MEMS傳感器已經(jīng)在我們每天使用的各類設(shè)備上數(shù)以百萬(wàn)計(jì)地使用著。在智能手機(jī)上，MEMS傳感器提供在聲音性能、場(chǎng)景切換、手勢(shì)識(shí)別、方向定位、以及溫度/壓力/濕度傳感器等廣泛的應(yīng)用;在汽車(chē)上，MEMS傳感器借助氣囊碰撞傳感器、胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)和車(chē)輛穩(wěn)定性控制增強(qiáng)車(chē)輛的性能。;醫(yī)療領(lǐng)域，通過(guò)MEMS傳感器研成功制出微型胰島素注射泵，并使心臟搭橋移植和人工細(xì)胞組織成為現(xiàn)實(shí)中可實(shí)際使用的治療方式;在可穿戴應(yīng)用中，MEMS傳感器可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)追蹤、心跳速率測(cè)量等。在城市建設(shè)領(lǐng)域，MEMS傳感器可以協(xié)助監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的穩(wěn)定性，營(yíng)造充滿活力的反饋系統(tǒng)……MEMS傳感器已經(jīng)被廣泛地集成到汽車(chē)電子、智能家居、智能電網(wǎng)等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域。
近日全球MEMS供應(yīng)鏈及物聯(lián)網(wǎng)峰會(huì)暨M(jìn)EMS Industry Group(MIG)全球MEMS產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟峰會(huì)在上海召開(kāi)。這是全球最大MEMS行業(yè)組織MIG第一次來(lái)到中國(guó)上海，攜手中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所(SIMIT)和上海微技術(shù)工業(yè)研究院(SITRI)舉辦以“MEMS供應(yīng)鏈及物聯(lián)網(wǎng)”為主題的MIG上海會(huì)議，會(huì)議匯集全球MEMS業(yè)界精英，聚焦全球MEMS供應(yīng)鏈及物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，展現(xiàn)最新國(guó)際MEMS技術(shù)，探討中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。
MEMS傳感器市場(chǎng)發(fā)展態(tài)勢(shì)
MIG首席戰(zhàn)略官Stephen Whalley在開(kāi)幕致辭中指出，作為智能感知時(shí)代的重要硬件基礎(chǔ)，MEMS傳感器產(chǎn)品需求近年增勢(shì)迅猛，“消費(fèi)類應(yīng)用成為MEMS傳感器市場(chǎng)的主要推動(dòng)力。2014年MEMS傳感器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到130億美元，最大的消費(fèi)類應(yīng)用規(guī)模達(dá)到59億美元，到2019年預(yù)計(jì)將超過(guò)100億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率約11.2%。而成長(zhǎng)最快的是醫(yī)療市場(chǎng)，將從今年的24.5億美元增長(zhǎng)至2019年的72億美元左右，年復(fù)合增長(zhǎng)率近30%!”
MEMS和傳感器的爆發(fā)為智能物聯(lián)網(wǎng)鋪平了道路。Stephen Whalley如是說(shuō)。“智能制造、智能電網(wǎng)、智能城市、智能生活……無(wú)一不需MEMS傳感器、傳感器融合、無(wú)線互連、更好的節(jié)能/能量獲取等技術(shù)。我們已經(jīng)來(lái)到真實(shí)世界與智能物聯(lián)世界的邊界，而強(qiáng)大的MEMS/傳感器的供應(yīng)鏈?zhǔn)谴龠M(jìn)這一切的關(guān)鍵。”
IHS MEMS及傳感器業(yè)務(wù)總監(jiān)Jérémie Bouchaud指出，在今后5到10年內(nèi)，智能手機(jī)以及平板電腦仍然是MEMS主要應(yīng)用領(lǐng)域。今后MEMS的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅饾u擴(kuò)大，包括正在興起的可穿戴設(shè)備、可擁有百余個(gè)MEMS傳感器的汽車(chē)電子，和人們生活息息相關(guān)的智能家居和智能城市都是需要大力挖掘的市場(chǎng)。“我們認(rèn)為會(huì)有可穿戴設(shè)備的應(yīng)用，但是它的比例還比較小，目前還不到10%，在這段時(shí)間內(nèi)還是不會(huì)超過(guò)智能手機(jī)應(yīng)用。在汽車(chē)應(yīng)用方面會(huì)繼續(xù)看到MEMS傳感器的應(yīng)用，因?yàn)楦叨说钠?chē)中發(fā)現(xiàn)會(huì)有一百多個(gè)MEMS傳感器，所以汽車(chē)是今后可以發(fā)展應(yīng)用的領(lǐng)域。還有關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)，我認(rèn)為要等待5到10年以后才會(huì)有很好的發(fā)展，目前完全取決于量的問(wèn)題。5到10年以后，如果智能家居、智能城市有了很好的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在MEMS傳感器應(yīng)用方面會(huì)有很好的發(fā)展，但是在這之前不會(huì)看到在物聯(lián)網(wǎng)方面MEMS傳感器的發(fā)展。” 他表示。
