MEMS的最大優(yōu)勢是可以利用微電子技術將傳感器、執(zhí)行器和處理電路集成在一起構成單片集成傳感器或系統(tǒng),更可以實現(xiàn)傳感器芯片的大規(guī)模批量制造,已廣泛用于信息、汽車、消費、工控等領域,并成為國際競爭的戰(zhàn)略制高點。
今年以來,我國包括代工業(yè)務在內的芯片產業(yè)面臨著前所未有的市場挑戰(zhàn),同時也迎來了更大的發(fā)展機遇,傳感器作為信息感知的基礎芯片也是如此。面對可能存在的供應鏈風險,國內企業(yè)開始著手構建穩(wěn)定的國內供應鏈,改變傳感器受制于人的被動局面。
我們一定要抓住國產傳感器需求迫切的機遇,采取必要的措施,大力推進我國MEMS傳感器的產業(yè)化發(fā)展,提升傳感器芯片的自主創(chuàng)新能力。
MEMS傳感器具有個性化、分散化特點
集成電路發(fā)展迅速的原因是標準化,晶體管是其核心,制造圍繞標準單元晶體管進行,產品是即插即用的標準集成電路,技術發(fā)展可通過摩爾定律清晰預測。令人遺憾的是,MEMS傳感器的特點是個性化的:一是沒有像晶體管那樣功能強大的標準單元,制造呈現(xiàn)個性化;二是沒有像CPU和存儲器市場那么大的標準產品,產品呈現(xiàn)個性化。因此,其發(fā)展速度遠低于業(yè)界的預測。
盡管MEMS傳感器個性化特點影響了其發(fā)展速度,但卻有利于我國實現(xiàn)跨越發(fā)展。主要體現(xiàn)在兩方面:一是制造個性化還沒有形成通用制造流程,技術更新?lián)Q代緩慢,對工藝設備要求遠低于集成電路的要求,有利于我國實現(xiàn)制造突破;二是產品個性化帶來的是細分市場,產品形態(tài)與客戶高度關聯(lián),單一公司難以壟斷,有利于我國發(fā)揮本土優(yōu)勢實現(xiàn)應用突破。
設立以產業(yè)化為導向的MEMS傳感器專項
我國還沒有為傳感器專門制訂過科技計劃,盡管在許多國家科技計劃中包含傳感器的內容,但基本都屬于從屬地位,沒有得到足夠的重視,發(fā)展速度遠不盡如人意,使得國內市場一直被國外產品壟斷。另一方面,國產傳感器的落后也使得國內用戶大多不選用國貨,進一步拉大了國產傳感器與國外產品差距,造成了產品越沒人用越不行的惡性循環(huán)。目前的國際芯片供應鏈形勢,給許多國內傳感器用戶帶來了空前的危機感,有了構建國內穩(wěn)定供應鏈的迫切需求。
因此,應該搶抓機遇,針對MEMS傳感器的特點,盡快設立以產業(yè)化為導向的MEMS傳感器專項,全力構建MEMS傳感器制造體系,扶植有特色的MEMS傳感器企業(yè)做大做強,提升國產傳感器的市場占有率,提升傳感器芯片自主能力,改變嚴重受制于人的局面。
二次開發(fā)集成電路產線構建MEMS傳感器制造體系
MEMS傳感器制造從本質上講是基于微電子技術,但與集成電路又有很大不同,因此,不能直接將常規(guī)集成電路產線用來制造傳感器芯片。集成電路芯片制造的核心是晶體管,制造工藝為平面工藝,關注的主要是電性能。
MEMS傳感器芯片制造的核心是微機械結構,需要進行三維微機械結構加工,除了要關注電性能外,更要關注機械和力學等性能。而且,微機械結構呈現(xiàn)個性化,還沒有一種像晶體管那樣功能強大的標準微機械結構。不過微機械結構的尺寸一般都在微米量級,對工藝設備的要求遠低于集成電路,通常的集成電路產線經過二次工藝開發(fā),都能滿足MEMS傳感器的制造需求。
因此,可通過MEMS傳感器專項支持,選擇合適的集成電路產線,進行二次工藝開發(fā),打造出適應MEMS傳感器個性化制造需求的量產線。
由于MEMS傳感器芯片需求量遠小于集成電路芯片,而且轉產MEMS傳感器芯片投入大,為提高集成電路芯片廠轉產MEMS傳感器芯片的積極性,應對MEMS傳感器芯片量產線給予資金支持和稅收優(yōu)惠。同時,選擇合適科研機構,建立MEMS傳感器芯片研發(fā)平臺,用于MEMS傳感器前期開發(fā)樣品研制,建立MEMS傳感器中試平臺,用于MEMS傳感器產品開發(fā)量產工藝驗證,全力構建出我國MEMS傳感器制造體系。
