MEMS之后是什么？元器件革命即將來臨

在最近舉行的舊金山全球媒體電子峰會上，一個小組會議提出了這樣明確的斷言：半導(dǎo)體供應(yīng)商如果不發(fā)展微機電系統(tǒng)（MEMS）事業(yè)，那么將來就會被淘汰出局。

“能量轉(zhuǎn)化為運動發(fā)生在200多年前開始的工業(yè)革命，有趣的是MEMS是這一演進的一部分。隨后的主要進步是計算和晶體管的發(fā)明。第三次主要的機器革命則與傳感器有關(guān)”，美信集成產(chǎn)品公司總裁Vijay Ullal表示。

“如果你能將運動、計算和傳感三者全部結(jié)合起來，你可以造就一個真正的智能機器人，也許還可以跟人競爭”，Ullal補充道，“MEMS不僅是一個新的發(fā)明，還將實現(xiàn)我們社會的第三次大規(guī)模變革。任何一家半導(dǎo)體公司現(xiàn)在必須做MEMS，否則將會消亡”。

“ 美信喜歡MEMS市場，因為它是一個真正分散的市場，” Ullal指出?！霸S多用戶和你都能實現(xiàn)產(chǎn)品的差異化，這也符合我們的商業(yè)模式。我們正在進入MEMS市場，并準備從成熟玩家尚未主導(dǎo)的領(lǐng)域開始。我們已經(jīng)有諧振器和微型繼電器，后面我們還將進一步擴大范圍。最有意思的不是MEMS器件本身，而是器件、信號處理和算法的組合。我們感興趣的原因是，它是一個增長潛力巨大的市場”。

EE Times記者問Ullal，美信是否尋求收購來擴大MEMS事業(yè)。Ullal說，找一個好的合作伙伴可能比收購更好，因為收購可能具有相當(dāng)大的破壞性。 “MEMS產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在最需要的創(chuàng)業(yè)精神正在失去。你可能已經(jīng)看到，很多小公司取得了很大的進步，他們的優(yōu)勢就是善于創(chuàng)新?！?/p>

模擬器件公司（ADI）是資格更老的MEMS產(chǎn)業(yè)成員，公司開展MEMS工作有20多年時間了。ADI公司副總裁兼MEMS事業(yè)部總經(jīng)理Mark Martin解釋了MEMS應(yīng)用的廣泛性——“不只是汽車和消費電子，而且現(xiàn)在正向工業(yè)和醫(yī)療儀器發(fā)展?！?/p>

專注于慣性傳感器產(chǎn)品的Kionix公司銷售和營銷副總裁Eric Eisenhut解釋說，“用戶界面體驗如果做得好，就能成為產(chǎn)品的堅實基礎(chǔ)。你必須理解傳感檢測背后的基礎(chǔ)物理和數(shù)學(xué)知識，我們并不奢望我們的用戶能夠理解這些知識?！?/p>

MEMS 潛在客戶關(guān)心的主要問題是MEMS的高價格?！爱?dāng)器件變成較大批量的消費類產(chǎn)品時，就有需要降低成本”， VTI Technologies公司副總裁兼總經(jīng)理Scott Smyser表示，“我們已經(jīng)去掉外部包裝，將MEMS直接與倒裝芯片封裝的調(diào)節(jié)ASIC放在一起”。

“這顯然與制造工藝有關(guān)，但是理解器件的目標(biāo)應(yīng)用也很重要”，Eisenhut補充道，“我們不希望公司變得大眾化，僅僅依靠元件供應(yīng)和價格取勝，而是要了解將相關(guān)功能集成到ASIC的應(yīng)用。”

“歷史上我們曾用相當(dāng)復(fù)雜的生產(chǎn)工藝進行過小批量生產(chǎn)，”ADI公司的Martin說。 “這顯然已經(jīng)改變。在看到我們今天進行的量產(chǎn)時，我認為作為一種產(chǎn)業(yè)已經(jīng)相當(dāng)成功地降低了成本。生產(chǎn)工藝日趨成熟，作為MEMS詬病的良率也正在接近傳統(tǒng)半導(dǎo)體工藝的指標(biāo)”。

技術(shù)的應(yīng)用都有一個學(xué)習(xí)的過程。一些用戶以前只根據(jù)價格購買三軸加速計。用戶逐漸發(fā)現(xiàn)不是所有的器件都做得一樣。用戶的體驗因為傳感元件的功能和精度而大不相同。隨著時間的推移、市場的成熟和產(chǎn)品的豐富，市場將分割成成本非常低的市場以及其它領(lǐng)域。

那么縮小尺寸是不是機會呢？“摩爾定律對MEMS不管用，”Ullal指出，“產(chǎn)品有一定的質(zhì)量，不能縮小得太過。每個人都應(yīng)該很清楚，摩爾定律如果沒有全部過時，也正在趨于過時。在系統(tǒng)中添加功能的方式是通過三維集成?！?/p>