在手持終端應(yīng)用領(lǐng)域，Jérémie指出將會(huì)出現(xiàn)一些新興傳感器，包括指紋傳感器，環(huán)境(濕度、氣體、 紫外線)傳感器，健康(脈搏、血氧)傳感器，熱成像傳感器等。此外MEMS麥克風(fēng)、運(yùn)動(dòng)傳感器包括加速計(jì)、磁力計(jì)、陀螺儀、壓力傳感器以及不同類別的運(yùn)動(dòng)傳感器組合等市場(chǎng)均有較好的成長(zhǎng)表現(xiàn)。
一些主要MEMS廠商動(dòng)態(tài)
在整個(gè)半導(dǎo)體生態(tài)體系中，MEMS正扮演著越來(lái)越重要的角色，其應(yīng)用范圍包含了消費(fèi)電子、汽車(chē)工業(yè)、工業(yè)控制乃至生物醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域，且仍在迅速擴(kuò)大。MEMS在即將到來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代中將起到的核心作用，為新科技產(chǎn)品提供更智能、更敏銳的感觀能力。國(guó)內(nèi)外各大MEMS企業(yè)都將擴(kuò)大對(duì)MEMS傳感器研發(fā)的投入。例如Honeywell的兩條MEMS生產(chǎn)線正火熱運(yùn)行中;中芯國(guó)際正逐漸成為MEMS傳感器領(lǐng)域的制造廠商，把業(yè)務(wù)從CMOS擴(kuò)展到MEMS;美新半導(dǎo)體以自家設(shè)計(jì)的三軸加速度計(jì)為例，介紹了目前在傳感器設(shè)計(jì)中遇到的難點(diǎn)和重大突破。
Honeywell電子傳感業(yè)務(wù)總監(jiān)Michael Young點(diǎn)出了Honeywell目前關(guān)注的四個(gè)主要領(lǐng)域：“我們主要是關(guān)注一些工業(yè)方面的引用，包括：
一，隨著人口老齡化會(huì)有更多醫(yī)療方面的應(yīng)用;
二，隨著勞動(dòng)力成本不斷上升我們會(huì)關(guān)注自動(dòng)化方面的應(yīng)用，包括和OEM方面的一些合作;
三，環(huán)境監(jiān)控監(jiān)測(cè)，水的質(zhì)量，空氣質(zhì)量的一些監(jiān)控;
四，隨著城市化進(jìn)程不斷加深，很多城市居民小區(qū)需要對(duì)電進(jìn)行監(jiān)控，能源管理，還有安全方面我們也會(huì)關(guān)注。”
中芯國(guó)際技術(shù)研究發(fā)展資深總監(jiān)黃河指出，技術(shù)的發(fā)展持續(xù)推動(dòng)著MEMS傳感器成本下降——這已經(jīng)是不可逆的趨勢(shì)。“MEMS芯片的成本降低速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了CMOS芯片，而競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)更緊湊的系統(tǒng)封裝的需求。”由于MEMS工藝的復(fù)雜度遠(yuǎn)超過(guò)CMOS工藝，在現(xiàn)有CMOS晶圓廠的特定產(chǎn)線上預(yù)先引入特別的MEMS器件工藝，黃河認(rèn)為這一途徑具有巨大的潛力，而中芯國(guó)際也正在通過(guò)此方法將代工業(yè)務(wù)從CMOS擴(kuò)展到MEMS領(lǐng)域。例如中芯與Silicon Labs合作開(kāi)發(fā)的CMEMS技術(shù)，把MEMS架構(gòu)直接構(gòu)建于標(biāo)準(zhǔn)CMOS晶圓上，從而獲完全集成的高可靠“CMOS+MEMS”單晶片解決方案，以此工藝打造的Si50x系列振蕩器，“這是業(yè)界首個(gè)0.13微米單片集成的CMOS-MEMS量產(chǎn)工藝。” 黃河強(qiáng)調(diào)。此后中芯又將TSV技術(shù)引入到CMOS后端制程，發(fā)布了另一項(xiàng)業(yè)界首個(gè)基于0.18微米 e-TSV平臺(tái)的3D MEMS SiP商用工藝。“我們應(yīng)該用全新的視角，以系統(tǒng)的方法來(lái)設(shè)計(jì)、制造、組裝和測(cè)試MEMS芯片。技術(shù)進(jìn)步和改進(jìn)在加速，我們將同時(shí)面臨前所未有的挑戰(zhàn)和與機(jī)遇。”
1999年趙陽(yáng)博士憑借自主發(fā)明的熱對(duì)流加速度傳感器技術(shù)在美國(guó)創(chuàng)建了美新公司(MEMSIC)， 同年11月在中國(guó)無(wú)錫成立公司，并開(kāi)始研發(fā)生產(chǎn)MEMS傳感器。MEMSIC(MEMS+IC)開(kāi)發(fā)了獨(dú)一無(wú)二的MEMS傳感器組件和系統(tǒng)集成技術(shù)，專注于制造多種小型化和成本更低的產(chǎn)品，為消費(fèi)電子、工業(yè)自動(dòng)化以及航空等領(lǐng)域提供市場(chǎng)需要的多樣產(chǎn)品。現(xiàn)在，美新已在傳感器部件及系統(tǒng)集成方面積累了深厚的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。美新半導(dǎo)體總裁趙陽(yáng)介紹了美新開(kāi)發(fā)的世界首款3D WLP封裝單芯片熱加速度計(jì)。
