MEMS傳感器已經(jīng)在我們每天使用的各類設(shè)備上數(shù)以百萬(wàn)計(jì)地使用著。在智能手機(jī)上，MEMS傳感器提供在聲音性能、場(chǎng)景切換、手勢(shì)識(shí)別、方向定位、以及溫度/壓力/濕度傳感器等廣泛的應(yīng)用;在汽車上，MEMS傳感器借助氣囊碰撞傳感器、胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)和車輛穩(wěn)定性控制增強(qiáng)車輛的性能。;醫(yī)療領(lǐng)域，通過(guò)MEMS傳感器研成功制出微型胰島素注射泵，并使心臟搭橋移植和人工細(xì)胞組織成為現(xiàn)實(shí)中可實(shí)際使用的治療方式;在可穿戴應(yīng)用中，MEMS傳感器可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)追蹤、心跳速率測(cè)量等。在城市建設(shè)領(lǐng)域，MEMS傳感器可以協(xié)助監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的穩(wěn)定性，營(yíng)造充滿活力的反饋系統(tǒng)……MEMS傳感器已經(jīng)被廣泛地集成到汽車電子、智能家居、智能電網(wǎng)等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域。

在手持終端應(yīng)用領(lǐng)域，Jérémie指出將會(huì)出現(xiàn)一些新興傳感器，包括指紋傳感器，環(huán)境(濕度、氣體、 紫外線)傳感器，健康(脈搏、血氧)傳感器，熱成像傳感器等。此外MEMS麥克風(fēng)、運(yùn)動(dòng)傳感器包括加速計(jì)、磁力計(jì)、陀螺儀、壓力傳感器以及不同類別的運(yùn)動(dòng)傳感器組合等市場(chǎng)均有較好的成長(zhǎng)表現(xiàn)。

一些主要MEMS廠商動(dòng)態(tài)

在整個(gè)半導(dǎo)體生態(tài)體系中，MEMS正扮演著越來(lái)越重要的角色，其應(yīng)用范圍包含了消費(fèi)電子、汽車工業(yè)、工業(yè)控制乃至生物醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域，且仍在迅速擴(kuò)大。MEMS在即將到來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代中將起到的核心作用，為新科技產(chǎn)品提供更智能、更敏銳的感觀能力。國(guó)內(nèi)外各大MEMS企業(yè)都將擴(kuò)大對(duì)MEMS傳感器研發(fā)的投入。例如Honeywell的兩條MEMS生產(chǎn)線正火熱運(yùn)行中;中芯國(guó)際正逐漸成為MEMS傳感器領(lǐng)域的制造廠商，把業(yè)務(wù)從CMOS擴(kuò)展到MEMS;美新半導(dǎo)體以自家設(shè)計(jì)的三軸加速度計(jì)為例，介紹了目前在傳感器設(shè)計(jì)中遇到的難點(diǎn)和重大突破。

Honeywell電子傳感業(yè)務(wù)總監(jiān)Michael Young點(diǎn)出了Honeywell目前關(guān)注的四個(gè)主要領(lǐng)域：“我們主要是關(guān)注一些工業(yè)方面的引用，包括：

一，隨著人口老齡化會(huì)有更多醫(yī)療方面的應(yīng)用;

二，隨著勞動(dòng)力成本不斷上升我們會(huì)關(guān)注自動(dòng)化方面的應(yīng)用，包括和OEM方面的一些合作;

三，環(huán)境監(jiān)控監(jiān)測(cè)，水的質(zhì)量，空氣質(zhì)量的一些監(jiān)控;

四，隨著城市化進(jìn)程不斷加深，很多城市居民小區(qū)需要對(duì)電進(jìn)行監(jiān)控，能源管理，還有安全方面我們也會(huì)關(guān)注?！?/p>