有這樣一種觀點：用戶左右著MEMS產(chǎn)業(yè)，而不是像通常的半導(dǎo)體工業(yè)路線——通過展示產(chǎn)品的功能來積極提升產(chǎn)品的市場滲透率。“我們的行動有點慢，”Martin說?！叭绻覀兿霐U大市場，我們必須提供算法和軟件給我們的客戶，幫助他們。培訓(xùn)是我們的一大領(lǐng)域。我們用簡化的辦法解釋五種運動傳感器，然后在每個領(lǐng)域培訓(xùn)用戶如何使用它們。這不是單向的、供應(yīng)商—教育—客戶的過程。我們已經(jīng)認識到我們必須通過提供工具來發(fā)揮我們的作用，但是我們還得繼續(xù)從我們的用戶那里學(xué)習(xí)?！?/p>

Smyser補充道：“我們正在圍繞我們的傳感器進行算法、軟件和系統(tǒng)開發(fā)。我們已經(jīng)完成了跟體育和健身有關(guān)的工作，正在做導(dǎo)航和GPS產(chǎn)品。但是真正驅(qū)動我們的是客戶，因為應(yīng)用太多了。要及時跟上用戶的需求是困難的，因為用戶需求在不斷變化。iPhone有許多功能，它們使用了內(nèi)置的加速計，而用戶希望在他們的設(shè)備上也能使用相同的功能。”

Ullal解釋說，如果能了解一下半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的歷史，你會發(fā)現(xiàn)真正的晶體管應(yīng)用是在晶體管發(fā)明的20年后才開始啟動的。對MEMS來說經(jīng)過20年的發(fā)展情形也會大不一樣?！鞍雽?dǎo)體產(chǎn)業(yè)和MEMS的區(qū)別在于，一直沒有一種平臺MEMS技術(shù)能讓你使用大量不同的器件。為了使MEMS器件實現(xiàn)大范圍滲透，你必須提供一個系統(tǒng)級的解決方案。做到這一點的關(guān)鍵技術(shù)是封裝。你必須用單個封裝提供解決方案，”Ullal表示。

Microvision公司就是一家MEMS客戶。該公司已經(jīng)開發(fā)出一種可以與移動設(shè)備一起使用的投影儀，這種投影儀集成了三個激光器和一個 MEMS器件，將在2009年中期上市。Microvision公司銷售及營銷副總裁Ian Brown表示：“我們已經(jīng)拿出了新的應(yīng)用，并與供應(yīng)商一道拿出了一個解決方案。對我們來說管理好潛在的突發(fā)量將更具挑戰(zhàn)性。當(dāng)一個手機公司推出一個新款時，它預(yù)計的供貨量將是200至500萬臺。如果我們能參與進設(shè)計，我們必須在很短的時間內(nèi)完成工作?！?/p>

Martin指出，針對MEMS產(chǎn)業(yè)集團（MIG）的熱門話題是標(biāo)準化?！爱a(chǎn)業(yè)還處在學(xué)習(xí)過程中。代工廠也在這個過程。我認為現(xiàn)在離MEMS標(biāo)準工藝技術(shù)還有幾年，而我們離半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)習(xí)以為常的CMOS技術(shù)那樣的大規(guī)模標(biāo)準化水平還有許多許多年?！?/p>

Eisenhut認為，應(yīng)用的標(biāo)準化程度比器件要高一些。該行業(yè)在過去幾年中增長迅速的原因之一是標(biāo)準的半導(dǎo)體加工設(shè)備存在一些共性。

“設(shè)備是通用的，大多數(shù)時候我們在尋找標(biāo)準封裝。Kionics選擇了內(nèi)部生產(chǎn)，這就是為什么我們能夠與大企業(yè)在第一線消費電子產(chǎn)品市場中競爭的原因。隨著時間的推移，這種情況可能改變?！盡artin同意標(biāo)準化將涉及接口和協(xié)議?！白鳛橐粋€行業(yè)，我們需要充分利用這些優(yōu)勢，但我們最好不要限制這個行業(yè)，而是提供可以支持應(yīng)用的差異化實現(xiàn)?！?/p>

那么，MEMS領(lǐng)域的代工廠可以像一般半導(dǎo)體商那樣成功嗎？美信公司的Ullal指出：“如果你想做代工模式，你真的需要很大的量。MEMS器件的量不大，從而為代工模式留下太多的變化。我相信在未來十年將至少有一個或兩個版本的慣性傳感器將在代工廠制造，但是現(xiàn)在，如果你需要最快的周轉(zhuǎn)，你只好自己做。教代工廠如何做他們聲稱已經(jīng)知道的工作將使你筋疲力盡。”

MEMS之后是什么？“納米技術(shù)的有趣應(yīng)用是真正的微型傳感器，”Ullal指出，“MEMS可能在未來5至7年真的很熱門，但為了能夠真正實現(xiàn)小型化，必須結(jié)合納米技術(shù)，這可能要十年。10年至15年后在實驗室看到的自組裝結(jié)構(gòu)中將采用真正的微型傳感器，它們幾乎不要能量就能運行?！?/p>

“如果你現(xiàn)在不從事機械結(jié)構(gòu)研究，你將錯失未來的這種納米結(jié)構(gòu)，而且你必須去了解客戶是誰、有什么應(yīng)用以及如何建立這個產(chǎn)業(yè)，”Ullal總結(jié)道。