MEMS之后是什么？元器件革命即將來(lái)臨

在最近舉行的舊金山全球媒體電子峰會(huì)上，一個(gè)小組會(huì)議提出了這樣明確的斷言：半導(dǎo)體供應(yīng)商如果不發(fā)展微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）事業(yè)，那么將來(lái)就會(huì)被淘汰出局。

“能量轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)發(fā)生在200多年前開(kāi)始的工業(yè)革命，有趣的是MEMS是這一演進(jìn)的一部分。隨后的主要進(jìn)步是計(jì)算和晶體管的發(fā)明。第三次主要的機(jī)器革命則與傳感器有關(guān)”，美信集成產(chǎn)品公司總裁Vijay Ullal表示。

“如果你能將運(yùn)動(dòng)、計(jì)算和傳感三者全部結(jié)合起來(lái)，你可以造就一個(gè)真正的智能機(jī)器人，也許還可以跟人競(jìng)爭(zhēng)”，Ullal補(bǔ)充道，“MEMS不僅是一個(gè)新的發(fā)明，還將實(shí)現(xiàn)我們社會(huì)的第三次大規(guī)模變革。任何一家半導(dǎo)體公司現(xiàn)在必須做MEMS，否則將會(huì)消亡”。

“ 美信喜歡MEMS市場(chǎng)，因?yàn)樗且粋€(gè)真正分散的市場(chǎng)，” Ullal指出。“許多用戶(hù)和你都能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化，這也符合我們的商業(yè)模式。我們正在進(jìn)入MEMS市場(chǎng)，并準(zhǔn)備從成熟玩家尚未主導(dǎo)的領(lǐng)域開(kāi)始。我們已經(jīng)有諧振器和微型繼電器，后面我們還將進(jìn)一步擴(kuò)大范圍。最有意思的不是MEMS器件本身，而是器件、信號(hào)處理和算法的組合。我們感興趣的原因是，它是一個(gè)增長(zhǎng)潛力巨大的市場(chǎng)”。

EE Times記者問(wèn)Ullal，美信是否尋求收購(gòu)來(lái)擴(kuò)大MEMS事業(yè)。Ullal說(shuō)，找一個(gè)好的合作伙伴可能比收購(gòu)更好，因?yàn)槭召?gòu)可能具有相當(dāng)大的破壞性。 “MEMS產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在最需要的創(chuàng)業(yè)精神正在失去。你可能已經(jīng)看到，很多小公司取得了很大的進(jìn)步，他們的優(yōu)勢(shì)就是善于創(chuàng)新?！?/p>

模擬器件公司（ADI）是資格更老的MEMS產(chǎn)業(yè)成員，公司開(kāi)展MEMS工作有20多年時(shí)間了。ADI公司副總裁兼MEMS事業(yè)部總經(jīng)理Mark Martin解釋了MEMS應(yīng)用的廣泛性——“不只是汽車(chē)和消費(fèi)電子，而且現(xiàn)在正向工業(yè)和醫(yī)療儀器發(fā)展。”

專(zhuān)注于慣性傳感器產(chǎn)品的Kionix公司銷(xiāo)售和營(yíng)銷(xiāo)副總裁Eric Eisenhut解釋說(shuō)，“用戶(hù)界面體驗(yàn)如果做得好，就能成為產(chǎn)品的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。你必須理解傳感檢測(cè)背后的基礎(chǔ)物理和數(shù)學(xué)知識(shí)，我們并不奢望我們的用戶(hù)能夠理解這些知識(shí)。”

MEMS 潛在客戶(hù)關(guān)心的主要問(wèn)題是MEMS的高價(jià)格。“當(dāng)器件變成較大批量的消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品時(shí)，就有需要降低成本”， VTI Technologies公司副總裁兼總經(jīng)理Scott Smyser表示，“我們已經(jīng)去掉外部包裝，將MEMS直接與倒裝芯片封裝的調(diào)節(jié)ASIC放在一起”。

“這顯然與制造工藝有關(guān)，但是理解器件的目標(biāo)應(yīng)用也很重要”，Eisenhut補(bǔ)充道，“我們不希望公司變得大眾化，僅僅依靠元件供應(yīng)和價(jià)格取勝，而是要了解將相關(guān)功能集成到ASIC的應(yīng)用?！?/p>

