MEMS將迎來第三次發展浪潮

王 瑩

摘要：本文介紹了MEMS目前的市場動向。取材主要來自今年4月美國Globalprcss公司的Electronic Summit2010大會的MEMS小組討論會。

關鍵詞：MEMS市場；運動傳感器；加速計；陀螺儀

MEMS迎來第三次浪潮

據ADI公司預測，先進、高性能的MEMS(微機電系統)加速計及陀螺儀將轉換成各種不同的新型應用。因此。我們正在迎來一個應用MEMS的新浪潮。驅動這股浪潮的是人們對MEMS運動傳感器能力的意識獲得了提高。第一次浪潮是20世紀90年代由汽車安全系統驅動的；第二次浪潮是21世紀由消費類產品推動的。

ADI的副總裁兼總經理MarkMartin展示了發展圖，由圖1可見，工業和醫療是增長速度最快的領域。在對更高水平性能需求的推動下，ADI對機器人、機器安全監測以及便攜式醫藥設備方面提供iMEMs和isensor運動信號處理技術。

世界主要MEMS傳感器供應商之一Bosch Sensortec公司CEO(首席執行官)FrankMelzer也認為今年MEMS將繼續增長。他說。加速度計大批量交付給客戶設備始于2006／2007年，并于此后經歷了高速增長的階段。由于移動電話已占據了最大的市場份額，因此，人們相信MEMS市場仍能進一步推動未來的成長。

Gartner公司調查總監Stephan Ohr從宏觀上分析了MEMS的增長態勢。Gartner把MEMS分為光學和非光學兩大類。光學MEMS如TI公司的DLP(數字投影芯片)。非光學MEMS傳感器年增長率16.2％(圖2)，2010年市場容量會突破30億美元，有望達到3l億美元；2009年為28億美元。其中，汽車應用仍然保持非光學傳感器的第一位，占2009年總應用中的60％以上；但是數據處理和通信應用增長最快，數據處理包括硬盤的G Force(重力)傳感器，通信中包括手機的可旋轉(rational)的傳感和基于位置的服務。

Yole Developpement公司給出了MEMS代工的發展(如圖3)，也可以看到2010年以后，將迎來新一波浪潮。

消費類和手機用MEMS最熱

目前各家的MEMS熱點產品還是以消費電子和移動領域應用居多。iSuppli認為主要推動力在于：移動手持裝置中的運動傳感器、麥克風和多軸陀螺儀。但目前的問題是某些市場已經飽和，例如加速度計市場正在博弈，面臨著殘酷的價格侵蝕。現在面臨多傳感器包(box)的發展機遇。未來還將出現的亮點領域是：振蕩器、開關和壓變電容(varactor)、揚聲器等。

iSuppli首席分析師兼總監Jeremie Bouchaud指出，游戲是MEMS最主要的應用領域。在手機方面，2009年4部手機中就有一部使用加速度計。

MEMS的下一個熱點是陀螺儀(圖4)，陀螺儀有可能形成下一個加速度計現象。目前的焦點是3軸陀螺儀的競爭，手機中的運動芯片組現在出現了從3軸到10軸的多軸現象。Motorola公司手機市場份額的下滑影響了MEMS麥克風市場，因為2006和2007年Motorola的MEMS麥克風占領了移動電話市場的大半江山。盡管2009年業界整個MEMS麥克風市場總量與2008年基本持平，但Motorola的市場份額下降到20％左右。

Yole Developpement公司給出了MEMS市場的具體細分，如圖5所示。

MEMS市場主體的演變

雖然MEMS制造商解決了如此眾多的應用需求問題，但生產仍然受到公司數量相對有限的制約。例如，市場上10家最大的主體制造商共占據整個領域收入的50％以上。這些廠商在噴墨頭、汽車MEMS和DLp上占據了大塊市場。30家大型供應商控制了整個MEMS市場的80％。

