本土MEMS廠(chǎng)商需厚積薄發(fā)，紅海中闖出一條路

最近，國內MEMS產(chǎn)業(yè)可謂好事連連：深迪半導體發(fā)布國內首款三軸MEMS陀螺儀ST200G；致力于MEMS加速度計、陀螺儀和電子羅盤(pán)的新創(chuàng )公司矽睿半導體 (QS Technologies)在上海成立；罕王斥資30億興建8英寸MEMS晶圓廠(chǎng)；關(guān)于MEMS配套產(chǎn)業(yè)園區的建立和政策扶持的新聞也是接二連三。

 

取得這些階段性成果，值得恭喜和鼓勵，但就國內整體MEMS產(chǎn)業(yè)而言，還有很長(cháng)一段路要走，國內MEMS產(chǎn)業(yè)起步相對較晚，從產(chǎn)業(yè)分布來(lái)看，長(cháng)三角地區主要以研發(fā)為主，應用層面大多分布在珠三角地區，從產(chǎn)品形態(tài)來(lái)看，MEMS麥克風(fēng)發(fā)展最好，瑞聲科技的MEMS麥克風(fēng)已經(jīng)打入蘋(píng)果產(chǎn)品供應鏈，但其MEMS芯片還是外購于英飛凌。瑞聲科技也在進(jìn)行MEMS芯片的開(kāi)發(fā)，初創(chuàng )公司無(wú)錫芯奧微和蘇州敏芯也在這一領(lǐng)域有一定的技術(shù)積累。

 

在消費類(lèi)慣性傳感器方面，硅谷海歸創(chuàng )立的無(wú)錫美芯開(kāi)發(fā)出的三軸磁傳感器已量產(chǎn)出貨，成功應用于智能手機等便攜設備。蘇州明皜和上海深迪在今年分別發(fā)布了三軸加速度計和三軸陀螺儀，目前還未量產(chǎn)。從深迪半導體網(wǎng)站公布產(chǎn)品規劃來(lái)看，下一步應該是三軸陀螺儀+三軸加速度計芯片的六軸IMU以及陀螺儀+加速度計+地磁儀的九軸方案。步伐較ST和InvenSense這些國際廠(chǎng)商，稍慢了一些。

 

此外，據中國微納技術(shù)俱樂(lè )部會(huì )長(cháng)王懿先生介紹：“目前MEMS晶振、自動(dòng)對焦執行器、微揚聲器和MEMS操縱桿在國內還處于真空狀態(tài)；微鏡、溫濕度傳感器、氣體傳感器、生物芯片和微流控芯片在國內均有產(chǎn)品，但是基本處于起步階段；另外，紅外焦平面陣列芯片主要應用于軍事領(lǐng)域，國產(chǎn)化需求強烈，國內公司主要有浙江大立、武漢高德、北京廣微積電和上海巨哥，產(chǎn)品主要特點(diǎn)是良率低，單價(jià)高。”

 

中國微納技術(shù)俱樂(lè )部會(huì )長(cháng)王懿

 

從應用市場(chǎng)來(lái)看，據Semico Research的調查數據顯示，2011年，智能手機中的MEMS產(chǎn)品銷(xiāo)售額占20%，2011～2015年，復合年增長(cháng)率將達38%。智能手機將在2014年取代汽車(chē)，成為MEMS的最大應用市場(chǎng)。王懿認為，2012年，更多的MEMS器件將用于消費電子產(chǎn)品中，如壓力傳感器、自動(dòng)對焦執行器、微鏡和溫濕度傳感器。智能手機仍將起到火車(chē)頭的拉動(dòng)作用；同時(shí)，平板電腦將提供新的增長(cháng)機會(huì )。

 

隨著(zhù)iPhone引爆了MEMS傳感器市場(chǎng)，將其帶入消費電子，現在MEMS加速度計和陀螺儀已基本成為高端手機的標配。而且因智能手機和平板電腦的熱賣(mài)，越來(lái)越多的廠(chǎng)商切入陀螺儀市場(chǎng)，除了傳統廠(chǎng)商ST,InvenSense等，羅姆旗下加速度計供應商Kionix已進(jìn)入陀螺儀市場(chǎng)，松下最近也推出三軸陀螺儀。一些大廠(chǎng)也通過(guò)收購進(jìn)入這一市場(chǎng)：Maxim收購S(chǎng)ensorDynamics、Murata收購VTI，可以預見(jiàn)的是，不久的陀螺儀市場(chǎng)將是一片紅海。而有些廠(chǎng)商則選擇避開(kāi)這一波消費電子的應用浪潮，直接切入被認為是下一個(gè)熱門(mén)應用領(lǐng)域的醫療電子，如索尼收購Micronics。

 

如何讓自己的陀螺儀產(chǎn)品在市場(chǎng)上更有競爭性，如何與手機中現有傳感器合作，拓展更多新應用，這就是目前很多廠(chǎng)商都在研發(fā)的組合傳感器?，F階段在智能手機中，MEMS加速度計用于做橫豎屏切換、平衡球等簡(jiǎn)單應用中，陀螺儀用于拍攝全景照或某些簡(jiǎn)單游戲中。意法半導體（ST）技術(shù)營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理閆子波先生表示：“如果把加速度傳感器、陀螺儀和地磁傳感器的數據融合在一起，經(jīng)過(guò)算法處理，能夠輸出四元數和旋轉矢量，這兩者的輸出可以擴展出很多的應用，比如，擴展現實(shí)、位置信息服務(wù)、室內導航等，這些新的應用會(huì )驅動(dòng)越來(lái)越多的手機和平板需求多種傳感器。另外一點(diǎn)，手機中光學(xué)防抖也對陀螺儀提出很高的要求，需要陀螺儀配合攝像頭模組形成一個(gè)反饋閉環(huán)，具有高相應速度和低噪聲的特點(diǎn)，這也是可以看作陀螺儀和CMOS sensor的一個(gè)融合應用。”