傳統(tǒng)的加速度計(jì)是基于電容或壓電技術(shù)，用于測(cè)量微機(jī)械質(zhì)量結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。這種技術(shù)在許多方面具有一定的局限性，如表面粘附(稱為黏附)、滯后、機(jī)械振蕩、電磁干擾、昂貴的制造過(guò)程，也面臨一些與微機(jī)械運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)相關(guān)問(wèn)題的挑戰(zhàn)。為了解決這些問(wèn)題，美新開(kāi)發(fā)出一種獨(dú)特的技術(shù)，該技術(shù)解決了與傳統(tǒng)基于MEMS的加速度計(jì)相關(guān)的問(wèn)題。獨(dú)有專利的熱對(duì)流技術(shù)，是全球第一家使用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的單芯片集成混合信號(hào)處理電路的熱對(duì)流MEMS慣性傳感器。獨(dú)特的單芯片硅片設(shè)計(jì)方法從根本上降低了成本和增強(qiáng)了芯片性能、功能和質(zhì)量，“美新的這款熱加速度計(jì)芯片尺寸僅1.2mmx1.7mm，檢測(cè)范圍包括2g、4g、8g，具有12位精度，零偏移遲滯，售價(jià)僅0.19美元起。”他強(qiáng)調(diào)。
“手機(jī)仍然是我們會(huì)關(guān)注的領(lǐng)域。在今后五年我們會(huì)看到中國(guó)手機(jī)出貨量將占全球一半的數(shù)量，數(shù)量上已經(jīng)超過(guò)三星以及蘋(píng)果。中國(guó)手機(jī)消費(fèi)也仍然將是全球第一，今后還將繼續(xù)增長(zhǎng)，這些消費(fèi)者他們不會(huì)消失。”趙陽(yáng)補(bǔ)充說(shuō)，“海外市場(chǎng)我們主要關(guān)注工業(yè)應(yīng)用，不會(huì)關(guān)注海外消費(fèi)者應(yīng)用。”
意法半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁兼模擬器件、MEMS及傳感器產(chǎn)品事業(yè)部總經(jīng)理Benedetto Vigna強(qiáng)調(diào)，在過(guò)去十年，運(yùn)動(dòng)傳感器技術(shù)徹底改變了人類與電子設(shè)備的互動(dòng)方式。通過(guò)研發(fā)和推廣運(yùn)動(dòng)傳感器到各種智能型消費(fèi)性電子應(yīng)用，意法半導(dǎo)體在這一技術(shù)革命中扮演了相當(dāng)重要的角色。據(jù)他介紹，目前意法半導(dǎo)體已銷(xiāo)售近50億顆MEMS傳感器及35億顆MEMS執(zhí)行器。完整的研發(fā)設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)業(yè)鏈，讓意法半導(dǎo)體成為廠商首選的一站式MEMS供應(yīng)商，其豐富的產(chǎn)品組合涵蓋微加工加速度計(jì)、陀螺儀、壓力傳感器、磁強(qiáng)傳感器和麥克風(fēng)，擁有整合多個(gè)傳感器模塊、板載信號(hào)處理器、控制功能、傳感器融合算法和無(wú)線接口的能力。作為MEMS市場(chǎng)的重量級(jí)制造商，意法半導(dǎo)體的MEMS技術(shù)研發(fā)同樣處于業(yè)界最前沿，擁有近1000項(xiàng)與MEMS相關(guān)的專利。意法半導(dǎo)體引領(lǐng)傳感器技術(shù)向智能化和獨(dú)立化發(fā)展，并將會(huì)在消費(fèi)電子、醫(yī)療保健、環(huán)境科學(xué)等諸多領(lǐng)域開(kāi)創(chuàng)新局面。
近幾年MEMS市場(chǎng)發(fā)展迅猛，逐漸出現(xiàn)了多元化發(fā)展的局面。例如單位出貨量增長(zhǎng)，但平均售價(jià)也迅速下跌;傳統(tǒng)制造廠商與新興無(wú)晶圓MEMS廠商的競(jìng)爭(zhēng);新興MEMS制造工藝和技術(shù);多起行業(yè)并購(gòu)等等。對(duì)此意法半導(dǎo)體也提出了“3+1”的多元化策略即多元化的產(chǎn)品、客戶、應(yīng)用以及市場(chǎng)。“通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新以及多元化發(fā)展，輔以穩(wěn)健可靠的批量生產(chǎn)供應(yīng)鏈和強(qiáng)大的合作關(guān)系，MEMS器件及傳感器廠商將推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的增長(zhǎng)。在亞太等地區(qū)市場(chǎng)上，地區(qū)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)必須加以考慮，這樣才能研發(fā)適合的產(chǎn)品，提供適合的支持模式。” Benedetto Vigna 指出，“意法半導(dǎo)體將繼續(xù)引領(lǐng)MEMS工業(yè)發(fā)展，因?yàn)槲覀儞碛邢冗M(jìn)的技術(shù)產(chǎn)品組合，覆蓋物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需的全部關(guān)鍵要素，例如MEMS傳感器和執(zhí)行器，以及嵌入式處理器、電源器件和接口芯片等等。”
