消费电子产业风涌潮起 MEMS传感器需求水涨船高
2011-08-29 20:49:45   来源：微迷   评论：0   点击：

作者：庄惠雯（台湾）

庞大的消费性电子市场吸引各家业者的竞相投入， 而为更贴近使用者习惯，并强化各种应用功能，消费性电子开始导入微机电系统(MEMS)元件，其中加速度计、陀螺仪与MEMS麦克风为最大受惠者，相关业者包括飞思卡尔(Freescale)、IMT、VTI、Akustica与耕耘MEMS时钟的SiTime也持续推出新产品抢占市场商机。

飞思卡尔逐步整合MEMS传感器

目前MEMS的应用以消费性电子为大宗，未来将为智慧能源与医疗装置，飞思卡尔全球市场行销总监Dlen Burchers表示，在消费性电子领域中，MEMS传感器受到行动运算装置、手机等产品的推动，再加上MEMS具备低成本、小尺寸与低功耗的特性，符合消费性电子产品的需求，每年皆有双倍的成长率，因此飞思卡尔投入MEMS市场时，即以消费性电子及车用/工业应用市场为主，未来并将瞄准医疗、智慧能源等应用。经过30年MEMS传感器发展累积的基础，目前飞思卡尔MEMS出货量已达十亿颗。

针对消费性电子朝轻薄短小的发展，飞思卡尔也计画将各种MEMS传感器整合为单一的智慧MEMS平台，Burchers指出，飞思卡尔透过封装技术将MEMS与微控制器(MCU)整合为单晶片，但并不等于一个完整的多颗MEMS传感器系统平台，尚须要搭配软件，因此飞思卡尔也开发相关软体，若客户未有软体研发的能力，飞思卡尔也可提供适当的协助，此外，多MEMS传感器平台也具备用户介面(UI)，在功耗上，搭配i.MX处理器，可降低约90%的耗电。

由于飞思卡尔的陀螺仪于2011年中发布，Burchers谈到，虽然比其他厂商晚约6个月时间推出陀螺仪，但飞思卡尔并未落后太多，原因在于，陀螺仪的应用才刚起步，至于爱普生(Epson)推出十二轴MEMS传感器，Burchers认为是相当未来性的产品，但MEMS势必往多轴发展，飞思卡尔将视市场状况，投入多轴传感器的研发。

VTI跨足消费性应用市场商机

由于消费性电子市场商机庞大，原先耕耘工业领用的MEMS业者VTI亦宣布跨入消费性电子领域，该公司北美副总裁暨总经理Scott Smyser表示，挟20年于汽车/工业用MEMS累积的技术基础，看准每年整体成长率超过18%的消费性电子，将衍生MEMS传感器15亿美元的市场规模，因此毅然跨进消费性电子领域。

与其他厂商的计画相同，VTI也认为医疗装置为未来MEMS的重要应用市场，Smyser指出，由于医疗装置涉及人身安全，因此须经过严格的产品验证，而VTI拥有同样严格要求的汽车相关技术，恰好可转移至医疗电子。虽然在消费性电子领域中，VTI为后进业者，但目前该公司已可提供加速度计、陀螺仪与时脉产品，并采用三维(3D)制程技术，此外，VTI MEMS传感器较高的良率与较低的功耗，为该公司胜出市场的重要因素。

嫁入博世，Akustica转向消费性电子领域

专注于笔记型电脑MEMS麦克风研发的Akustica，于2009年被博世(Bosch)购并后， 也将触角从笔记型电脑延伸至消费性电子，Akustica执行长Stefan Finkbeiner表示，过去该公司规模较小，因此无力于消费性电子市场推广产品，且MEMS生产量也追不上消费性电子庞大的需求，现在拥有富爸爸--博世，可利用博世的生产设备与资源，因此有能力可进军消费性电子市场。

Akustica的MEMS麦克风产品与其他业者，如楼氏(Knowles)、意法半导体(STMicroelectronics)、欧胜(Wolfson)与飞思卡尔最大的不同点是，Akustica采用互补式金属氧化物半导体(CMOS)制程生产MEMS麦克风。 Burchers认为，透过CMOS制程制造MEMS麦克风有一定的难度，原因在于CMOS晶圆较薄，MEMS为立体设计架构，因此要顺利研发产品，挑战相当大。

针对此疑虑，Finkbeiner表示，CMOS制程拥有许多优点，如低成本，以及成熟的制程技术与设备可作为后盾，即使MEMS制程与CMOS有极大的差异，导致初期生产CMOS MEMS麦克风遭遇极大挑战，但Akustica已克服，且逐渐取得楼式电子的市占率，展现市场开拓成果。

面对台湾与中国大陆MEMS制造商亦积极推出CMOS MEMS麦克风，且产品成本更具优势，Finkbeiner表示，MEMS传感器不仅仅是成本低即可分食市场大饼，品质、效能亦为客户采用的重点，且在CMOS MEMS麦克风的设计架构上，目前竞争对手多为特定应用积体电路(ASIC)加上MEMS裸晶的架构，再封装为系统单晶片(SoC)，但Akustica已成功将ASIC整合于MEMS裸晶中， 尺寸可更加缩小，为该公司一大优势，未来Akustica也将推出尺寸更小的产品。

不过，由于Akustica小尺寸产品将以省略周边元件达成， 也造成效能上的疑虑，Finkbeiner表示，周边的减少不代表效能将随之降低，Akustica透过更高整合度与效能更高的ASIC解决效能不足的问题。

MEMS时钟扮重要角色

许多晶片与终端产品中皆须内建时钟才能确保工作效能，由于更高的运作效能需更高频的时钟振荡器，但目前石英振荡器在高频领域的开发相当困难，且各种不同特性的石英振荡器也有各自的缺点，促使MEMS时钟产品的崛起。

SiTime市场行销副总裁Piyush Sevalia表示，MEMS时钟产品在效能上有一定程度的表现，且较不亦受使用环境影响而造成故障，相较于石英振荡器的研发时间须耗时8~16周，MEMS时钟元件仅需3~5周，可借此减少研发成本，并加快产品上市时程，因此MEMS时钟元件广受市场欢迎，根据研究资料显示，MEMS时钟元件每年有高达100%的成长率，而石英元件仅5%，即可证明MEMS时钟元件已逐渐打开市场大门。

面对MEMS振荡器的庞大商机，SiTime已​​推出针对平板装置(Tablet Device)以及电子书阅读器(E-reader)等应用，推出完整的MEMS时钟振荡器解决方案，Sevalia表示，该元件比传统石英振荡器薄30%，并提供高出十倍以上的稳定性和防振抗震性，可最佳化平板电脑以及电子书的设计美观及耐用性。

MEMS开关登场

MEMS开关(Switch)在终端产品中也扮演重要角色，其中射频(RF) MEMS开关可用于无线通讯、振荡电路与讯号处理等，Innovative Micro Technology(IMT)推出一系列MEMS开关产品， 目前累积全球出货量已达六千两百万颗， IMT副总裁Craig Trautman表示，RF MEMS开关可用于包括手机、笔记型电脑、电视机、游戏机、DVD摄录影机、MP3播放器与汽车中。

有关IMT的优势，Trautman强调，目前MEMS业者多自行生产MEMS传感器，较少委外代工，虽然IMT亦有自己的晶圆厂，但是仍有一些MEMS开关产品交由代工厂进行制造，可进一步节省成本，且该公司MEMS开关产品亦包含IP、平台的部分，也授权给其他客户，事实上，IMT并非单纯的普通晶圆厂，目前授权IMT产品的无晶圆厂客户约占80%。