MEMS制造和封装的发展趋势
2011-08-30 22:20:37 来源：微迷 评论：0 点击：
尽管MEMS技术还没有IC级别的尺寸需求驱动，但并不意外着MEMS制造技术原地踏步。现在MEMS市场主要由消费电子应用驱动而实现快速增长。
尽管MEMS技术还没有IC级别的尺寸需求驱动，但并不意外着MEMS制造技术原地踏步。现在MEMS市场主要由消费电子应用驱动而实现快速增长：
1. 尺寸驱动：满足消费电子应用需求，如智能手机和平板电脑。
2. 性能驱动：高端应用，如航天航空。
3. 成本驱动：大批量应用，如手机、汽车和游戏机。
最新的MEMS制造、封装技术和特殊材料可以解决以上需求问题。MEMS技术已经从体微机械加工、表面微机械加工发展到SOI（Thick SOI、Thin SOI、Cavity SOI），下一步发展是：3D Integration和CMOS MEMS。
图1 MEMS制造工艺发展路线
DRIE和晶圆键合是技术演变的主要原因：在主流半导体业务中，它们越来越多应用于3D TSV。晶圆键合的直接竞争对手是CMOS MEMS方法。MEMS很少由技术创新推动发展，大多数情况下，要么为了使用微机械加工的MEMS来减少市场上现有的传感器，要么来自系统制造商的推动。使用CMOS工艺有时是历史的选择（CMOS技术比MEMS技术发展更快）。事实上，CMOS MEMS可能被限制在非常特殊的应用领域，如MEMS阵列要求非常密的电子加工技术。对于其它情况，MEMS制造和封装工艺取决于产品周期、灵活性、成本、集成、市场需求和功耗。
图2 MEMS集成技术路线图
通过分析MEMS制造和封装趋势，提出了MEMS传感器芯片在尺寸、功耗、成本及封装等方面预测：
| 2000 | 2010 | 2020 | |
| MEMS die size | 10 mm2 | ~2-3 mm2 | 1-2 mm2 |
| Packaged die size | 2x5x5 mm3 | QFN package (3.0 mm x 3.0 mm, height 0.9 mm) | < 1x2x2 mm3 |
| Power consumption | 0.1 mW | 0.05 mW | < 0.05 mW |
| MEMS ASP ($) | >$3 (3-axis) | $0.7 | <$0.5 |
| Volume (Munits) | 35 | 771 | >2500 |
| Major manufacturing evolution |
• 4” & 6” wafer size • Integrated MEMS from AD • Mostly wire bonding side by side |
• 6” and 8” emerging • SOI wafers and epiPoly Si approaches (3μ thick proof mass) • AD shifts to hybrid • Stacked/side by side wire bonded MEMS & ASIC |
• Mostly 8” wafer size • Capping is removed • ASIC becomes the active capping • 3D TSV implemented |
2011年，简化MEMS制造工艺仍然是一个重要目标。但是“一个产品，一套工艺流程，一种封装形式”的MEMS法则会持续多久？目前的研究工作试图克服MEMS法则，制定标准的流程。到2020年，MEMS代工厂很可能已开发出内部标准工艺模块，届时MEMS成本将大幅下降。