但正是諸如消費類慣性傳感器等出現新增長產品的供應商正在躍居排行榜。由于其與智能手機行業領軍廠商Nokia和Apple公司的關系密切，所有iPhone、iPod和Nano中由其生產的零部件數量每季度都超過2千s百萬個單元，因此，STM公司在歐洲獲得了42％的增長。加速度計的銷售額達到2億美元，進入排行榜。它取代汽車MEMS巨人Robert Bosch公司而在排名中名列第3，雖然Robert Bosch公司在歐洲本身也獲得了8.s％的增長。但這主要是由于其承擔的Bosch Sensortec公司的消費類業務。

慣性傳感器供應商Kionix公司(09年底成為Rohm子公司)的銷售額也借勢躍居了70％，首次進入30強。

該公司增加了3千萬美元的新業務，成為一家5千萬美元業務的公司，這主要是由于它在游戲市場中獲得的業務。在游戲市場中，加速度計所帶來的新型和更為豐富的內容。已使消費者愿意在Vtech公司為孩子們開發的基于電視的教育游戲系統、微軟公司推出的Xbox游戲機中運行的Lip Karaoke游戲(帶運動傳感無線麥克風)，以及ActMsion公司的Guitar Hero游戲。

目前，MEMS業務的主體按地區有不同的側重，亞洲主要是制造，世界其它地區以研發為主(圖6)。

MEMS下一個增長點

iSuppli預測2009年到2013年的MEMS的年均增長率(CAGR)將達到22％。那么新的“殺手”級應用將出現哪個領域?我們看到了幾個跡象：2009年，Pico投影儀在市場上獲得成功(采用TI的DLP)；2010年中旬，移動手持裝置中使用的RF MEMS開關和壓變電容(varactor)將成批生產；MEMS振蕩器最終符合TCXO性能要求：MEMS微型揚聲器也許是下一個需要推廣的產品。

同時，為了拓展MEMS市場，需要跳出MEMS思維定式!例如從以下匹個方面思考：

·傳感器融合。是否一切都需要經過應用處理器?專用低功耗MCU或“數據融合”協同處理器是否面臨發展的機遇?人們仍舊需要更加智能的軟件。

·MEMS和傳感器為芯片供應商創造新的機遇，包括：音響處理芯片，例如，Audience公司推出的產品：MCU；航跡推算及室內導航芯片。

·新型移動操作系統推動在移動手持裝置進一步采用MEMS和傳感器，例如Androi和Wihdows Phone 7。

·MEMS制造廠與CMOS制造廠的工藝革新。

Yolo給出了MEMS的新興和衰落圖(圖7)，以及2009-201s年間新興百萬美元價值MEMS預測(圖9)。

成功的必備條件

新興MEMS的特點是，達到成熟的速度較以往更快(表1)。

Bosch sensortec公司介紹了MEMS的成功經驗。CEO Frank Mdzer說，今天要保持增長需要供應商具有多種不同的技巧。由于競爭激烈，因此這越來越成為一種最高效技術和相關服務上的競爭。提供某種也許能夠滿足應用需要的產品顯然是無法保證獲得商業成功的。今天重要的是要有一整套的產品和相關的軟件支持，使客戶能夠選擇其特定需求的最佳解決方案。對有效的系統集成而言，投資組合之內產品的兼容性及實現結果的可轉移性至關重要。如果產品批量大，且客戶產品平臺的生產提升快，則諸如可靠但靈活的供應能力及完美的產品質量等因素將成為客戶獲得經濟成功的一項非常重要的因素。這說明，MEMS供應商中成功的公式中包含著多個要素，其中最重要的要素是基于技術卓越、對應用的深度理解及完美的產品質量之類的傳統技巧，以及通常有效的“貼近并理解客戶”的理念。

同時，材料、工具平臺等企業也需要配合形成一條完整的產業鏈。據美國應用材料公司200mm產品與改進音Jack Blaha介紹，該公司在MEMS新材料、制造方面不斷探索，包括鋁材料，制造的pvd和crnp制程。

MEMS融合了機械、微電子、化學等方面的技術，因此人才稀缺，為了解決MEMS設計問題，Coventor公司銷售和市場副總裁Eric Eisenhut介紹說，該公司提供從MEMS IP、驗證、工具庫到MEMS平臺的多種服務。