發(fā)揮本土優(yōu)勢做大做強企業(yè)
MEMS傳感器呈現(xiàn)出小批量多品種的個性化特色,不同的傳感器產品形態(tài)有明顯的不同,即使是同一種傳感器,使用場合不同其產品形態(tài)也有明顯的不同。例如,僅汽車壓力傳感器就有進氣壓力傳感器、機油壓力傳感器、剎車壓力傳感器、變速箱壓力傳感器、燃油箱蒸汽壓力傳感器、高壓共軌壓力傳感器等,其產品形態(tài)與應用場合密切相關,是典型的用戶關聯(lián)產品。
用戶關聯(lián)產品的市場營銷需要與用戶密切互動,這可充分發(fā)揮本土企業(yè)與用戶溝通便利、進行定制半定制保姆式服務等優(yōu)勢,使本土企業(yè)在與國外公司競爭中處于有利地位。
因此,MEMS傳感器專項可選擇一些用戶關聯(lián)度高、市場規(guī)模大和存在供應鏈風險的產品,如汽車傳感器、儀器儀表傳感器和量大面廣的消費傳感器等,扶植有優(yōu)勢的MEMS傳感器企業(yè)進行產品研發(fā),在MEMS傳感器量產線實現(xiàn)量產,提高國產傳感器的市場占有率,做大做強本土MEMS傳感器企業(yè)。
完善我國MEMS傳感器產業(yè)鏈
MEMS傳感器的產業(yè)鏈包括用戶、產品公司和制造體系。由于MEMS傳感器的個性化特點,其產品開發(fā)必須與用戶密切結合,用戶是其產業(yè)鏈中的一個重要環(huán)節(jié);產品公司根據(jù)用戶需求,進行MEMS傳感器產品開發(fā);由于MEMS傳感器的制造涉及芯片加工,工藝線投入大,一般產品公司可通過共享來完成。這三個環(huán)節(jié)密切聯(lián)系在一起,產品公司可實現(xiàn)MEMS傳感器的大規(guī)模銷售。
因此,通過MEMS傳感器專項的實施,可將我國MEMS傳感器的大用戶、有優(yōu)勢的MEMS傳感器產品公司和研發(fā)量產線組織在一起,針對大用戶的產品需求,進行相應的產品研發(fā)和應用驗證,并在集成電路產線進行二次工藝開發(fā),實現(xiàn)傳感器大規(guī)模量產,打造出我國MEMS傳感器產業(yè)鏈,提升國產傳感器的市場占有率,解決傳感器芯片受制于人的問題。
MEMS傳感器的產業(yè)化離不開集成電路企業(yè)的參與,2010年我國有集成電路企業(yè)開始參與MEMS制造。產業(yè)鏈上下游開展產學研用合作,進行了打造MEMS傳感器產業(yè)鏈的初步嘗試,建立了用戶、產品公司和量產線的有機聯(lián)系,取得了好的效果。目前在無錫華潤上華科技有限公司建立的MEMS傳感器量產線,代工產品涉及汽車壓力傳感器、麥克風和紅外傳感器等產品,代工客戶數(shù)超過30家,客戶包括主板上市企業(yè)和科創(chuàng)板上市企業(yè),客戶MEMS麥克風的市場份額處在世界前幾位,支持了一批MEMS產品公司的發(fā)展。
特別是疫情發(fā)生后,無錫華潤上華科技有限公司參加了工信部組織的紅外額溫槍聯(lián)合會戰(zhàn),不到3個月的時間為抗擊疫情提供了超過3700萬只紅外傳感器芯片,有的代工客戶還是國務院應對新型冠狀病毒肺炎疫情聯(lián)防聯(lián)控機制(醫(yī)療物資保障組)重點防控物資任務調撥單位,建立的量產線在抗擊新冠肺炎疫情的關鍵時刻發(fā)揮了重要作用。
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原文標題:是時候關注一下我國MEMS傳感器產業(yè)化的問題了
文章出處:【微信號:MEMSensor,微信公眾號:MEMS】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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