòng)力，并驅(qū)動(dòng)MEMS廠商去尋找成本壓力較小的市場，“MEMS市場的新機(jī)會(huì)是MEMS麥克風(fēng)（又稱硅麥），對于錄音要求較高的場合通常會(huì)使用多顆硅麥，”Coventor工程副總裁 Stephen Breit說，“我們也看到市場對于微超聲波傳感器在指紋識(shí)別與手勢探測方面的應(yīng)用需求，微超聲波傳感器比電容式MEMS傳感器容忍噪聲的能力更強(qiáng)，在汽車上該類型傳感器的應(yīng)用也很廣泛，例如安全功能?！?/p>

　　什么是MEMS器件

　　顧名思義，MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）就是由將機(jī)械部件和電子部件組合在一起的一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)品。MEMS可以包含一些可動(dòng)部件，但是有的MEMS也不含可動(dòng)部件。MEMS產(chǎn)品有的非常簡單，有的特別復(fù)雜。

　　2006年之前，除了汽車氣囊與噴墨打印機(jī)墨盒之外，很少見到MEMS產(chǎn)品在其他市場的應(yīng)用。2006年任天堂首先把加速度計(jì)引入到其游戲機(jī)Wii中，隨后MEMS市場開始爆發(fā)，包括智能手機(jī)在內(nèi)的各種移動(dòng)設(shè)備都可以找到MEMS產(chǎn)品的應(yīng)用。

　　在如今的智能手機(jī)中，從微閥（microvalve）、微鏡（micromirror）、用于麥克風(fēng)的壓力傳感器到可以測量血液的片上實(shí)驗(yàn)室（labs-on-chip），到處都可以找到MEMS芯片。

　　MEMS產(chǎn)品通常用比較成熟的工藝就可以制造，但是有些技術(shù)要用到先進(jìn)工藝。MEMS產(chǎn)品用到的先進(jìn)工藝包括各種類型的沉積方法（CVD、PVD、低壓CVD以及ALD），各種類型的光刻技術(shù)，以及包括深層離子刻蝕在內(nèi)的多種蝕刻方法。MEMS用到的材料包括SOI襯底與鈧薄膜（scandium thin film）。

　　MEMS芯片大致可以分為一下四類：

　　容式。該類型技術(shù)可用于偵測任何導(dǎo)電信號(hào)。觸摸屏和指紋傳感器用到的容式MEMS技術(shù)。

　　陀螺儀式。該類型器件用一個(gè)旋轉(zhuǎn)的器件探測任何方向上的加速度。

　　壓電式。壓電式器件將機(jī)械壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這種薄膜器件剛開始推廣，業(yè)界期望壓電式MEMS器件可用在包括能量收集在內(nèi)的多種應(yīng)用上。

　　激光式。激光MEMS器件仍在開發(fā)階段，該類型器件可以為不同應(yīng)用微調(diào)激光，汽車大燈或聲光濾波器是典型應(yīng)用場景。

　　根據(jù)MNX（MEMS and Nanotechnology Exchange，一家MEMS代工廠）的定義，通常一個(gè)MEMS系統(tǒng)包含四種基本元器件：微型傳感器、微型執(zhí)行器、微電子與微架構(gòu)。

　　開發(fā)一款MEMS產(chǎn)品要綜合考慮價(jià)格因素（影響研發(fā)與制造）、技術(shù)成熟度以及具體應(yīng)用所需的性能。

　　新方法

　　MEMS在手機(jī)市場應(yīng)用越來越廣泛，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用市場前景更為廣闊，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)應(yīng)用都需要傳感器，其中很多就是MEMS傳感器。一些MEMS產(chǎn)品會(huì)被標(biāo)準(zhǔn)化，成為商品級(jí)產(chǎn)品從而降價(jià)，另外一些則會(huì)在性能上要求更多。

　　“有五種MEMS產(chǎn)品年銷售超過10億顆，年銷售額也超過了10億美元，硅麥克風(fēng)就是其中之一，”應(yīng)用材料的Mike Rosa說，“硅麥克風(fēng)守住了毛利率底線。一部手機(jī)可以有很多功能，但是如果麥克風(fēng)壞了那就成為一塊磚頭。硅麥克風(fēng)性能的提升也帶來了開發(fā)新應(yīng)用的可能，例如在汽車噪音消除方面就有很多新方向?！?/p>

　　他提到MEMS麥克風(fēng)正在從容式改為壓電式，采用新材料的硅麥克風(fēng)性能得到了提升。

　　SOI也是這樣的材料。采用SOI材料的晶圓更厚，這樣在加工上比較容易，從而可以降低成本。一些早期的MEMS芯片使用的晶圓只有2到4微米厚。

　　“MEMS傳感器還有很大的性能提升空間，特別是工業(yè)與軍事應(yīng)用領(lǐng)域，即使是慣性傳感器也有空間提升，”Conventor的Breit說，“對于消費(fèi)電子來說，現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)‘足夠好’了。不過物聯(lián)網(wǎng)與可穿戴產(chǎn)品通常要求更小的尺寸，這樣才能放入最終產(chǎn)品里去。”