他所理解的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵要素，一是技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品多元化。這就要求按照新的應(yīng)用需求改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)并開(kāi)發(fā)新技術(shù)，擁有廣泛的產(chǎn)品組合。二是正確的供應(yīng)鏈和銷(xiāo)售模式。這需要通過(guò)一站式采購(gòu)方案提供無(wú)縫服務(wù)，通過(guò)經(jīng)銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大市場(chǎng)覆蓋率。三是合作伙伴與生態(tài)系統(tǒng)，需要開(kāi)發(fā)新的設(shè)計(jì)能力，提高研發(fā)實(shí)力，縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。
此外，來(lái)自德國(guó)弗勞恩霍夫電子納米系統(tǒng)研究所的所長(zhǎng)Thomas Gessner博士探討了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的挑戰(zhàn)：傳感器和驅(qū)動(dòng)。他重點(diǎn)闡述了將MEMS傳感器集成到智能系統(tǒng)中是當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)。而來(lái)自加州大學(xué)戴維斯分校的教授、伯克利傳感器和執(zhí)行器中心聯(lián)合主任David Horsley博士分享了在壓電式MEMS傳感器的材料、設(shè)備及應(yīng)用中的前沿研究。David Horsley博士的團(tuán)隊(duì)主要有兩個(gè)研究方向：利用壓電式MEMS傳感器的特別，實(shí)現(xiàn)超聲波手勢(shì)識(shí)別和超聲波生物識(shí)別。
關(guān)于可穿戴設(shè)備，他們說(shuō)……
為什么可穿戴設(shè)備市場(chǎng)會(huì)異軍突起?Benedetto Vigna認(rèn)為，首先可穿戴設(shè)備解決了消費(fèi)者現(xiàn)有的一些需求，它是基于智能手機(jī)的個(gè)人基礎(chǔ)設(shè)施，基于現(xiàn)有的連網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。“野心勃勃的企業(yè)家們發(fā)現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)入市門(mén)檻鼻復(fù)雜的電子產(chǎn)品要低。而微型裝置大規(guī)模量產(chǎn)讓終端產(chǎn)品的成本和尺寸更趨于合理。于是可穿戴設(shè)備作為物聯(lián)網(wǎng)的第一波浪潮開(kāi)始向我們涌來(lái)。”
Jérémie認(rèn)為，可穿戴設(shè)備目前還在它的嬰兒階段。“我們看到的現(xiàn)階段的可穿戴設(shè)備主要表現(xiàn)為各種手鐲或者是手表，谷歌眼鏡等等，主要是娛樂(lè)型的，仍然停留在可穿戴設(shè)備的早期階段。我們認(rèn)為必須要進(jìn)到下一步，比如除了娛樂(lè)，能夠檢查生命體征、心跳、脈搏以及血壓等功能。”他強(qiáng)調(diào)，“尤其重要的是：你早晨起床去上班，其實(shí)你不需要有這樣穿戴性設(shè)備給你日常生活帶來(lái)的干擾，我們需要有更多透明，更加簡(jiǎn)潔方便的穿戴性設(shè)備，你不需要把它啟動(dòng)，或者和云聯(lián)系在一起進(jìn)行同步，晚上還要給它充電。如果需要做那么多繁復(fù)的工作，我認(rèn)為這樣的穿戴性設(shè)備在今后是不會(huì)有市場(chǎng)的。”他指出現(xiàn)在已經(jīng)有了一些嘗試，比如把它和衣服整合在一起，只要穿上這個(gè)衣服，穿戴性設(shè)備就在上面了，但目前成本還是比較高。必須要把成本降低下來(lái)，否則今后是不會(huì)有廣泛的應(yīng)用。
趙陽(yáng)也表示，“可穿戴設(shè)備的真正意義在于，我們會(huì)把internet穿在我們身上，通過(guò)這種方式達(dá)到人機(jī)結(jié)合，就像中國(guó)人講的人和天地之間的融合，是通過(guò)我們的傳感器連接耳朵和鼻子與世界。現(xiàn)在通過(guò)人機(jī)連接和internet連接，等于internet穿在我們身上了，而不是只做一個(gè)設(shè)備。”
樓氏電子商務(wù)拓展總監(jiān)Angelo Assimakopoulos表示，穿戴市場(chǎng)估計(jì)在2018年時(shí)將達(dá)到1.2億部。“但是我們真正要看可穿戴設(shè)備到底給我們帶來(lái)怎樣的價(jià)值，如果不能夠給我們帶來(lái)價(jià)值，僅僅是時(shí)尚潮流，就只是曇花一現(xiàn)，不久就會(huì)消失。現(xiàn)在可以看到一些智能手表，如果能夠通過(guò)它發(fā)短信或者看天氣預(yù)報(bào)，這是很好的應(yīng)用。但是現(xiàn)在可穿戴設(shè)備沒(méi)有特別的類別劃分出來(lái)，也沒(méi)有相應(yīng)的指征說(shuō)明今后到底機(jī)遇在哪里。目前我們發(fā)現(xiàn)戴手表的人是25歲或者30歲以上的中年人戴手表，小于25歲的人群沒(méi)有戴手表的習(xí)慣，所以還無(wú)法預(yù)測(cè)今后方向是怎么樣的。我們今后潛在的客戶現(xiàn)在還沒(méi)有工作，所以我們無(wú)法預(yù)測(cè)他們今后是否會(huì)產(chǎn)生購(gòu)買(mǎi)欲望或者購(gòu)買(mǎi)沖動(dòng)，所以還是未知數(shù)。”他強(qiáng)調(diào)，“對(duì)傳感器制造商來(lái)說(shuō)會(huì)有機(jī)遇。對(duì)健康醫(yī)療設(shè)備業(yè)界公司和相關(guān)用戶界面公司來(lái)說(shuō)會(huì)有一些機(jī)遇，所以可穿戴設(shè)備今后還是有機(jī)會(huì)的。”
