在一窩蜂地為平板電腦和智能手機開發(fā)國產(chǎn)應(yīng)用處理器之后,中國企業(yè)家現(xiàn)在又得出結(jié)論:智能手機中的MEMS器件數(shù)目快速增長,這是不容放過的巨大商機。因此,中國企業(yè)又信心十足地轉(zhuǎn)向了MEMS。
市場調(diào)研公司Yole Développement列出了20家排名最領(lǐng)先的MEMS廠商,其中沒有中國企業(yè)的身影,至少現(xiàn)在還沒有。新興的中國MEMS廠商可能集中在低端領(lǐng)域,比如麥克風和壓力傳感器。
中國初創(chuàng)企業(yè)能否成為全球MEMS市場中的風云人物,這是中國微電子產(chǎn)業(yè)歷史尚未書寫的篇章,后事如何,未來10年甚至20年才能見分曉。
2011-2012年銷量最大的MEMS玩家
單位:百萬美元
Source: Yole Development
在基于CMOS的SoC開發(fā)領(lǐng)域,中國無廠設(shè)計公司盡管開始的時候經(jīng)驗相對缺乏,但上手非常迅速。該領(lǐng)域的機會造就了幾個國內(nèi)贏家(即展訊、全志和瑞芯微),他們脫穎而出。但是,大量廠商最終只能相互大打價格戰(zhàn)。這一章節(jié)提供了一個極好的例子,它充分顯示:廣泛的可授權(quán)IP內(nèi)核(來自ARM、 Imagination和其它一些廠商)、設(shè)計、SPICE和掌握更精細節(jié)點的代工廠商,給中國無線設(shè)計公司創(chuàng)造了前所未有的公平競爭環(huán)境。
MEMS可能與此不同。MEMS將考驗中國初創(chuàng)企業(yè)的耐心、遠見,以及他們擁有的IP資源的廣度與深度。中國企業(yè)在這些方面通常沒有優(yōu)勢。
目前,中國只有四家MEMS企業(yè),即美新半導(dǎo)體(MEMSIC)、深迪、上海矽睿科技(QST)和明皜傳感(MiraMEMS)。據(jù)稱還有大量MEMS廠商在中國涌現(xiàn),主要是因為本地創(chuàng)投公司與企業(yè)家對MEMS的興趣越來越大。
注:紅色部分是中國MEMS廠商。
Source:上海微技術(shù)工業(yè)研究院(SITRI)
地方政府也在聯(lián)手研究機構(gòu)推動MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展。上海微技術(shù)工業(yè)研究院(SITRI)由中國科學院與上海政府聯(lián)合建立,致力于開發(fā)“超越摩爾”的技術(shù)。
上海微技術(shù)工業(yè)研究院仿效***工研院(ITRI)的模式,是一個開放性的創(chuàng)新平臺,主要包括8寸微制造線、研發(fā)設(shè)施、工程中心、供應(yīng)鏈伙伴和行業(yè)協(xié)會等。SITRI還提供專門的投資基金。
上海矽??萍?/strong>
據(jù)上海矽??萍加邢薰荆≦ST)總經(jīng)理謝志峰,公司成立于2012年,從一開始就專注于生產(chǎn)“高端磁傳感器與MEMS傳感器”。
謝志峰是半導(dǎo)體行業(yè)的資深人士,職業(yè)生涯從英特爾開始,在美國加州從事設(shè)計X86處理器。他后來返回亞洲,積累了16年的晶圓代工經(jīng)驗:開始是在新加坡特許半導(dǎo)體,后來到上海的中芯國際。
2011年,年過半百的謝志峰開始感到不安,毅然創(chuàng)立了自己的公司?!拔以谟⑻貭柟ぷ鞯臅r候,老板對我說,如果不是為英特爾工作,我就無足輕重,”他說,“我感覺必須創(chuàng)建一家公司,只是為了向原來的老板證明我可以自立?!?/p>
謝志峰看上了MEMS。雖然他不是這方面的專家,但他喜歡MEMS,因為當初這個領(lǐng)域沒有什么競爭。
HyGreen公司采用恩智浦低功耗射頻技術(shù)設(shè)計手部衛(wèi)生系統(tǒng)
TU:上海矽睿科技有限公司(QST)總經(jīng)理謝志峰
在做盡職調(diào)查的時候,謝志峰偶然發(fā)現(xiàn)了上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所(SIMIT),該研究似乎擁有不錯的陀螺儀技術(shù)。
謝志峰發(fā)現(xiàn),幾乎世界任何地方的研究所,“對于把技術(shù)轉(zhuǎn)化為成功產(chǎn)品必然涉及的可制造性、占位面積和成本都不了解,尤其是轉(zhuǎn)為消費電子市場中的成功產(chǎn)品。”
謝志峰說服SIMIT把陀螺儀技術(shù)和相關(guān)專利授予QST,換取QST的股份。謝志峰說:“不涉及金錢交換?!?/p>
