本土MEMS廠商需厚積薄發(fā)，紅海中闖出一條路

最近，國(guó)內(nèi)MEMS產(chǎn)業(yè)可謂好事連連：深迪半導(dǎo)體發(fā)布國(guó)內(nèi)首款三軸MEMS陀螺儀ST200G；致力于MEMS加速度計(jì)、陀螺儀和電子羅盤(pán)的新創(chuàng)公司矽睿半導(dǎo)體 (QS Technologies)在上海成立；罕王斥資30億興建8英寸MEMS晶圓廠；關(guān)于MEMS配套產(chǎn)業(yè)園區(qū)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(lì)，但就國(guó)內(nèi)整體MEMS產(chǎn)業(yè)而言，還有很長(zhǎng)一段路要走，國(guó)內(nèi)MEMS產(chǎn)業(yè)起步相對(duì)較晚，從產(chǎn)業(yè)分布來(lái)看，長(zhǎng)三角地區(qū)主要以研發(fā)為主，應(yīng)用層面大多分布在珠三角地區(qū)，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(yīng)鏈，但其MEMS芯片還是外購(gòu)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(fèi)類慣性傳感器方面，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(yīng)用于智能手機(jī)等便攜設(shè)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(jì)和三軸陀螺儀，目前還未量產(chǎn)。從深迪半導(dǎo)體網(wǎng)站公布產(chǎn)品規(guī)劃來(lái)看，下一步應(yīng)該是三軸陀螺儀+三軸加速度計(jì)芯片的六軸IMU以及陀螺儀+加速度計(jì)+地磁儀的九軸方案。步伐較ST和InvenSense這些國(guó)際廠商，稍慢了一些。

 

此外，據(jù)中國(guó)微納技術(shù)俱樂(lè)部會(huì)長(zhǎng)王懿先生介紹：“目前MEMS晶振、自動(dòng)對(duì)焦執(zhí)行器、微揚(yáng)聲器和MEMS操縱桿在國(guó)內(nèi)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(guó)內(nèi)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(yīng)用于軍事領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)化需求強(qiáng)烈，國(guó)內(nèi)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(guó)微納技術(shù)俱樂(lè)部會(huì)長(zhǎng)王懿

 

從應(yīng)用市場(chǎng)來(lái)看，據(jù)Semico Research的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2011年，智能手機(jī)中的MEMS產(chǎn)品銷售額占20%，2011～2015年，復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)38%。智能手機(jī)將在2014年取代汽車，成為MEMS的最大應(yīng)用市場(chǎng)。王懿認(rèn)為，2012年，更多的MEMS器件將用于消費(fèi)電子產(chǎn)品中，如壓力傳感器、自動(dòng)對(duì)焦執(zhí)行器、微鏡和溫濕度傳感器。智能手機(jī)仍將起到火車頭的拉動(dòng)作用；同時(shí)，平板電腦將提供新的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。

 

隨著iPhone引爆了MEMS傳感器市場(chǎng)，將其帶入消費(fèi)電子，現(xiàn)在MEMS加速度計(jì)和陀螺儀已基本成為高端手機(jī)的標(biāo)配。而且因智能手機(jī)和平板電腦的熱賣，越來(lái)越多的廠商切入陀螺儀市場(chǎng)，除了傳統(tǒng)廠商ST,InvenSense等，羅姆旗下加速度計(jì)供應(yīng)商Kionix已進(jìn)入陀螺儀市場(chǎng)，松下最近也推出三軸陀螺儀。一些大廠也通過(guò)收購(gòu)進(jìn)入這一市場(chǎng)：Maxim收購(gòu)SensorDynamics、Murata收購(gòu)VTI，可以預(yù)見(jiàn)的是，不久的陀螺儀市場(chǎng)將是一片紅海。而有些廠商則選擇避開(kāi)這一波消費(fèi)電子的應(yīng)用浪潮，直接切入被認(rèn)為是下一個(gè)熱門應(yīng)用領(lǐng)域的醫(yī)療電子，如索尼收購(gòu)Micronics。

 