機(jī)遇與競(jìng)爭(zhēng)齊飛，全球廠商云集中國(guó)MEMS市場(chǎng)
中國(guó)作為全球最大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)基地，消耗了全球四分之一的MEMS器件，吸引了全球的目光。同時(shí)中國(guó)MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)的生態(tài)環(huán)境正逐漸完善，目前正在快速的發(fā)展壯大中。
中國(guó)的手機(jī)產(chǎn)能世界第一，同時(shí)也是物聯(lián)網(wǎng)的明確領(lǐng)導(dǎo)者，中國(guó)的能手機(jī)、汽車(chē)電子和物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用正在廣泛的普及中。中科院上海微系統(tǒng)所所長(zhǎng)王曦院士在講話中提到，當(dāng)創(chuàng)新型企業(yè)不斷涌現(xiàn)，MEMS傳感器研發(fā)領(lǐng)域的生態(tài)系統(tǒng)日益完善，主要的MEMS產(chǎn)業(yè)研發(fā)中心集中在上海和江蘇，全國(guó)的MEMS企業(yè)眾多，積極的競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)火熱。今后MEMS將在消費(fèi)電子、汽車(chē)工業(yè)、工業(yè)控制乃至生物醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域扮演越來(lái)越重要的角色。
“蘋(píng)果和三星在智能手機(jī)中的創(chuàng)新應(yīng)用，引領(lǐng)了MEMS技術(shù)的潮流。現(xiàn)在中國(guó)本土的手機(jī)OEM廠商如小米、華為、OPPO、VIVO、魅族等等，也越來(lái)越多地采用更多的MEMS傳感器芯片。” 王曦表示，“中國(guó)的MEMS產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)也正逐步完善，從研發(fā)、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、代工、封測(cè)到應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)鏈已基本形成，上海、蘇州、無(wú)錫都形成了研發(fā)中心。”
中國(guó)作為MEMS的新戰(zhàn)場(chǎng)，已經(jīng)在智能手機(jī)和平板電腦兩個(gè)MEMS的主要應(yīng)用領(lǐng)域有很強(qiáng)的市場(chǎng)能力，Jérémie分別從需求側(cè)和供應(yīng)側(cè)分析了中國(guó)MEMS市場(chǎng)(主要是智能手機(jī)應(yīng)用)的現(xiàn)狀。
從需求側(cè)，中國(guó)手機(jī)OEM的激增極大地刺激了MEMS傳感器市場(chǎng)。以下幾個(gè)圖表清楚地表現(xiàn)出這一市場(chǎng)的火爆。
另外，隨著新興國(guó)家市場(chǎng)也逐漸轉(zhuǎn)向品牌產(chǎn)品，中國(guó)的白牌(山寨)手機(jī)市場(chǎng)不斷下滑，頂級(jí)OEM廠商如華為、聯(lián)想、酷派等以及大多數(shù)地方小品牌將他們的低端智能手機(jī)外包給華勤、聞泰、龍旗等IDH方案商。這部分手機(jī)市場(chǎng)也占了一定的份額并呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。“在大部分低端手機(jī)市場(chǎng)，如壓力計(jì)、陀螺儀等中高端功能滲透率較低。而一些‘必備’的傳感器如分立加速度計(jì)，以及便宜又易于設(shè)計(jì)諸如‘ALS+Prox+IR emitter’的組合傳感器具有較大市場(chǎng)需求。”值得一提的是，他指出中國(guó)的所有智能手機(jī)OEM都在等待能夠檢測(cè)PM10, PM2.5的顆粒物傳感器，然而目前還沒(méi)有能夠適合集成在手機(jī)中的可行的技術(shù)。
從供應(yīng)側(cè)看。中國(guó)智能手機(jī)OEM整體迅速脫穎而出，成為第三大MEMS采購(gòu)力，僅次于蘋(píng)果和三星。“因此那些不重視中國(guó)市場(chǎng)的傳感器供應(yīng)商將會(huì)遇到麻煩。例如光傳感器供應(yīng)商Capella。”Jérémie指出，“該公司將其資源全部集中在傳統(tǒng)客戶三星和HTC，錯(cuò)過(guò)了中國(guó)OEM爆發(fā)的時(shí)機(jī)，在2010-2012年以50%~100%速度高速成長(zhǎng)期過(guò)后，2013年就下跌20%。”
因此總結(jié)來(lái)看，中國(guó)已經(jīng)成為MEMS的新戰(zhàn)場(chǎng)，各老牌MEMS及傳感器供應(yīng)商包括光傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器等供應(yīng)商均已轉(zhuǎn)戰(zhàn)該市場(chǎng)，而新玩家、新技術(shù)包括MEMS自動(dòng)對(duì)焦、投影觸控顯示的微型投影儀、手機(jī)用氣體傳感器等也將可借此作為踏腳石進(jìn)入MEMS市場(chǎng)。與此同時(shí)不利的因素包括，中國(guó)市場(chǎng)加速了產(chǎn)品價(jià)格的下跌、謠言散播等不正當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)。