 

據閆子波介紹ST已經(jīng)有多種組合產(chǎn)品：“比如：LSM330D就是加速度+陀螺儀，封裝只有3x5.5mm,下一代產(chǎn)品只有3x3.5mm. LSM303D是ST新推出3x3mm的加速度和地磁傳感器組合產(chǎn)品，大大簡(jiǎn)化電子指南針的設計。ST也有9軸芯片（加速度+陀螺儀+地磁），而對于10軸組合產(chǎn)品, 現在已經(jīng)有SIP。設計出組合傳感器不是問(wèn)題，而最重要的是能否契合市場(chǎng)的需求，并且每種傳感器有其特性，比如壓力傳感器需要其上部開(kāi)孔，現階段超薄手機更關(guān)注傳感器的高度，而不是面積等等，這些都會(huì )給組合產(chǎn)品設計帶來(lái)一些挑戰。”

而在年初推出全球首款9軸組合傳感器的InvenSense，其多款產(chǎn)品已被三星和HTC等多家手機廠(chǎng)商使用。InvenSense公司業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)副總裁JosephJiang接受本刊采訪(fǎng)時(shí)表示：“InvenSense的9軸組合傳感器MPU-9150采用4x4x0.9mm尺寸封裝，與6軸 MPU-6050 和3軸 MPU-3050產(chǎn)品可實(shí)現pin-to-pin兼容，使得客戶(hù)可以方便地遷移到我們的新一代產(chǎn)品中。同時(shí)，很多手機和平板大廠(chǎng)也采用了我們的方案，如三星 Galaxy Nexus 以及 HTC One”

 

InvenSense公司業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)副總裁JosephJiang

 

另外，他透露，最近InvenSense發(fā)布了一個(gè)穿戴式傳感器開(kāi)發(fā)工具包，并收到客戶(hù)面積極的反饋。他也期待最新的9軸組合傳感器產(chǎn)品能快速被應用在體育/健身和健康監測市場(chǎng)。

 

像ST和InvenSense的單芯片集成組合傳感器產(chǎn)品在國內暫處于真空狀態(tài)，雖然很多公司已在這方面進(jìn)行開(kāi)發(fā)。王懿認為主要有以下幾個(gè)方面的原因：首先，國內公司對單個(gè)傳感器的研發(fā)還不成熟，3軸加速度計和3軸陀螺儀均無(wú)量產(chǎn)經(jīng)驗。其次，國內大部分MEMS初創(chuàng )公司沒(méi)有實(shí)力自己研發(fā)ASIC芯片，需要與IC設計公司配合。據他了解，無(wú)錫美新、上海深迪有自己的ASIC團隊，并正在研發(fā)多軸整合的ASIC芯片。再次，有些MEMS芯片與ASIC工藝不兼容，只能采用多芯片、系統級封裝形式。最后，從市場(chǎng)應用角度看，集成并非絕對的好，需要針對應用具體分析，消費類(lèi)市場(chǎng)對成本極為敏感，組合傳感器的性?xún)r(jià)比不一定優(yōu)于單個(gè)傳感器。因此，對于現階段國內廠(chǎng)商而言，不易切入單芯片組合傳感器市場(chǎng)。

 

對于國內公司來(lái)說(shuō)，就算再難也要進(jìn)入，市場(chǎng)不能沒(méi)嘗試過(guò)就丟掉。ST閆子波認為：對于國內MEMS產(chǎn)業(yè)而言，需要的是經(jīng)驗、時(shí)間和市場(chǎng)的考驗，這個(gè)市場(chǎng)是變化很快的，從加速度傳感器的價(jià)格就可以看出競爭已經(jīng)多么激烈了。王懿則認為該產(chǎn)業(yè)應由政府牽頭，通過(guò)MEMS行業(yè)上、中、下游的合作，開(kāi)發(fā)CMOS MEMS設計、制造、封裝及測試平臺，加上人力成本優(yōu)勢，才有實(shí)力與國外廠(chǎng)商競爭。

 

但同時(shí)也有一些利好消息，中國的MEMS產(chǎn)業(yè)鏈正在不斷完善（如蘇州和淄博中試平臺、無(wú)錫晶圓級封裝平臺），各地政府的優(yōu)惠政策（如蘇州領(lǐng)軍人才、無(wú)錫530計劃、上海千人計劃），都促進(jìn)中國MEMS步入快速發(fā)展期。

 

王懿認為MEMS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展同樣也給其他行業(yè)帶來(lái)機遇：

 

（1）傳統的IC代工廠(chǎng)將落后的產(chǎn)線(xiàn)改造為MEMS生產(chǎn)線(xiàn)，以提高利潤率；

 

（2）IC設計公司可為MEMS設計公司“量身定制”ASIC芯片；

 

（3）IC封測廠(chǎng)也可引入一些設備，如MEMS專(zhuān)用高真空封裝爐、轉臺和磁場(chǎng)發(fā)生器，涉足MEMS行業(yè)；

 

（4）系統集成商可研究傳感器融合算法，提供多軸運動(dòng)模塊，應用領(lǐng)域有智能遙控器、慣性導航和人體運動(dòng)監測等。