如何讓自己的陀螺儀產(chǎn)品在市場(chǎng)上更有競(jìng)爭(zhēng)性，如何與手機(jī)中現(xiàn)有傳感器合作，拓展更多新應(yīng)用，這就是目前很多廠商都在研發(fā)的組合傳感器?，F(xiàn)階段在智能手機(jī)中，MEMS加速度計(jì)用于做橫豎屏切換、平衡球等簡(jiǎn)單應(yīng)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(dǎo)體（ST）技術(shù)營(yíng)銷經(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(shù)據(jù)融合在一起，經(jīng)過(guò)算法處理，能夠輸出四元數(shù)和旋轉(zhuǎn)矢量，這兩者的輸出可以擴(kuò)展出很多的應(yīng)用，比如，擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)、位置信息服務(wù)、室內(nèi)導(dǎo)航等，這些新的應(yīng)用會(huì)驅(qū)動(dòng)越來(lái)越多的手機(jī)和平板需求多種傳感器。另外一點(diǎn)，手機(jī)中光學(xué)防抖也對(duì)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(yīng)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(yīng)用。”

 

據(jù)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(shè)計(jì)。ST也有9軸芯片（加速度+陀螺儀+地磁），而對(duì)于10軸組合產(chǎn)品, 現(xiàn)在已經(jīng)有SIP。設(shè)計(jì)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(xiàn)階段超薄手機(jī)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(shè)計(jì)帶來(lái)一些挑戰(zhàn)。”

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(jī)廠商使用。InvenSense公司業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)副總裁JosephJiang接受本刊采訪時(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(xiàn)pin-to-pin兼容，使得客戶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(jī)和平板大廠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(yīng)用在體育/健身和健康監(jiān)測(cè)市場(chǎng)。

 

像ST和InvenSense的單芯片集成組合傳感器產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)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(rèn)為主要有以下幾個(gè)方面的原因：首先，國(guó)內(nèi)公司對(duì)單個(gè)傳感器的研發(fā)還不成熟，3軸加速度計(jì)和3軸陀螺儀均無(wú)量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。其次，國(guó)內(nèi)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(shè)計(jì)公司配合。據(jù)他了解，無(wú)錫美新、上海深迪有自己的ASIC團(tuán)隊(duì)，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(tǒng)級(jí)封裝形式。最后，從市場(chǎng)應(yīng)用角度看，集成并非絕對(duì)的好，需要針對(duì)應(yīng)用具體分析，消費(fèi)類市場(chǎng)對(duì)成本極為敏感，組合傳感器的性價(jià)比不一定優(yōu)于單個(gè)傳感器。因此，對(duì)于現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)廠商而言，不易切入單芯片組合傳感器市場(chǎng)。

 

對(duì)于國(guó)內(nèi)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(rèn)為：對(duì)于國(guó)內(nèi)MEMS產(chǎn)業(yè)而言，需要的是經(jīng)驗(yàn)、時(shí)間和市場(chǎng)的考驗(yàn)，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(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)多么激烈了。王懿則認(rèn)為該產(chǎn)業(yè)應(yīng)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(shè)計(jì)、制造、封裝及測(cè)試平臺(tái)，加上人力成本優(yōu)勢(shì)，才有實(shí)力與國(guó)外廠商競(jìng)爭(zhēng)。

 

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

 

王懿認(rèn)為MEMS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展同樣也給其他行業(yè)帶來(lái)機(jī)遇：

 

（1）傳統(tǒng)的IC代工廠將落后的產(chǎn)線改造為MEMS生產(chǎn)線，以提高利潤(rùn)率；

 

（2）IC設(shè)計(jì)公司可為MEMS設(shè)計(jì)公司“量身定制”ASIC芯片；

 

（3）IC封測(cè)廠也可引入一些設(shè)備，如MEMS專用高真空封裝爐、轉(zhuǎn)臺(tái)和磁場(chǎng)發(fā)生器，涉足MEMS行業(yè)；

 

（4）系統(tǒng)集成商可研究傳感器融合算法，提供多軸運(yùn)動(dòng)模塊，應(yīng)用領(lǐng)域有智能遙控器、慣性導(dǎo)航和人體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)等。