未來(lái)中國(guó)MEMS及傳感器需求可能實(shí)現(xiàn)自給自足嗎?Jérémie認(rèn)為，就目前來(lái)看，中國(guó)大部分MEMS及傳感器仍依賴進(jìn)口，在2013年全球top 50 MEMS供應(yīng)商中中國(guó)廠商僅有三家，AAC、Goertek和美新，而中國(guó)市場(chǎng)也不是這些中國(guó)頂級(jí)MEMS供應(yīng)商的主要市場(chǎng)。“目前中國(guó)本土興起了許多芯片設(shè)計(jì)初創(chuàng)企業(yè)，但是出貨量仍然很低，例如Senodia, QST, Miramems (動(dòng)作傳感器), Memsensing (麥克風(fēng).), Goodix (指紋識(shí)別)等。代工業(yè)也正在興起，比如中芯國(guó)際和華虹宏力，在2013年中國(guó)MEMS純代工業(yè)務(wù)市場(chǎng)份額僅為2%。”他總結(jié)說(shuō)，“然而如果從封裝開(kāi)始做起則較容易取得成功，例如MEMS麥克風(fēng)供應(yīng)商AAC, Goertek, Gettop等通過(guò)收購(gòu)英飛凌的MEMS和ASIC芯片然后自己封裝。第二階段則是開(kāi)發(fā)自己的MEMS芯片，例如AAC正在與Memstech進(jìn)行MEMS技術(shù)的開(kāi)發(fā)，Goertek也已經(jīng)有自己的MEMS芯片技術(shù)。接下來(lái)他們就可以將這些麥克風(fēng)領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)擴(kuò)展到其他MEMS及傳感器領(lǐng)域，并拓展國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。”
在閉幕主題演講中，上海矽睿科技有限公司首席執(zhí)行官謝志峰分享了矽睿科技的創(chuàng)業(yè)故事，以及矽睿科技“從中國(guó)制造到中國(guó)創(chuàng)造”的愿景。他以兩個(gè)生動(dòng)形象的例子來(lái)說(shuō)明了矽睿科技在創(chuàng)業(yè)過(guò)程中遇到的主要挑戰(zhàn)和獲得的重要成功，并探討了中國(guó)MEMS傳感器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造流程，分享他理解中的物聯(lián)網(wǎng)對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)所產(chǎn)生的影響。
國(guó)內(nèi)MEMS/NEMS概況
MS/NEMS在全球蓬勃發(fā)展，中國(guó)大陸作為一個(gè)重要的市場(chǎng)也必然有迅速的發(fā)展。本刊首次對(duì)國(guó)內(nèi)知名的MEMS/NEMS企業(yè)做了統(tǒng)計(jì)，以對(duì)行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行初步的分析。本次統(tǒng)計(jì)了28家大陸MEMS研發(fā)企業(yè)，既包括已成立數(shù)十年的老牌公司，也有剛剛成立的新銳公司，遍及8個(gè)省級(jí)行政區(qū)。
地域分布
北京、陜西和江蘇是MEMS/NEMS企業(yè)最多的省/直轄市，上海、重慶也有較多企業(yè)。山東、河北、遼寧和廣東四省也有相關(guān)企業(yè)。
北京地區(qū)的高校和研究所眾多，科研實(shí)力雄厚，從事MEMS/NEMS研發(fā)起步較早，而且政府和有關(guān)高校對(duì)于科技研究的產(chǎn)業(yè)化也給與大力支持。
陜西省教育、科研和工業(yè)實(shí)力在西部地區(qū)排名前列，有為數(shù)眾多的高校和研究所，還擁有航空研發(fā)和制造基地，包括多家著名的飛機(jī)設(shè)計(jì)所和飛機(jī)制造公司，這些都為MEMS/NEMS企業(yè)的發(fā)展提供了很好的機(jī)會(huì)。
江蘇省位于東部沿海，財(cái)力雄厚，科技發(fā)展速度快，整體科技和工業(yè)水平均較高。而且江蘇省各地政府部門(mén)對(duì)于高新技術(shù)發(fā)展支持力度很大，蘇州市著力打造蘇州工業(yè)園區(qū)生物納米科技園，希望使其成為生物科技的創(chuàng)新平臺(tái)。無(wú)錫市積極建設(shè)中國(guó)微納國(guó)際創(chuàng)新園，并將微納米產(chǎn)業(yè)作為重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象。
上海市也是院校和科研院所云集，人才濟(jì)濟(jì)。位于長(zhǎng)三角的核心地帶，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)條件都十分優(yōu)越。重慶科研院校為數(shù)不少，工業(yè)基礎(chǔ)好，有多家老牌的儀器儀表企業(yè)，政府亦十分關(guān)注MEMS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展并作出了很多努力。
簡(jiǎn)評(píng)： 這些省市境內(nèi)一般都有眾多的知名高校和研究所，科技實(shí)力領(lǐng)先；地方政府對(duì)于科技發(fā)展確實(shí)重視，有相應(yīng)的政策和措施來(lái)支持微納產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
