加拿大，想發(fā)展MEMS

MEMS 在加拿大有著悠久的歷史，可以說是該國半導(dǎo)體領(lǐng)域的一大亮點。但如果該行業(yè)想要成為全球領(lǐng)導(dǎo)者，就需要更多的商業(yè)化和制造能力。

雖然加拿大距離大規(guī)模半導(dǎo)體制造還有很長的路要走，但MEMS是一種簡單得多的技術(shù)，只需要適度的制造設(shè)施。雖然 MEMS 可能不是加拿大半導(dǎo)體行業(yè)的前沿，但悠久的歷史意味著，成熟的公司已經(jīng)積累了大量的專業(yè)知識，初創(chuàng)公司和大學(xué)研究機構(gòu)也在不斷創(chuàng)新。

加拿大無法跟上更廣泛的半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，這可以說是該國發(fā)展MEMS 能力的原因。

CMC Microsystems 總裁兼首席執(zhí)行官 Gord Harling 在接受 EE Times 采訪時表示：“20 世紀(jì) 80 年代和 90 年代，大學(xué)實驗室無法跟上半導(dǎo)體投資的步伐，因此他們被迫尋找他們能負擔(dān)得起的新技術(shù)。幸運的是，硅光子學(xué)和微機電系統(tǒng)并不像其他半導(dǎo)體一樣遵循縮小設(shè)計規(guī)則的趨勢。”

阿爾伯塔大學(xué)的?nanoFAB 是一個集中式開放式研發(fā)設(shè)施，專門從事微納米級制造和表征，其中包括濕法處理通道。（來源：阿爾伯塔大學(xué)）

MEMS制造挑戰(zhàn)較少

Harling說，這些實驗室擁有的大部分半導(dǎo)體設(shè)備都非常適合，不需要經(jīng)常更換?！癕EMS 和光子學(xué)更多地與智力、巧妙的設(shè)計和處理有關(guān)，而不是與資本設(shè)備有關(guān)，”Harling說?！癕EMS 的難點在于，該工藝往往針對每種設(shè)計進行優(yōu)化，因此很難獲得大批量生產(chǎn)的好處，除非你挑選你的客戶?！?/p>

MEMS是加拿大半導(dǎo)體計劃中被認定為具有戰(zhàn)略意義的關(guān)鍵領(lǐng)域之一。最近獲得資助的 FABrIC 計劃包括承諾創(chuàng)建基準(zhǔn)或平臺流程，人們可以使用這些流程來創(chuàng)建 MEMS 或光子學(xué)設(shè)計。Harling 表示，這不是一個完美的解決方案，但足以向投資者或潛在客戶展示最小可行產(chǎn)品。他說，一旦產(chǎn)品開始進入批量生產(chǎn)，開發(fā)該產(chǎn)品的公司就可以直接與工廠合作，優(yōu)化其設(shè)計和工藝。

通過 FABrIC 計劃，CMC Microsystems 正在與加拿大埃德蒙頓的 Applied Nanotools、渥太華的光子制造中心、布羅蒙特的 C2MI 和 Teledyne、3IT、4D 實驗室等合作，開發(fā)具有流程描述或流程設(shè)計套件 (PDK)、設(shè)計示例、培訓(xùn)和其他工具的平臺流程。

Harling表示，CMC 每年在 MEMS 領(lǐng)域制造 80 或 90 個原型，在光子學(xué)領(lǐng)域制造約 180 個原型?！斑@遠遠超過其他國家，我們擁有出色的技術(shù)基礎(chǔ)?！?/p>

盡管加拿大在微機電系統(tǒng)領(lǐng)域擁有強大的技術(shù)基礎(chǔ)和悠久的學(xué)術(shù)研發(fā)歷史，但其創(chuàng)新可能并未獲得充分的贊譽，因為其技術(shù)最終往往被用于國外開發(fā)的應(yīng)用。

溫莎大學(xué)（該校是微機電系統(tǒng) MEMS 研究實驗室所在地）教授 Sazzadur Chowdhury 表示，加拿大在 MEMS 方面的研究活動大部分都是與美國公司合作進行的。專利通常在美國申請，這意味著很難估計加拿大 MEMS 技術(shù)在蘋果 iPhone 等商業(yè)電子產(chǎn)品中的實際應(yīng)用量。他指出，根據(jù)加拿大統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，過去二十年來，加拿大電氣工程領(lǐng)域的專利數(shù)量急劇下降。

加拿大MEMS需要更多投資

進行研發(fā)的成本很高，Chowdhury 指出，加拿大最大的 MEMS 公司 Teledyne Technologies 的 MEMS 代工廠位于魁北克省的 Bromont，但它并不是一家加拿大公司。（該公司在艾伯塔省埃德蒙頓的工廠是其于 2019 年 9 月收購加拿大 MEM 先驅(qū) Microlayne 的結(jié)果。）

