MEMS消费电子、工控和汽车应用提速 半导体厂商深耕市场

【赛迪网讯】

意法半导体(ST）亚太区模拟、功率及微机电系统事业部总监宝罗尔：

看好MEMS市场 协助系统厂商实现多元化独创设计

在MEMS产业链上，中国公司如果要成功，就需要多元化的合作。在合作过程中，硬件、软件和内容的开发，产品的推广及销售等各环节要有共同的认知度，并在各自领域中发挥他们的作用。

去年Wii(任天堂新一代电视游戏机)和iPhone引入MEMS(微机电系统)，使该技术获得了重要的发展。作为MEMS的主要供应商，ST认为MEMS已经开启了全新的市场，越来越多的工程师在设计过程中考虑采用或评估MEMS器件。今年MEMS整体可以保持两位数的增长，甚至在某些应用领域如手机等，它的增长率会超过30%。

手机应用增长率将超30%

MEMS会给手机带来哪些新功能和应用亮点，是我们面临的一个课题，也是一个挑战。因为，MEMS本身是一个较简单的硬件，要实现某个应用，还需要把相应的软件和内容加上去。为此，目前业界正在手机上开发更深入的功能。例如，以前手机上可能已有MEMS控制的相关游戏，现在厂商可以开发更丰富的游戏如网络版游戏等，可通过MEMS来操作。又如市场上的一些手机已集成了计步器功能，但从精确度等方面来说，它还远远不是一个实用功能。而目前，ST已经在软件上进行优化，使这一功能真正成为一个计步器，甚至可以成为消费者的健康帮手，例如它可告诉用户每天消耗的卡路里量。如果再在功能上进一步延伸，用户可以设定每天要消耗多少卡路里，如果达不到，手机会按时提醒。

除手机市场外，便携媒体播放器、个人导航设备、手提电脑、游戏控制器、数码相机、数字相框、数码摄像机甚至智能玩具等都是今年MEMS应用的热门市场。在这其中，有些市场应用已非常成熟，而有些市场是全新的，但我们可以看到，即使在成熟的产品上加入MEMS功能，这一产品所吸引的群体也会有所变化。最典型的就是Wii，它创造性地把MEMS技术引入到游戏机上，抓住了这一新机会，引起消费者追捧。

除消费电子市场外，工业类产品、汽车电子行业对MEMS的需求已崭露头角。但在这些领域，开发的周期要长一些。MEMS在这些领域的作用也非常大。举例来说，洗衣机的涡轮、滚筒在高速旋转时，如果放置不平，噪声会比较大，能耗也会比较高。而加入加速度传感器后，传感器可以检测这些部件的状态，使系统根据获得的信息进行调整。而在放入压力传感器后，它可以检测水的流速和流量，通过这些数据，系统可以进行优化设计。系统的这些优化可能使整体能耗降低0.5个百分点，这样，就能提高洗衣机的能耗标准等级。

采用交钥匙方案不是最佳选择

MEMS应用市场是非常多元化的，有些客户开发一些技术领先的应用，有些则只开发我们称之为安全级别的产品。而根据开发需求的不同，有些客户只需要基本的硬件和开发工具，而有些客户则需要Turn-Key(交钥匙)解决方案。在交钥匙解决方案方面，目前ST能够提供API(应用编程接口)级别的方案。而针对中国市场的特性，除了自己做一部分技术服务外，ST还有相应的技术层面的合作伙伴，在中国内地已经有若干家，可针对某一个具体应用领域做更深层次的开发。

虽然很多中国客户非常希望ST提供交钥匙解决方案，但对于MEMS应用，这并不是一个最佳选择。因为如果大家都拿交钥匙解决方案，那么再好的解决方案，过了三个月，大家都会有，最终厂商之间还是要拼成本。所以，我更希望一些中国厂商能够做独立性的设计，只有这样做，设计出的产品生命周期才会更长，才会避免与其他企业打价格战。ST与合作伙伴肯定会支持这样的独创开发需求。

MEMS基于双芯片设计有优势

消费电子一直是成本敏感型市场，因此MEMS要想在消费电子市场上获得大规模应用，还要突破价格的瓶颈。未来一两年，在MEMS相关设计人才多起来、MEMS的规模效应也起来了之后，MEMS本身价格就可以降低，就可以解决这个瓶颈了。