中芯國(guó)際技術(shù)研究發(fā)展資深總監(jiān)黃河指出，技術(shù)的發(fā)展持續(xù)推動(dòng)著MEMS傳感器成本下降——這已經(jīng)是不可逆的趨勢(shì)。“MEMS芯片的成本降低速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了CMOS芯片，而競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)更緊湊的系統(tǒng)封裝的需求?！庇捎贛EMS工藝的復(fù)雜度遠(yuǎn)超過(guò)CMOS工藝，在現(xiàn)有CMOS晶圓廠的特定產(chǎn)線上預(yù)先引入特別的MEMS器件工藝，黃河認(rèn)為這一途徑具有巨大的潛力，而中芯國(guó)際也正在通過(guò)此方法將代工業(yè)務(wù)從CMOS擴(kuò)展到MEMS領(lǐng)域。例如中芯與Silicon Labs合作開(kāi)發(fā)的CMEMS技術(shù)，把MEMS架構(gòu)直接構(gòu)建于標(biāo)準(zhǔn)CMOS晶圓上，從而獲完全集成的高可靠“CMOS+MEMS”單晶片解決方案，以此工藝打造的Si50x系列振蕩器，“這是業(yè)界首個(gè)0.13微米單片集成的CMOS-MEMS量產(chǎn)工藝?！?黃河強(qiáng)調(diào)。此后中芯又將TSV技術(shù)引入到CMOS后端制程，發(fā)布了另一項(xiàng)業(yè)界首個(gè)基于0.18微米 e-TSV平臺(tái)的3D MEMS SiP商用工藝?！拔覀儜?yīng)該用全新的視角，以系統(tǒng)的方法來(lái)設(shè)計(jì)、制造、組裝和測(cè)試MEMS芯片。技術(shù)進(jìn)步和改進(jìn)在加速，我們將同時(shí)面臨前所未有的挑戰(zhàn)和與機(jī)遇?！?/p>

1999年趙陽(yáng)博士憑借自主發(fā)明的熱對(duì)流加速度傳感器技術(shù)在美國(guó)創(chuàng)建了美新公司(MEMSIC)， 同年11月在中國(guó)無(wú)錫成立公司，并開(kāi)始研發(fā)生產(chǎn)MEMS傳感器。MEMSIC(MEMS+IC)開(kāi)發(fā)了獨(dú)一無(wú)二的MEMS傳感器組件和系統(tǒng)集成技術(shù)，專注于制造多種小型化和成本更低的產(chǎn)品，為消費(fèi)電子、工業(yè)自動(dòng)化以及航空等領(lǐng)域提供市場(chǎng)需要的多樣產(chǎn)品?，F(xiàn)在，美新已在傳感器部件及系統(tǒng)集成方面積累了深厚的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。美新半導(dǎo)體總裁趙陽(yáng)介紹了美新開(kāi)發(fā)的世界首款3D WLP封裝單芯片熱加速度計(jì)。

傳統(tǒng)的加速度計(jì)是基于電容或壓電技術(shù)，用于測(cè)量微機(jī)械質(zhì)量結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。這種技術(shù)在許多方面具有一定的局限性，如表面粘附(稱為黏附)、滯后、機(jī)械振蕩、電磁干擾、昂貴的制造過(guò)程，也面臨一些與微機(jī)械運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)相關(guān)問(wèn)題的挑戰(zhàn)。為了解決這些問(wèn)題，美新開(kāi)發(fā)出一種獨(dú)特的技術(shù)，該技術(shù)解決了與傳統(tǒng)基于MEMS的加速度計(jì)相關(guān)的問(wèn)題。獨(dú)有專利的熱對(duì)流技術(shù)，是全球第一家使用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的單芯片集成混合信號(hào)處理電路的熱對(duì)流MEMS慣性傳感器。獨(dú)特的單芯片硅片設(shè)計(jì)方法從根本上降低了成本和增強(qiáng)了芯片性能、功能和質(zhì)量，“美新的這款熱加速度計(jì)芯片尺寸僅1.2mmx1.7mm，檢測(cè)范圍包括2g、4g、8g，具有12位精度，零偏移遲滯，售價(jià)僅0.19美元起?！彼麖?qiáng)調(diào)。

