从汽车到消费电子,MEMS加速计产业迎来新的转折点

上网时间: 2007年02月01日? 作者:潘九堂? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:MEMS? 三轴加速计? 惯性传感器?

随着任天堂Wii和索尼PS3等新一代游戏机开始采用MEMS加速计,MEMS产业终于打破了过去10多年来依赖于汽车应用的宿命,在汽车和消费电子两大应用的推动下,MEMS产业可望在未来几年加速发展。

从汽车到消费电子,MEMS加速计产业迎来新的转折点_全球MEMS产业发展情况预测。_1
全球MEMS产业发展情况预测。

2006年6月,美国模拟器件公司(ADI)董事长和共同创始人Ray Stata先生来到中国的时候,带来了一本书《战略创新的10大?则》,里面有一章讲ADI的MEMS业务的艰难发展历程——尽管如此,Stata一直是MEMS业务的坚定支持者之一,曾在MEMS业务最困难的时候亲自执掌该部门。令他欣慰的是,对于整个MEMS产业来说,2006年是具有转折意义的一年:随着任天堂Wii和索尼PS3等新一代游戏机开始采用MEMS加速计,MEMS产业终于打破了过去10多年来依赖于汽车应用的宿命,在汽车和消费电子两大应用的推动下,MEMS产业可望在未来几年加速发展。

目前很多初创公司鼓吹MEMS是集成电路一个新的增长领域,但自20世纪80年代末开始,ADI就是MEMS芯片领域的先锋。不过,这条先锋之路走得并不平坦,有好几次ADI差点儿成为MEMS产业的先烈。直到21世纪初,ADI的MEMS部门才开始赢利。2002年,ADI的MEMS器件销售额超过1亿美元,但绝大部分仍来自汽车领域——安全气囊、倾翻检测、导航、汽车报警和车辆动态控制系统等,其它应用仍显得零星。ADI已经向汽车应用卖出了数亿个MEMS惯性传感器(主要是加速计),但直到2006年才在消费电子领域取得较大突破,ADI为任天堂新款Wii游戏机控制器供应了数百万个三轴加速计。

ADI公司MEMS工厂业务拓展总监Robert Sulouff表示:“三轴加速计是我们最近最重要的里程碑,从2005年开始,工程师将我们的三轴加速计用于很多种新的应用。例如,任天堂在其Wii游戏机主控制器中采用了我们的加速计。任天堂已经卖出了几百万台采用我们三轴加速计的游戏机。”

产业组织SEMI的数据显示,包括MEMS材料、设备和器件在内,2005年MEMS产业总规模为480亿美元,预计到2010年将增长到950亿美元,年复合增长率为15%。其中,在消费电子应用推动下,MEMS器件市场将从2005年的53亿美元增长到2010年的99亿美元。MEMS器件包括压力传感器、加速计、陀螺仪、麦克风、数字显示和振荡器等。

除了笔记本电脑(硬盘保护)和游戏机外,手机是MEMS在消费电子应用领域的另一大应用。市场研究机构In-Stat表示,MEMS从2002年开始被用于手机。除了已经占据市场的麦克风和声音共鸣器之外,惯性传感器(主要是加速计)和几类RF元器件,包括频带/模式开关、匹配元件(如数字可调电抗器)和振荡器等也面临新兴机遇。

和游戏机一样,运动感应也是手机中一个非常有潜力的应用,如通过加速计实现无键拨号、通过倾斜手机来滚动电话簿和计步器等功能,不少业界人士认为,从2007年开始,手机将成为MEMS加速计的大市场。无锡美新半导体有限公司(MEMSIC)总裁兼CEO赵阳博士表示:“现在我们加速计广泛应用于汽车、工业和消费领域,出货量比较均匀,但2007年手机应用会比较多。我们进入汽车领域好几年了,但由于汽车产业的特殊性,所以出货量一直慢慢增长,很稳。”美新加速计在手持设备的应用包括防震保护 、计步器、闪信、动感游戏、晃动游戏、 菜单卷轴(通过摇动设备)、空中书写辨认、动作检测、图像自动调整和游戏控制器(倾斜)等。