謝志峰隨后取得了另一個突破,獲得了“全球著名的霍尼韋爾各向異性磁阻(AMR)磁傳感器技術(shù)的獨家、全球和永久授權(quán)”。
借助上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司的一條生產(chǎn)線,并與這家晶圓代工廠商合作,QST去年秋天得以推出其首款產(chǎn)品:AMR磁傳感器QMC6983。QST在霍尼韋爾技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)了這款三軸單芯片磁傳感器。自從兩個月以前開始,這款產(chǎn)品賣出了70萬個。
由于存在干擾,智能手機中的壓力傳感器通常不能很好地用于室內(nèi)GPS。謝志峰表示,他的公司推出的AMR磁傳感器解決了這個問題。該傳感器擁有內(nèi)置自檢驗功能和溫度漂移補償模塊,因此可以實現(xiàn)高精度和更好的可靠性。QST表示,由于具有這種優(yōu)點,其AMR磁傳感器可以用于穿戴式系統(tǒng)和各種其它應(yīng)用。
但謝志峰承認,要想追上博世和意法半導(dǎo)體等領(lǐng)先廠商,QST和其它中國MEMS企業(yè)還有很長的路要走。初創(chuàng)企業(yè)不僅要追趕領(lǐng)先者,而且也必須制訂長期計劃,使自己能夠?qū)鞲衅鞯陌l(fā)展作出快速反應(yīng)。
MEMS的新模式
Yole Développement最近發(fā)表的報告指出:“慣性MEMS一直面臨劇烈的市場與技術(shù)進化?!痹凇蔼毩ⅰ盡EMS器件方面,“6和9軸自由度 (DOF)傳感器正在組合傳感器領(lǐng)域形成新的模式,”該公司寫道。正在興起的一個趨勢是,把幾個慣性傳感器組合在一個封裝之中。該報告指出,這類傳感器的主要應(yīng)用是消費領(lǐng)域。主要形式包括加速計與磁力計組合,或者加速計與陀螺儀組合。
比較隨意的MEMS觀察者認為,中國人對MEMS感興趣,主要是因為MEMS是一個模塊,不會被手機中的大型SoC集成,這樣就給他們足夠的喘息空間獨立生存。
但是,實情遠非如此。
謝志峰表示,MEMS市場的進入門檻比多數(shù)企業(yè)家所認為的要高得多。他一口氣列出了六條進入MEMS市場之前必須了解的事情。
● 第一,每項MEMS技術(shù)都要求獨特的制造工藝。你不能隨便找一家代工廠商生產(chǎn)自己的MEMS。多數(shù)代工廠商并不擁有生產(chǎn)你們MEMS所必需的IP。
● 第二,MEMS要求你有自己的傳感器設(shè)計。
● 第三,MEMS也要求傳感器與低功耗ASIC配合,低功耗ASIC在弱信號條件下精度很好。
● 第四,傳感器與ASIC必須放置在一個封裝之中。但多數(shù)代工廠商可能缺乏這方面的經(jīng)驗。
● 第五,MEMS需要在運動過程中測試。
● 第六,傳感器需要與系統(tǒng)中的主芯片通訊,比如手機中的傳感器。但是,每個傳感器都是不同的,而且每個手機模塊也是不同的。因此,他們的通信方式也不同。
如果說謝志峰在進入MEMS市場之前低估了什么的話,那就是他的公司和現(xiàn)場應(yīng)用工程師的軟件工作量,他們花費了大量精力來微調(diào)應(yīng)用軟件。他說,當發(fā)現(xiàn)公司生產(chǎn)的MEMS能夠在一款手機中完美工作,在另一款手機中卻不行時,“我們意識到軟件是關(guān)鍵?!?/p>
混合與匹配不同的算法以及與不同廠商ASIC集成的傳感器,非常復(fù)雜性和困難,這是推動MEMS向6D和9D傳感器發(fā)展的主要是因素。謝志峰解釋道:“一站式解決方案讓MEMS集成變得更加干凈、簡單和可靠。”
傳感器中樞
MEMS未來面臨的挑戰(zhàn)不僅是單一封裝中的傳感器數(shù)量不斷增加。新出現(xiàn)的一個事物是“傳感器中樞”,即廠商給封裝中的傳感器-ASIC組合增加了一個微控制器。謝志峰解釋道,傳感器中樞中需要微控制器,主要用于管理功耗。
據(jù)謝志峰,以前手機中的主CPU承擔了這項任務(wù)。但每當傳感器需要測量什么東西的時候就喚醒CPU,非常耗電。
除了本周剛宣布的公司首款加速計,QST目前還有一個CMOS集成6D運動傳感器(比如3軸加速計+3軸陀螺儀,3軸磁傳感器+3軸加速計技術(shù))和9D傳感器路線圖。
但謝志峰表示,隨著傳感器中樞的出現(xiàn),“我們決定提前我們的計劃,更早地在MEMS中增加一個微控制器。”原來公司計劃是在2015或2016年這么做。
QST有兩個選擇,可以把MEMS封裝外包給一家MCU廠商,或者與一家MCU廠商合作把MCU集成到自己的MEMS之中。QST決定采用后者。謝志峰表示:“考慮到ARM的生態(tài)系統(tǒng),ARM內(nèi)核將是我們的首要考慮。為了推出專用、低功耗版本,我們也可以考慮MIPS。”
評論
查看更多