“手機(jī)仍然是我們會(huì)關(guān)注的領(lǐng)域。在今后五年我們會(huì)看到中國(guó)手機(jī)出貨量將占全球一半的數(shù)量，數(shù)量上已經(jīng)超過(guò)三星以及蘋果。中國(guó)手機(jī)消費(fèi)也仍然將是全球第一，今后還將繼續(xù)增長(zhǎng)，這些消費(fèi)者他們不會(huì)消失?！壁w陽(yáng)補(bǔ)充說(shuō)，“海外市場(chǎng)我們主要關(guān)注工業(yè)應(yīng)用，不會(huì)關(guān)注海外消費(fèi)者應(yīng)用?！?/p>

意法半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁兼模擬器件、MEMS及傳感器產(chǎn)品事業(yè)部總經(jīng)理Benedetto Vigna強(qiáng)調(diào)，在過(guò)去十年，運(yùn)動(dòng)傳感器技術(shù)徹底改變了人類與電子設(shè)備的互動(dòng)方式。通過(guò)研發(fā)和推廣運(yùn)動(dòng)傳感器到各種智能型消費(fèi)性電子應(yīng)用，意法半導(dǎo)體在這一技術(shù)革命中扮演了相當(dāng)重要的角色。據(jù)他介紹，目前意法半導(dǎo)體已銷售近50億顆MEMS傳感器及35億顆MEMS執(zhí)行器。完整的研發(fā)設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)業(yè)鏈，讓意法半導(dǎo)體成為廠商首選的一站式MEMS供應(yīng)商，其豐富的產(chǎn)品組合涵蓋微加工加速度計(jì)、陀螺儀、壓力傳感器、磁強(qiáng)傳感器和麥克風(fēng)，擁有整合多個(gè)傳感器模塊、板載信號(hào)處理器、控制功能、傳感器融合算法和無(wú)線接口的能力。作為MEMS市場(chǎng)的重量級(jí)制造商，意法半導(dǎo)體的MEMS技術(shù)研發(fā)同樣處于業(yè)界最前沿，擁有近1000項(xiàng)與MEMS相關(guān)的專利。意法半導(dǎo)體引領(lǐng)傳感器技術(shù)向智能化和獨(dú)立化發(fā)展，并將會(huì)在消費(fèi)電子、醫(yī)療保健、環(huán)境科學(xué)等諸多領(lǐng)域開(kāi)創(chuàng)新局面。

近幾年MEMS市場(chǎng)發(fā)展迅猛，逐漸出現(xiàn)了多元化發(fā)展的局面。例如單位出貨量增長(zhǎng)，但平均售價(jià)也迅速下跌;傳統(tǒng)制造廠商與新興無(wú)晶圓MEMS廠商的競(jìng)爭(zhēng);新興MEMS制造工藝和技術(shù);多起行業(yè)并購(gòu)等等。對(duì)此意法半導(dǎo)體也提出了“3+1”的多元化策略即多元化的產(chǎn)品、客戶、應(yīng)用以及市場(chǎng)?！巴ㄟ^(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新以及多元化發(fā)展，輔以穩(wěn)健可靠的批量生產(chǎn)供應(yīng)鏈和強(qiáng)大的合作關(guān)系，MEMS器件及傳感器廠商將推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的增長(zhǎng)。在亞太等地區(qū)市場(chǎng)上，地區(qū)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)必須加以考慮，這樣才能研發(fā)適合的產(chǎn)品，提供適合的支持模式?！?Benedetto Vigna 指出，“意法半導(dǎo)體將繼續(xù)引領(lǐng)MEMS工業(yè)發(fā)展，因?yàn)槲覀儞碛邢冗M(jìn)的技術(shù)產(chǎn)品組合，覆蓋物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需的全部關(guān)鍵要素，例如MEMS傳感器和執(zhí)行器，以及嵌入式處理器、電源器件和接口芯片等等?！?/p>

