MEMS傳感器百花齊放，哪些是未來的主流？

　　“各類傳感器的需求持續(xù)增長，至2020年，MEMS傳感的市值將會達到25億美元，是2000年的5倍。”MIG（MEMS工業(yè)集團）執(zhí)行總監(jiān)Karen Lightman在日前的亞洲傳感器大會上表示，“而這些傳感器驅(qū)動的設(shè)備市場則更是巨大。”她說道。

　　從汽車到智能手機，再到智能穿戴、IOT等，各種MEMS傳感應(yīng)用而生，百花齊放，讓我們先來看看目前都有哪些種類的MEMS傳感器，他們的需求排名如何。

　　MEMS傳感器種類及市場大小排名

　　MIG執(zhí)行總監(jiān)Karen Lightman在會上與大家分享了目前MEMS傳感器主要的應(yīng)用領(lǐng)域，并按目前的市場大小，進行了分類排序，它們包括：壓力傳感器、加速度傳感器、麥克風(fēng)傳感器、陀螺儀傳感器、噴墨打印機頭傳感器、BAW過濾器、DLP傳感器、微型熱幅射測量計、時鐘傳感器、水探測傳感器、氣化學(xué)傳感器、光MEMS（通信）傳感器、開關(guān)電容傳感器、片上顏色傳感器、熱傳感器、MEMS flat顯示傳感器、微燃料電池傳感器、流體傳感器、joystick傳感器、藥因子傳感器、相機變焦傳感器、可變型微鏡傳感器、能量采集傳感器、掃描微鏡傳感器、安全氣囊傳感器、MEMS楊聲器傳感器、以及閥門傳感器等等。

　　圖：Karen指出，目前消費類MEMS傳感器面臨著四個挑戰(zhàn)：尺寸、智能、應(yīng)用和價格，業(yè)界將圍繞著這四個挑戰(zhàn)來努力。

　　中國傳感器廠商上規(guī)模的已過50家

　　而上海微技術(shù)工業(yè)研究院（SITRI）總裁楊瀟則在會上分析道，MEMS傳感器經(jīng)歷了從汽車延伸到手機的快速成長，現(xiàn)在正在拓展到智能穿戴、再到 IOT和工業(yè)4.0，成長空間巨大。他分析道，智能手機中目前采用MEMS和傳感器最多的是三星的Galaxy s5，共采用了包括加速計、電子羅盤儀、硅麥、接近傳感器、陀螺儀、環(huán)境燈、氣壓計、溫度計、霍爾傳感器、RGB傳感器、手勢傳感器、指紋傳感器以及心率傳感器等十幾個傳感器。蘋果的iphone6也采用了很多傳感器。“他們的特點是，每一代都會比前一代采用更多的傳感器。”楊瀟說道，“而中國手機廠商同，比如華為、小米、OPPO、聯(lián)想、中心、vivo、魅族、金立等手機，也都采用了很多傳感器。”他補充。

　　至于目前正在迅速成長的智能穿戴產(chǎn)品，楊瀟表示，它們采用了更多的傳感器，包括各種運動傳感器（加速度、陀螺儀、電子磁盤儀、CMOS sensor、電容和接近光傳感器）、觸控傳感器、智能反饋傳感器（haptics）、聲學(xué)傳感器（麥克風(fēng)、揚聲器以及心率監(jiān)控ECG傳感器）、生物傳感器（各種DNA傳感器、液體細包傳感器）、濕度/溫度傳感器、壓力傳感器、以及光傳感器等等。據(jù)他們統(tǒng)計的數(shù)據(jù)顯示，2015年二季度，全球出貨量最大的智能穿戴產(chǎn)品是Fitbit，第二名是蘋果手表，第三名則是中國的小米手環(huán)。“小米手環(huán)雖然只采用了三軸傳感器，但是它的出貨量非常大，二季度出貨300 萬個，預(yù)計2015全年出貨達1000萬個。”他分析道。這里，蘋果手表apple watch采用的傳感器最多，包括6軸加速度與陀螺儀、環(huán)境光傳感器、硅麥克風(fēng)、壓力觸控傳感器、以及光心率傳感器。

　　圖：全球智能穿戴產(chǎn)品出貨量排名。

　　中國手機與智能穿戴等消費電子廠商采用的MEMS傳感器越來越多，楊瀟表示，他們所占全球MEMS的市場份額，已從2011年的9%，提升到2015 年的30%，后面還會持續(xù)增長。另一方面，中國本土的傳感器廠商也在迅速增長，我們看到如下圖，2015年，中國的有一定規(guī)模的傳感器廠商已增至超過50 家。

　　圖：中國的有一定規(guī)模的MEMS傳感器廠商數(shù)量已超過50家。

　　從MEMS供應(yīng)鏈上來看，楊瀟表示SITRI可以提供從設(shè)計到制造到生態(tài)鏈的幾乎全產(chǎn)業(yè)鏈支援。而基它的重要供應(yīng)鏈廠商還包括華虹宏力、華天科技、長電科技、SMIC、南通富士通、上海先進半導(dǎo)體等等。“我們會360度全方位地支持M2M與IOT的創(chuàng)新。”他說道。

　　MEMS與CMOS集成的工藝演進

　　中芯國際技術(shù)研究發(fā)展執(zhí)行副總裁李序武在會上從半導(dǎo)體工藝的角度對傳感器的技術(shù)演講進行了分享。他指出，未來CMOS Sensor將會向3D-CIS發(fā)展，而MEMS傳感器則是向TSV，WLCSP方向發(fā)展。

　　李序武指出，未來需要CMOS與MEMS工藝的無縫集成。他對這兩個工藝進行了分析比較，MEMS演進需要新的工藝，包括深硅刻蝕、晶園級綁定、高精度晶園減薄、真空封裝以及TSV與WLP封裝；而CMOS演進則是需要新的材料，包括Cr/Au/Ti/Cu/Al等金屬化物、磁材料以及壓電材料。此外，MEMS還需要特殊的測試方式、機械壓力與可靠性測試、IR與超聲探測以及3D測繪等。

　　他認為CMOS與MEMS集能帶來諸多優(yōu)勢，“集成帶來SoC級別的設(shè)計和架構(gòu)，集成會帶來更低量產(chǎn)成本，集成會在EMI與寄生性能等方面帶來更高的性能。”下圖，是他分享的一些CMOS-MEMS集成的工藝。

　　圖 ：一些 CMOS-MEMS集成的工藝

　?。邸D：SMIC目前和未來將能提供的各種工藝。/center］

　?。踓enter］圖：SMIC在MEMS傳感品上的演進圖，今年已可以量產(chǎn)硅麥與一些運動傳感器包括9軸傳感器；預(yù)計明年可以生產(chǎn)壓力傳感器，而未來將向高端的RF MEMS、各種生物傳感器、微投傳感器等邁進。