ST在MEMS市场上具备几大优势：一是ST的MEMS采用双芯片单元，其中机械单元检测电容变化，ASIC(专用集成电路)单元负责计量。这种双芯片设计带来了很大的灵活性，我们可按照不同应用需求调整ASIC单元参数，而不用改变机械单元，这样应对市场的需求会非常快。二是ST拥有8英寸规模生产能力，这种规模效应可保持一个有竞争力的成本。三是ST的销售经验和市场运作，可对不同客户的需求提供个性化服务。目前，ST的加速度传感器已在市场上推广，后续还有陀螺仪、压力传感器及硅麦克风等一系列MEMS产品开发计划，其中一些产品今年下半年就会推向市场。在中国市场，我们的多元化合作伙伴计划也进展顺利。与此同时，我们在中国的应用中心也针对MEMS的市场需求在进行一些应用设计。因此，我们相信MEMS产品在中国将不断被应用到消费电子、工业及汽车等各行业。

飞思卡尔半导体传感器部副总裁兼总经理Demetre Kondylis：

集成多种技术和组件满足市场需求

集成工作经历了这么一个过程：从独立的器件发展到基础集成，再到技术合并和选择性的集成，最后将实现完全集成。

MEMS在汽车行业与消费电子市场上应用不断增长。MEMS在汽车行业的应用增长主要体现在以下方面：气囊、电子稳定控制、引擎控制和轮胎气压监控系统(TPMS)。排放控制和驾驶员安全已成为汽车的主要卖点。气囊的使用更为广泛，已成为汽车内的标准配置，因此对检测器加速/减速的需求越来越多。

飞思卡尔满足不断增加的加速计市场需求的方法就是将多种技术集成在一个设备中。该设备可以检测碰撞、进行校准并将相关信号转换为数字显示格式，然后使用标准的2线通信协议将它发送给中央ECU（电子控制单元）。该解决方案在一个产品封装中结合了多种技术：用于传感器的MEMS和用于校准、数据转换和通信协议的高压CMOS(互补金属氧化物半导体)。它可以为客户提供很高的价值，因为它可以通过以下方法加快气囊系统的响应速度：发生碰撞后更迅速地进行检测、降低车内传感器模块的大小(将2个组件减为1个组件)、降低成本，以便进一步将它推广到整个汽车中的其他应用，如侧气囊等。

另一个实例是当前先进的硅芯片技术。它可以帮助生产单一封装设备来满足当前的直接TPMS的所有需求。生产单一封装TPMS传感器过程中涉及的集成组件包括：压力传感器、8位微控制器单元(MCU)、射频发射器和加速计。所有这些组件安装在一个多合一封装内，以降低功率、缩短系统开发时间并节约成本。

通信和消费电子市场上每天都有新的应用面世，一个重要的机会就在手机领域。手机具有独特的需求，手机的组件封装等硬件必须非常小巧。飞思卡尔最近宣布推出的MMA73x0L加速计系列具有市场上最高的灵敏度，并且在3mm×5mm×1mm的封装中包含了体积最小的变频器。如今客户需要的是完整的交钥匙硬件和软件解决方案而不仅仅是传感器组件，飞思卡尔已经采取了很多措施来满足这一需求。如我们为自由落体检测提供完整的软件解决方案。

如上所述，更小巧的封装是消费电子产品的一个必要条件。主要技术计划包括以创新的方式在片上系统(SoC)和SiP(系统级封装)中集成批量和表面微加工MEMS、混合信号和嵌入式控制，进而开发世界级的传感解决方案。飞思卡尔利用分技术区实现惯性和压力传感器，进而实现更大的设计灵活性并最大限度地提高产品性能。飞思卡尔的多芯片(变频器+ASIC)方法可采用更小巧的组件实现封装内集成，所使用的方法是CMOS和MEMS技术的结合。

飞思卡尔在MEMS供应商中有着独特的优势，因为我们可实现大批量生产。从产品质量讲，飞思卡尔也是领先的MEMS供应商之一。该市场中最重要的竞争因素预计将是功耗、价位以及体积。随着MEMS被不断用于新的应用领域，它的开发将继续涉及各种不同的学科。封装也是MEMS设计中的一个极其重要的因素，飞思卡尔将继续改进其封装技术，可能增加芯片级封装和晶片级封装。

ADI微机电产品部市场推广经理Howard Wisniowski：

重点推广面向汽车、消费电子及工业应用MEMS产品

MEMS业的商业模式要求厂商能够提供高性能、高质量、高可靠性与最低成本的产品，这需要巨额投资以及丰富的制造经验。

我们的看法同Yole Development的市场分析师相同，预计在游戏机以及手机等大量应用的刺激下，消费用加速计市场在2006年～2011年期间的年均复合增长率将高达30%，2011年的市场规模将达到5.62亿美元。目前ADI公司是消费类应用的二轴与三轴加速计的最主要供应商，其产品占据整个市场份额的33%。

在Wii上引入MEMS使MEMS技术获得了重要的发展，下一步MEMS技术还会应用到手机、便携式媒体设备、数码相机以及数字摄像机上。ADI还看好MEMS在手机与便携式媒体设备中用于用户接口与电源管理。