Chowdhury 補充道，加拿大在 MEMS 和半導(dǎo)體方面的投資與美國相比相形見絀?！皩?CHIPS 法案的 520 億美元與加拿大在同一時期的 2.4 億美元進行比較。這說明了一切！”他補充說，歐盟目前有《歐洲芯片法案》。

Chowdhury表示，加拿大如果要發(fā)展包括 MEM 在內(nèi)的半導(dǎo)體能力，就需要有自己的《CHIP 法案》，MEM 具有廣泛的用途，包括電動汽車、衛(wèi)星、手機、電視和微波爐。

他說，加拿大大學(xué)需要更多資金來支持研究，并為其提供必要的設(shè)備以及商業(yè)化能力?！拔覀冃枰獡碛凶约旱纳虡I(yè)化生態(tài)系統(tǒng)或商業(yè)化網(wǎng)絡(luò)，”Chowdhury說?！吧虡I(yè)化網(wǎng)絡(luò)不存在。他們必須在加拿大開展所有的微電子活動。”

曼尼托巴大學(xué)普萊斯工程學(xué)院教授道格拉斯·布坎南也表達了同樣的看法。他說，大學(xué)正在努力想辦法讓工程師和商人走到一起，但目前加拿大大學(xué)進行的大部分研究成果都被加拿大以外的國家采用——其中大部分被美國采用，因為美國就在加拿大隔壁。

他說，專注于 MEMS 對加拿大來說是有意義的，因為加拿大永遠無法進行 CMOS 或 DRAM 級制造，因為成本太高了?！拔覀儾粫芸煸谶@里生產(chǎn) DRAM。資本投資高達數(shù)百億美元。”

Buchanan 補充說，MEMS的尺度在微米級，而不是納米級?！熬统叽缍?，兩者相差了三個數(shù)量級，”他說?！斑@樣做更容易，因此成本也更低?！?/p>

需要更多初創(chuàng)企業(yè)

布坎南曾在沃森實驗室工作了 16 年，與來自世界各地的人共事，包括諾貝爾物理學(xué)獎獲得者。他說，加拿大大學(xué)的研發(fā)水平與世界任何地方一樣好?！凹幽么蟠髮W(xué)的研究是一流的。但事實是，我們沒有足夠的人愿意創(chuàng)建一家初創(chuàng)公司并嘗試讓事情起步，”他說?！斑@是一種不同的思維方式。”

加拿大確實有一些衍生活動。MEMS Vision 是蒙特利爾麥吉爾大學(xué)的衍生公司，總部位于該市，并在埃及設(shè)有設(shè)計中心，總員工人數(shù)超過 50 人，運營時間約為 15 年。

該公司的重點是環(huán)境傳感器和超聲波傳感器。MEMS Vision 首席產(chǎn)品經(jīng)理 Hani Tawfik 在接受 EE Times 采訪時表示，該公司設(shè)計 MEMS 和集成電路，并將于 2025 年或 2026 年初推出首款此類細顆粒傳感器。

他說，該公司已經(jīng)開發(fā)了一系列從零開始開發(fā)的 MEMS 工藝。MEMS Vision 最初專注于 IP 開發(fā)，并于 2019 年發(fā)布了其首款傳感器。

MEMS Vision 的產(chǎn)品組合包括濕度和溫度傳感器，例如其 MVH4000 系列傳感器。（來源：MEMS Vision） Tawfik表示，MEMS Vision 將繼續(xù)與麥吉爾大學(xué)和魁北克大學(xué)合作，這兩所大學(xué)為原型設(shè)備提供潔凈室和制造設(shè)備。“與大學(xué)的合作非常有幫助。”

他說，這種潔凈室生態(tài)系統(tǒng)是加拿大 MEMS 行業(yè)的優(yōu)勢之一，因為 MEMS 具有高度定制性?！叭绻銢]有潔凈室來創(chuàng)新你正在構(gòu)建的工藝，那么你將很難制造出具有競爭力的設(shè)備。”

Tawfik表示，加拿大還擁有大量受過良好教育的人才?！斑@對加拿大來說是一個很大的優(yōu)勢?！彼f，盡管通過加拿大半導(dǎo)體委員會等舉措，情況正在得到改善，但該國缺乏的是整個行業(yè)的合作。

Tawfik 補充說，加拿大還需要更強大的制造能力，因為像 MEMS Vision 這樣的公司經(jīng)常出國到東南亞進行制造

總體而言，加拿大的 MEMS 需要更多投資才能與世界其他國家競爭。Tawfik表示，如果加拿大想成為北美 MEMS 領(lǐng)導(dǎo)者，就需要利用這些地緣政治變化?！艾F(xiàn)在有這樣的機會，但需要投資。” 審核編輯 黃宇