Jérémie認(rèn)為，可穿戴設(shè)備目前還在它的嬰兒階段。“我們看到的現(xiàn)階段的可穿戴設(shè)備主要表現(xiàn)為各種手鐲或者是手表，谷歌眼鏡等等，主要是娛樂(lè)型的，仍然停留在可穿戴設(shè)備的早期階段。我們認(rèn)為必須要進(jìn)到下一步，比如除了娛樂(lè)，能夠檢查生命體征、心跳、脈搏以及血壓等功能?！彼麖?qiáng)調(diào)，“尤其重要的是：你早晨起床去上班，其實(shí)你不需要有這樣穿戴性設(shè)備給你日常生活帶來(lái)的干擾，我們需要有更多透明，更加簡(jiǎn)潔方便的穿戴性設(shè)備，你不需要把它啟動(dòng)，或者和云聯(lián)系在一起進(jìn)行同步，晚上還要給它充電。如果需要做那么多繁復(fù)的工作，我認(rèn)為這樣的穿戴性設(shè)備在今后是不會(huì)有市場(chǎng)的?！彼赋霈F(xiàn)在已經(jīng)有了一些嘗試，比如把它和衣服整合在一起，只要穿上這個(gè)衣服，穿戴性設(shè)備就在上面了，但目前成本還是比較高。必須要把成本降低下來(lái)，否則今后是不會(huì)有廣泛的應(yīng)用。

趙陽(yáng)也表示，“可穿戴設(shè)備的真正意義在于，我們會(huì)把internet穿在我們身上，通過(guò)這種方式達(dá)到人機(jī)結(jié)合，就像中國(guó)人講的人和天地之間的融合，是通過(guò)我們的傳感器連接耳朵和鼻子與世界?，F(xiàn)在通過(guò)人機(jī)連接和internet連接，等于internet穿在我們身上了，而不是只做一個(gè)設(shè)備?！?/p>

樓氏電子商務(wù)拓展總監(jiān)Angelo Assimakopoulos表示，穿戴市場(chǎng)估計(jì)在2018年時(shí)將達(dá)到1.2億部?！暗俏覀冋嬲纯纱┐髟O(shè)備到底給我們帶來(lái)怎樣的價(jià)值，如果不能夠給我們帶來(lái)價(jià)值，僅僅是時(shí)尚潮流，就只是曇花一現(xiàn)，不久就會(huì)消失?，F(xiàn)在可以看到一些智能手表，如果能夠通過(guò)它發(fā)短信或者看天氣預(yù)報(bào)，這是很好的應(yīng)用。但是現(xiàn)在可穿戴設(shè)備沒(méi)有特別的類別劃分出來(lái)，也沒(méi)有相應(yīng)的指征說(shuō)明今后到底機(jī)遇在哪里。目前我們發(fā)現(xiàn)戴手表的人是25歲或者30歲以上的中年人戴手表，小于25歲的人群沒(méi)有戴手表的習(xí)慣，所以還無(wú)法預(yù)測(cè)今后方向是怎么樣的。我們今后潛在的客戶現(xiàn)在還沒(méi)有工作，所以我們無(wú)法預(yù)測(cè)他們今后是否會(huì)產(chǎn)生購(gòu)買欲望或者購(gòu)買沖動(dòng)，所以還是未知數(shù)?！彼麖?qiáng)調(diào)，“對(duì)傳感器制造商來(lái)說(shuō)會(huì)有機(jī)遇。對(duì)健康醫(yī)療設(shè)備業(yè)界公司和相關(guān)用戶界面公司來(lái)說(shuō)會(huì)有一些機(jī)遇，所以可穿戴設(shè)備今后還是有機(jī)會(huì)的?！?/p>

機(jī)遇與競(jìng)爭(zhēng)齊飛，全球廠商云集中國(guó)MEMS市場(chǎng)

中國(guó)作為全球最大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)基地，消耗了全球四分之一的MEMS器件，吸引了全球的目光。同時(shí)中國(guó)MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)的生態(tài)環(huán)境正逐漸完善，目前正在快速的發(fā)展壯大中。

中國(guó)的手機(jī)產(chǎn)能世界第一，同時(shí)也是物聯(lián)網(wǎng)的明確領(lǐng)導(dǎo)者，中國(guó)的能手機(jī)、汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用正在廣泛的普及中。中科院上海微系統(tǒng)所所長(zhǎng)王曦院士在講話中提到，當(dāng)創(chuàng)新型企業(yè)不斷涌現(xiàn)，MEMS傳感器研發(fā)領(lǐng)域的生態(tài)系統(tǒng)日益完善，主要的MEMS產(chǎn)業(yè)研發(fā)中心集中在上海和江蘇，全國(guó)的MEMS企業(yè)眾多，積極的競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)火熱。今后MEMS將在消費(fèi)電子、汽車工業(yè)、工業(yè)控制乃至生物醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域扮演越來(lái)越重要的角色。

