物聯(lián)網(wǎng)給MEMS帶來新商機 為何芯片商卻很謹慎？

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

　　造成這種局面的原因有幾個。MEMS系統(tǒng)在設(shè)計、制造與測試上都有難點，像模擬產(chǎn)品設(shè)計一樣，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，這些由可動的微機械部件與高級電子控制部件構(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、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)用在智能手機當中，大的手機廠商很容易利用一個小供應(yīng)商來壓低另一家供應(yīng)商的價格。雖然這些傳感器出貨量巨大，但是平均售價也在直線下跌。

　　“從陀螺儀和加速度計來看，價格每季度下跌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MEMS行業(yè)的企業(yè)家談?wù)摷澳壳暗睦Ь?。系統(tǒng)廠商對于MEMS產(chǎn)品需求量很大，但是它們已經(jīng)把價格殺到MEMS廠商難以為繼的地步。何況每一代新產(chǎn)品，并不隨價格下降而在制造上變得容易。”

　　Mike的觀點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的價格。如果把價格壓低到商品級，那么MEMS生意將很難做，所以現(xiàn)在業(yè)界在推動MEMS產(chǎn)品的標準化。但即便MEMS產(chǎn)品標準化了，仍然會存在很多定制化工藝的需求?！?/p>

　　因為沒有足夠的利潤支撐，價格壓力或使出貨量最大的MEMS產(chǎn)品失去創(chuàng)新的動力，并驅(qū)動MEMS廠商去尋找成本壓力較小的市場，“MEMS市場的新機會是MEMS麥克風（又稱硅麥），對于錄音要求較高的場合通常會使用多顆硅麥，”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，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（微機電系統(tǒng)）就是由將機械部件和電子部件組合在一起的一個系統(tǒng)產(chǎn)品。MEMS可以包含一些可動部件，但是有的MEMS也不含可動部件。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引入到其游戲機Wii中，隨后MEMS市場開始爆發(fā)，包括智能手機在內(nèi)的各種移動設(shè)備都可以找到MEMS產(chǎn)品的應(yīng)用。

　　在如今的智能手機中，從微閥（microvalve）、微鏡（micromirror）、用于麥克風的壓力傳感器到可以測量血液的片上實驗室（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)要用到先進工藝。MEMS產(chǎn)品用到的先進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。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。壓電式器件將機械壓力轉(zhuǎn)換為電信號，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，因為物聯(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)品會被標準化，成為商品級產(chǎn)品從而降價，另外一些則會在性能上要求更多。

　　“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，硅麥克風就是其中之一，”應(yīng)用材料的Mike Rosa說，“硅麥克風守住了毛利率底線。一部手機可以有很多功能，但是如果麥克風壞了那就成為一塊磚頭。硅麥克風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麥克風正在從容式改為壓電式，采用新材料的硅麥克風性能得到了提升。

　　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?！?br />