一些公司正在采取各种技术以更为有效地把运动传感功能集成进各种消费产品之中。同许多其他半导体技术一样，随着产量的增加以及新技术的涌现，其价格必将下降，以满足未来OEM(原始设备制造商)需求。近20年的制造经验使得ADI公司可以大幅降低产品尺寸、成本与功耗。目前运动传感技术已被用于大量的消费产品中，这种趋势仍将继续。实际上，运动传感器是广泛的信号处理技术的一个实例，ADI公司运用这项技术，使其成为连接模拟或“现实世界”与数字领域的桥梁。

ADI主要业务包括设计转换器及其他器件，使我们能够捕获现实世界的信息如温度、声音以及图像，这样才能将其转换为一串串数字代码，由处理器进行处理，从而使手机、MP3播放器、摄像机或医疗设备等成为可能。另一方面，我们又将一串串“0和1”转换为最终用户能够立刻识别的模拟信息。随着数字技术的日益普及与个性化，我们越来越离不开的便携式电子设备将要求发展各种信号处理与模拟转换技术，才能使我们同现实世界保持密切联系。

ADI公司的产品满足小尺寸、低功耗需求，具有创新设计与高可靠性的特点。作为较早的MEMS创新公司，ADI公司在表面微机械技术方面处于领先地位，而且在ADI公司其他部门我们也拥有先进的信号处理电路设计技术。ADI公司将重点推广面向汽车、消费产品以及工业应用等领域的MEMS产品。

美新半导体有限公司市场分析经理杨承萱：

独有专利技术加快MEMS市场应用

在MEMS市场应用中，看好其在消费类电子产品、工控和汽车领域的应用。

随着手机设计屏幕越来越大，键盘越来越小甚至没有键盘，并且随着iPhone手机的上市，将会带动加速度传感器市场的兴起。加速度传感器在手持设备中应用于：游戏控制，图片、视频方向自动调整，MP3播放的Motion Control（移动控制），拍子机，Motion菜单选择，计步器，照相防手抖等。上述功能可通过摇晃、倾斜、摆动手机来实现。手持设备对加速度传感器要求体现在：可靠性要求高，即冲击承受能力强，低的返修率；在线生产时需要低故障率；抗干扰性。工控和汽车领域对MEMS需求量比较稳定，但量不会太大。MEMS在消费类电子市场中获得大规模应用后，会继续推广到工控和汽车应用领域。

在技术上，传统的加速度计需要“质量块”来检测运动和重力，需要依靠采用移动部件的机械系统，而美新开发的具有专利技术的热感式加速计在其热感设计中采用加热气体分子作为“质量块”，没有移动部件。与同类其他产品相比，具有极其可靠、制造容易、整体成本低廉的优点。

目前消费类应用仍是MEMS应用最大市场之一。美新通过结合标准CMOS流程，已经成功生产出20多种更低成本、更高性能并处于世界领先水平的加速度传感器，主要针对手机、MP3、MP4等便携电子产品应用。美新的加速计能承受住50kg的冲击力，其热感式加速度传感器具备良好的抗电磁干扰性能。目前美新已开发出1g-50g的第三代加速计产品，为5mm×5mm×1.55mm的薄型封装，3V工作时的平均功耗为6mW，比第二代节约一半以上。目前美新加速度传感器在手机市场上占据绝大部分市场份额。美新通过运用标准CMOS工艺技术，使得MEMS产品嵌入附加功能或创造新产品时显得更加容易，并且使产品延伸到其他更多的MEMS应用领域。

除了加速度传感器，美新也在着力开发其他传感器及传感器模块，包括磁传感器，它可以感应地球磁场，指示地磁方向。通过这一特性不但能开发出电子指南针、电子罗盘等，而且还能拓展其他应用，如根据手机方向控制菜单界面，旋转手机来控制游戏方向选择等，从而进一步提升磁传感器的应用空间。

对于MEMS的商业模式，目前手机新产品开发周期一般在2-3个月，如果MEMS厂商仅提供芯片，没有配套方案，这会加大客户开发难度，增加开发费用。美新不仅为客户提供芯片，还可根据客户不同功能平台提供相应的软件方案，客户可快速推出相应产品。对于重要客户美新会追踪服务，提供完善的全套最新解决方案。

对于中国MEMS业的发展，MEMS厂商应及时跟进市场需求并做出快速反应，提供好的技术支持，从而来促进整个行业的发展。美新通过提供相应程序、软件以及与客户密切合作，提供好的技术支持获得了市场份额的提升。除了致力于磁传感器等新产品开发外，美新今年将计划配合加速度传感器推出一系列具有中国传统文化特色的桌面主题，功能应用以及50多款动感游戏等软件，更加适应客户需求。