產(chǎn)品類型
首先關(guān)注兩家加工設(shè)備提供商，其中北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司的背景是七星華電科技集團(tuán)，歷史可以追溯到原700廠、706廠、707廠、718廠、797廠、798廠六家國(guó)家骨干電子企業(yè)，研發(fā)實(shí)力為國(guó)內(nèi)最強(qiáng)。另一家設(shè)備商–創(chuàng)威納科技有限公司的主要技術(shù)人員曾在中國(guó)科學(xué)院微電子中心、清華大學(xué)等單位長(zhǎng)期從事半導(dǎo)體設(shè)備及工藝研究工作，具有較強(qiáng)的產(chǎn)品研發(fā)實(shí)力。加工設(shè)備是行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)備，為了給為國(guó)內(nèi)企業(yè)提供持久的技術(shù)支持，自主研發(fā)加工設(shè)備是必由之路。我們期待未來(lái)將會(huì)有越來(lái)越多的自主設(shè)備出現(xiàn)在工藝線上。
在MEMS/NEMS器件及系統(tǒng)方面，當(dāng)前主要產(chǎn)品包括：壓力傳感器、慣性傳感器、聲學(xué)傳感器、地震檢波器、生物芯片、微流體芯片、微內(nèi)窺鏡。
研發(fā)壓力傳感器的單位眾多，這也與壓力傳感器在國(guó)內(nèi)研究起步較早有重要關(guān)系。在此要重點(diǎn)提到的是寶雞秦明傳感器有限公司，其研發(fā)部門(mén)前身為寶雞傳感器研究所，是國(guó)內(nèi)最早開(kāi)展微壓力傳感器研究的單位之一，并且?guī)?dòng)了多家企業(yè)，例如位于江蘇的昆山雙橋傳感器測(cè)控技術(shù)有限公司就與寶雞傳感器研究所頗有淵源。壓力傳感器發(fā)展迅速也與市場(chǎng)的巨大需求分不開(kāi)，廣泛用于工業(yè)領(lǐng)域的測(cè)試控制、醫(yī)療領(lǐng)域、汽車(chē)領(lǐng)域，在未來(lái)幾年市場(chǎng)還將迎來(lái)更大的發(fā)展，例如輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TPMS）。
慣性傳感器一直是MEMS產(chǎn)業(yè)的重要推動(dòng)力量，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也是如此。北京、河北、陜西、上海均有進(jìn)行慣性MEMS研發(fā)和生產(chǎn)的單位。在此要重點(diǎn)關(guān)注的是陜西省，其境內(nèi)有眾多企業(yè)均從事慣性MEMS研發(fā)，例如業(yè)內(nèi)頗具名氣的西安中星測(cè)控有限公司。這與陜西省的科技發(fā)展歷史有關(guān)，陜西是重要的航空研發(fā)/生產(chǎn)基地，包括中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院、西安飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司和陜西飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司等。目前國(guó)內(nèi)的慣性MEMS在性價(jià)比和精度、量程等方面還需提高，以增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。
聲學(xué)傳感器方面，主要有兩家企業(yè)：位于山東的歌爾聲學(xué)股份有限公司和蘇州敏芯微電子技術(shù)有限公司。業(yè)已上市的哥爾聲學(xué)致力于電聲行業(yè)微型電聲元器件和消費(fèi)類電聲產(chǎn)品的研發(fā)和制造，主要產(chǎn)品包括微型麥克風(fēng)、微型揚(yáng)聲器/受話器等。蘇州敏芯成立時(shí)間較短，但較為活躍，目前主要產(chǎn)品是微型硅麥克風(fēng)芯片。
地震檢波器在礦產(chǎn)勘探方面應(yīng)用廣泛，MEMS檢波器以高性價(jià)比正逐步獲得更多市場(chǎng)份額。 威海雙豐電子集團(tuán)有限公司和西安思坦地震技術(shù)有限公司致力于這方面的研究，經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展已發(fā)展了多類產(chǎn)品并應(yīng)用。
生物醫(yī)療領(lǐng)域也有數(shù)家企業(yè)具有相當(dāng)實(shí)力。博奧生物有限公司已經(jīng)研發(fā)出了多種生物芯片及芯片實(shí)驗(yàn)室，在國(guó)內(nèi)外均有較高的知名度。博奧生物以清華大學(xué)、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院等科研單位為技術(shù)依托，研發(fā)實(shí)力當(dāng)屬一流，但是當(dāng)前國(guó)外相關(guān)企業(yè)也很多，競(jìng)爭(zhēng)亦很激烈。重慶金山科技（集團(tuán)）有限公司的拳頭產(chǎn)品是基于MEMS技術(shù)的膠囊內(nèi)窺鏡和硅微型泵，其中膠囊內(nèi)窺鏡項(xiàng)目技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先。
簡(jiǎn)評(píng)：產(chǎn)品種類比較少，主要還是慣性器件和壓力傳感器，而且多是中低端產(chǎn)品。一方面這與市場(chǎng)的需求導(dǎo)向有關(guān)，另一方面這也反映了國(guó)內(nèi)MEMS/NEMS企業(yè)的一個(gè)弱點(diǎn)—總體上研發(fā)實(shí)力不夠，創(chuàng)新性強(qiáng)的新器件、新系統(tǒng)鮮有出現(xiàn)。重慶金山科技的膠囊內(nèi)窺鏡在這方面表現(xiàn)可圈可點(diǎn)，值得借鑒和學(xué)習(xí)。