“歷史上我們?cè)孟喈?dāng)復(fù)雜的生產(chǎn)工藝進(jìn)行過(guò)小批量生產(chǎn)，”ADI公司的Martin說(shuō)。 “這顯然已經(jīng)改變。在看到我們今天進(jìn)行的量產(chǎn)時(shí)，我認(rèn)為作為一種產(chǎn)業(yè)已經(jīng)相當(dāng)成功地降低了成本。生產(chǎn)工藝日趨成熟，作為MEMS詬病的良率也正在接近傳統(tǒng)半導(dǎo)體工藝的指標(biāo)”。

技術(shù)的應(yīng)用都有一個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程。一些用戶(hù)以前只根據(jù)價(jià)格購(gòu)買(mǎi)三軸加速計(jì)。用戶(hù)逐漸發(fā)現(xiàn)不是所有的器件都做得一樣。用戶(hù)的體驗(yàn)因?yàn)閭鞲性墓δ芎途榷蟛幌嗤?。隨著時(shí)間的推移、市場(chǎng)的成熟和產(chǎn)品的豐富，市場(chǎng)將分割成成本非常低的市場(chǎng)以及其它領(lǐng)域。

那么縮小尺寸是不是機(jī)會(huì)呢？“摩爾定律對(duì)MEMS不管用，”Ullal指出，“產(chǎn)品有一定的質(zhì)量，不能縮小得太過(guò)。每個(gè)人都應(yīng)該很清楚，摩爾定律如果沒(méi)有全部過(guò)時(shí)，也正在趨于過(guò)時(shí)。在系統(tǒng)中添加功能的方式是通過(guò)三維集成?！?/p>

有這樣一種觀(guān)點(diǎn)：用戶(hù)左右著MEMS產(chǎn)業(yè)，而不是像通常的半導(dǎo)體工業(yè)路線(xiàn)——通過(guò)展示產(chǎn)品的功能來(lái)積極提升產(chǎn)品的市場(chǎng)滲透率?！拔覀兊男袆?dòng)有點(diǎn)慢，”Martin說(shuō)。“如果我們想擴(kuò)大市場(chǎng)，我們必須提供算法和軟件給我們的客戶(hù)，幫助他們。培訓(xùn)是我們的一大領(lǐng)域。我們用簡(jiǎn)化的辦法解釋五種運(yùn)動(dòng)傳感器，然后在每個(gè)領(lǐng)域培訓(xùn)用戶(hù)如何使用它們。這不是單向的、供應(yīng)商—教育—客戶(hù)的過(guò)程。我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到我們必須通過(guò)提供工具來(lái)發(fā)揮我們的作用，但是我們還得繼續(xù)從我們的用戶(hù)那里學(xué)習(xí)?！?/p>

Smyser補(bǔ)充道：“我們正在圍繞我們的傳感器進(jìn)行算法、軟件和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。我們已經(jīng)完成了跟體育和健身有關(guān)的工作，正在做導(dǎo)航和GPS產(chǎn)品。但是真正驅(qū)動(dòng)我們的是客戶(hù)，因?yàn)閼?yīng)用太多了。要及時(shí)跟上用戶(hù)的需求是困難的，因?yàn)橛脩?hù)需求在不斷變化。iPhone有許多功能，它們使用了內(nèi)置的加速計(jì)，而用戶(hù)希望在他們的設(shè)備上也能使用相同的功能?！?/p>

Ullal解釋說(shuō)，如果能了解一下半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的歷史，你會(huì)發(fā)現(xiàn)真正的晶體管應(yīng)用是在晶體管發(fā)明的20年后才開(kāi)始啟動(dòng)的。對(duì)MEMS來(lái)說(shuō)經(jīng)過(guò)20年的發(fā)展情形也會(huì)大不一樣?！鞍雽?dǎo)體產(chǎn)業(yè)和MEMS的區(qū)別在于，一直沒(méi)有一種平臺(tái)MEMS技術(shù)能讓你使用大量不同的器件。為了使MEMS器件實(shí)現(xiàn)大范圍滲透，你必須提供一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的解決方案。做到這一點(diǎn)的關(guān)鍵技術(shù)是封裝。你必須用單個(gè)封裝提供解決方案，”Ullal表示。