不过,到目前为止,成本仍是MEMS加速计在消费电子应用中最大的挑战。目前三轴加速计的平均售价约为2美元,如ADI向任天堂Wii游戏机供应的ADXL330,它在单个芯片中集成了传感器、信号调节等组件,大批量供货时报价低于2美元/片。美新的赵阳也表示:“目前应用于手机的方案成本约为2-3美元,还是高了一点。与汽车安全气囊等必须应用不同的是,在消费电子市场,用户不一定要用,便宜了才用。”

为此,MEMS加速计制造商正积在制造、测试和封装等方面寻求突破,并希望借助手机等大量应用,使得2008年三轴加速计的售价可以降至1美元以下。ADI的Sulouff指出:“MEMS是一个多学科领域,我们有很多类型的工程师一起工作,从电子到材料到机械,所有人都朝向一个共同的目标,那就是降低价格。因为价格越低,你可卖出越多,真正实现大量销售的唯一方法是将价格降到1美元以下。”

除了ADI外,目前的主要加速计制造商还有飞思卡尔、意法半导体(ST)、博世传感器公司(Bosch Sensortec)和霍尼韦尔等,另外还有众多小型供应商和初创公司。SEMI的数据显示,在欧洲的285座半导体生产厂中,有77座致力于生产MEMS芯片,其中只有博世和ST的规模进入全球MEMS产业前10名。ST也是任天堂Wii游戏机的MEMS加速计供应商。不久前,ST在意大利米兰新建了一条200mm MEMS芯片生产线,据称也是全球第一家采用200mm晶圆制造MEMS产品的厂商。新的生产线将降低产品的单位成本,并满足市场对MEMS器件的需求。

对于ADI未来在MEMS领域的发展方向,Sulouff指出:“通过使它们变得更小,并去掉塑料和向芯片级封装,我们将继续降低多轴加速计的成本。我们已经开发了几代陀螺仪,并继续为之努力。”和加速计相比,陀螺仪更为高级,但成本更为昂贵,因此Sulouff认为它的广泛应用还需要一段时间。他表示:“我们已经向客户提供陀螺仪原型5年多时间了,但我们仍在等待着有人选用它们。反而,我们已经供应了数百万个三轴加速计,因为它们看起来符合视频游戏和手机用户的操作动作。到目前为止,我们没有哪一个客户说他们必须要用陀螺仪。当然,和所有事情一样,如果你能够把价格做到足够便宜,有人会发现如何使用它。”

Sulouff还继续表示:“除了惯性传感器外,我们也正研究和为新的市场进行准备,如MEMS麦克风,声学信号处理,各种用于诊断和给药的医疗器件。另外,我们在RF MEMS方面也非常积极,我们在实验室里已经有一些MEMS开关,可以非常可靠地运行到数十个GHz(从10GHz到99GHz),这对于需要制造高精度测试测量设备的工程师将非常有帮助。我们也认为MEMS在多频段通信、开关、各种谐振器和振荡器、滤波器存在机会,我们最近从一些初创公司上看到了这一点。”

由于最近几年来MEMS技术突飞猛进,对于MEMS产业的发展前景,赵阳非常乐观。他表示:“现在只是看到了曙光,还没有到真正大量的时候。真正大量的时候,可能每个手机都放一个MEMS。”他解释说,全世界都认为MEMS是一个大趋势,喊了20年,但到目前为止还没有真正起飞,还是因为技术上没有突破,一旦突破以后,市场会爆发。目前MEMS产业就好象50年前的半导体产业,没有标准的制造工艺,大家比拼的不是设计,而是制造,制造非常复杂,一旦MEMS产业拥有了类似半导体产业的标准CMOS工艺,MEMS产业将会爆发。

作者:潘九堂

标签 传感器/MEMS??

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