公司規(guī)模/注冊(cè)資本/營(yíng)業(yè)額
注冊(cè)資本能在一定程度上反映企業(yè)的投資規(guī)模和實(shí)力，我們對(duì)比了能從22家MEMS企業(yè)的注冊(cè)資本，以從一個(gè)方面反映國(guó)內(nèi)MEMS企業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。從圖中可以看出，大部分MEMS企業(yè)的注冊(cè)資本在5000萬(wàn)以下（占82%），其中注冊(cè)資本在500萬(wàn)以下的約占36%，注冊(cè)資本在1000萬(wàn)-5000萬(wàn)(不含)的占36%，說(shuō)明中國(guó)大陸的MEMS企業(yè)主要是中小企業(yè)。注冊(cè)資本在1億以上的共有三家，北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司、北京博奧生物芯片有限公司和歌爾聲學(xué)股份有限公司，注冊(cè)資本分別為9億、3.765億和1.2億人民幣。以上三家企業(yè)在各自領(lǐng)域都是佼佼者。
總體來(lái)看，中國(guó)大陸的MEMS企業(yè)還有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＩ硖幦蜃畲蟮腗EMS市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)的MEMS企業(yè)有著顯著的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，而現(xiàn)有的企業(yè)數(shù)量和發(fā)展規(guī)模與巨大的市場(chǎng)很不相稱。
研發(fā)類型
MEMS是一項(xiàng)新興的技術(shù)，最初多來(lái)自高校和研究所，或是國(guó)企，因此走向產(chǎn)業(yè)化的MEMS企業(yè)也與高校和研究所有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。我們將中國(guó)大陸的MEMS企業(yè)的發(fā)展類型分為三種：源自高校和研究所，源自國(guó)企，自主研發(fā)。
1. 源自大學(xué)、研究所
◆ 北京青鳥(niǎo)元芯
以“北京大學(xué)微電子學(xué)研究院“和“微米/納米加工技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“為技術(shù)依托。
◆ 博奧生物
以清華大學(xué)、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院等科研單位為技術(shù)依托，是生物芯片北京國(guó)家工程研究中心。
◆ 西安維納信息測(cè)控有限公司
以西安交通大學(xué)為技術(shù)依托。
◆ 上海芯敏微系統(tǒng)技術(shù)有限公司
以中科院上海微系統(tǒng)所傳感技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為依托。
◆ 沈陽(yáng)匯博實(shí)業(yè)公司
以沈陽(yáng)儀器儀表工藝研究所為依托。
◆ 北京創(chuàng)威納科技有限公司
主要技術(shù)人員曾在中國(guó)科學(xué)院微電子中心、清華大學(xué)等單位長(zhǎng)期從事半導(dǎo)體設(shè)備及工藝研究工作。
◆ 歌爾聲學(xué)股份有限公司
與中科院聲學(xué)所、北京郵電大學(xué)等國(guó)內(nèi)外多家知名高校和科研機(jī)構(gòu)建立了長(zhǎng)期的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。
2. 源自國(guó)企
◆ 七星華創(chuàng)
北京七星華電科技集團(tuán)有限責(zé)任公司，是在原七○○廠、七○六廠、七○七廠、七一八廠、七九七廠、七九八廠六家建于“一五”期間的國(guó)家骨干電子企業(yè)的基礎(chǔ)上，重組、改制而成的高科技企業(yè)集團(tuán)。
◆ 寶雞秦明傳感器有限公司
是我國(guó)第一個(gè)專業(yè)化生產(chǎn)壓阻壓力傳感器技術(shù)研究開(kāi)拓者之一，中國(guó)第一個(gè)傳感器專業(yè)研究所—寶雞傳感器研究所是其開(kāi)發(fā)研究中心，是集科研，生產(chǎn)，銷(xiāo)售為一體的國(guó)有企業(yè)。
◆ 昆山雙橋傳感器有限公司
其總經(jīng)理王總原任寶雞秦嶺晶體廠總工程師，寶雞傳感器研究所所長(zhǎng)。
◆ 重慶金山科技（集團(tuán)）有限公司
自主研發(fā)。
◆ 蘇州敏芯微電子技術(shù)有限公司
海外留學(xué)人員創(chuàng)業(yè)。
◆ 深迪半導(dǎo)體(上海)有限公司
海外歸國(guó)人員創(chuàng)業(yè)。
總體來(lái)說(shuō)，目前國(guó)內(nèi)的MEMS企業(yè)的研發(fā)大多是依托高校、研究所，或者本身就是具有研發(fā)能力的國(guó)有企業(yè)。近年來(lái)海外留學(xué)人員歸國(guó)創(chuàng)立的MEMS企業(yè)也越來(lái)越多。自主研發(fā)的民企中，重慶金山是出色的代表，其標(biāo)志產(chǎn)品“膠囊內(nèi)窺鏡”即為其自主研發(fā)。我們也希望看到越來(lái)越多的有特色的MEMS企業(yè)涌現(xiàn)。