Microvision公司就是一家MEMS客戶(hù)。該公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種可以與移動(dòng)設(shè)備一起使用的投影儀，這種投影儀集成了三個(gè)激光器和一個(gè) MEMS器件，將在2009年中期上市。Microvision公司銷(xiāo)售及營(yíng)銷(xiāo)副總裁Ian Brown表示：“我們已經(jīng)拿出了新的應(yīng)用，并與供應(yīng)商一道拿出了一個(gè)解決方案。對(duì)我們來(lái)說(shuō)管理好潛在的突發(fā)量將更具挑戰(zhàn)性。當(dāng)一個(gè)手機(jī)公司推出一個(gè)新款時(shí)，它預(yù)計(jì)的供貨量將是200至500萬(wàn)臺(tái)。如果我們能參與進(jìn)設(shè)計(jì)，我們必須在很短的時(shí)間內(nèi)完成工作?！?/p>

Martin指出，針對(duì)MEMS產(chǎn)業(yè)集團(tuán)（MIG）的熱門(mén)話(huà)題是標(biāo)準(zhǔn)化?！爱a(chǎn)業(yè)還處在學(xué)習(xí)過(guò)程中。代工廠(chǎng)也在這個(gè)過(guò)程。我認(rèn)為現(xiàn)在離MEMS標(biāo)準(zhǔn)工藝技術(shù)還有幾年，而我們離半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)習(xí)以為常的CMOS技術(shù)那樣的大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化水平還有許多許多年?！?/p>

Eisenhut認(rèn)為，應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化程度比器件要高一些。該行業(yè)在過(guò)去幾年中增長(zhǎng)迅速的原因之一是標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體加工設(shè)備存在一些共性。

“設(shè)備是通用的，大多數(shù)時(shí)候我們?cè)趯ふ覙?biāo)準(zhǔn)封裝。Kionics選擇了內(nèi)部生產(chǎn)，這就是為什么我們能夠與大企業(yè)在第一線(xiàn)消費(fèi)電子產(chǎn)品市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)的原因。隨著時(shí)間的推移，這種情況可能改變?！盡artin同意標(biāo)準(zhǔn)化將涉及接口和協(xié)議。“作為一個(gè)行業(yè)，我們需要充分利用這些優(yōu)勢(shì)，但我們最好不要限制這個(gè)行業(yè)，而是提供可以支持應(yīng)用的差異化實(shí)現(xiàn)?！?/p>

那么，MEMS領(lǐng)域的代工廠(chǎng)可以像一般半導(dǎo)體商那樣成功嗎？美信公司的Ullal指出：“如果你想做代工模式，你真的需要很大的量。MEMS器件的量不大，從而為代工模式留下太多的變化。我相信在未來(lái)十年將至少有一個(gè)或兩個(gè)版本的慣性傳感器將在代工廠(chǎng)制造，但是現(xiàn)在，如果你需要最快的周轉(zhuǎn)，你只好自己做。教代工廠(chǎng)如何做他們聲稱(chēng)已經(jīng)知道的工作將使你筋疲力盡?！?/p>

MEMS之后是什么？“納米技術(shù)的有趣應(yīng)用是真正的微型傳感器，”Ullal指出，“MEMS可能在未來(lái)5至7年真的很熱門(mén)，但為了能夠真正實(shí)現(xiàn)小型化，必須結(jié)合納米技術(shù)，這可能要十年。10年至15年后在實(shí)驗(yàn)室看到的自組裝結(jié)構(gòu)中將采用真正的微型傳感器，它們幾乎不要能量就能運(yùn)行?！?/p>

“如果你現(xiàn)在不從事機(jī)械結(jié)構(gòu)研究，你將錯(cuò)失未來(lái)的這種納米結(jié)構(gòu)，而且你必須去了解客戶(hù)是誰(shuí)、有什么應(yīng)用以及如何建立這個(gè)產(chǎn)業(yè)，”Ullal總結(jié)道。