“蘋果和三星在智能手機(jī)中的創(chuàng)新應(yīng)用，引領(lǐng)了MEMS技術(shù)的潮流?，F(xiàn)在中國(guó)本土的手機(jī)OEM廠商如小米、華為、OPPO、VIVO、魅族等等，也越來(lái)越多地采用更多的MEMS傳感器芯片。” 王曦表示，“中國(guó)的MEMS產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)也正逐步完善，從研發(fā)、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、代工、封測(cè)到應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)鏈已基本形成，上海、蘇州、無(wú)錫都形成了研發(fā)中心。”

中國(guó)作為MEMS的新戰(zhàn)場(chǎng)，已經(jīng)在智能手機(jī)和平板電腦兩個(gè)MEMS的主要應(yīng)用領(lǐng)域有很強(qiáng)的市場(chǎng)能力，Jérémie分別從需求側(cè)和供應(yīng)側(cè)分析了中國(guó)MEMS市場(chǎng)(主要是智能手機(jī)應(yīng)用)的現(xiàn)狀。

從需求側(cè)，中國(guó)手機(jī)OEM的激增極大地刺激了MEMS傳感器市場(chǎng)。以下幾個(gè)圖表清楚地表現(xiàn)出這一市場(chǎng)的火爆。

另外，隨著新興國(guó)家市場(chǎng)也逐漸轉(zhuǎn)向品牌產(chǎn)品，中國(guó)的白牌(山寨)手機(jī)市場(chǎng)不斷下滑，頂級(jí)OEM廠商如華為、聯(lián)想、酷派等以及大多數(shù)地方小品牌將他們的低端智能手機(jī)外包給華勤、聞泰、龍旗等IDH方案商。這部分手機(jī)市場(chǎng)也占了一定的份額并呈增長(zhǎng)趨勢(shì)?！霸诖蟛糠值投耸謾C(jī)市場(chǎng)，如壓力計(jì)、陀螺儀等中高端功能滲透率較低。而一些‘必備’的傳感器如分立加速度計(jì)，以及便宜又易于設(shè)計(jì)諸如‘ALS+Prox+IR emitter’的組合傳感器具有較大市場(chǎng)需求?！敝档靡惶岬氖?，他指出中國(guó)的所有智能手機(jī)OEM都在等待能夠檢測(cè)PM10, PM2.5的顆粒物傳感器，然而目前還沒(méi)有能夠適合集成在手機(jī)中的可行的技術(shù)。

從供應(yīng)側(cè)看。中國(guó)智能手機(jī)OEM整體迅速脫穎而出，成為第三大MEMS采購(gòu)力，僅次于蘋果和三星。“因此那些不重視中國(guó)市場(chǎng)的傳感器供應(yīng)商將會(huì)遇到麻煩。例如光傳感器供應(yīng)商Capella?！盝érémie指出，“該公司將其資源全部集中在傳統(tǒng)客戶三星和HTC，錯(cuò)過(guò)了中國(guó)OEM爆發(fā)的時(shí)機(jī)，在2010-2012年以50%~100%速度高速成長(zhǎng)期過(guò)后，2013年就下跌20%。”

在閉幕主題演講中，上海矽睿科技有限公司首席執(zhí)行官謝志峰分享了矽?？萍嫉膭?chuàng)業(yè)故事，以及矽睿科技“從中國(guó)制造到中國(guó)創(chuàng)造”的愿景。他以兩個(gè)生動(dòng)形象的例子來(lái)說(shuō)明了矽?？萍荚趧?chuàng)業(yè)過(guò)程中遇到的主要挑戰(zhàn)和獲得的重要成功，并探討了中國(guó)MEMS傳感器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造流程，分享他理解中的物聯(lián)網(wǎng)對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)所產(chǎn)生的影響。