MEMS市場迅猛發(fā)展 各廠商爭打組合拳

飛思卡爾亞太區(qū)消費及工業(yè)用壓力傳感器產(chǎn)品應用經(jīng)理郭培棟也認為當前MEMS產(chǎn)品發(fā)展的瓶頸在于封裝技術(shù)，封裝成本成為最大的挑戰(zhàn)。如何進一步縮小封裝尺寸，如何將多傳感器融入單一封裝之中是正面臨的重要課題。據(jù)介紹，飛思卡爾近期推出的FXO8700CQ六軸傳感器和采用了微型封裝技術(shù)的MMA865xFC，都是建立在低成本的基礎上。MMA865xFC是一款智能型、低功耗的三軸加速度計，2mm*2mm的封裝尺寸與前一代產(chǎn)品相比體積縮小了將近56%。

創(chuàng)新的封裝技術(shù)不僅解決了小型化的問題，在提高產(chǎn)品性能方面也是關(guān)鍵。以MEMS麥克風為例，市場上的產(chǎn)品頂部端口和底部端口在SNR上有很大差異，這種差異會顯著降低噪聲消除的效果。意法半導體 AMS產(chǎn)品部 技術(shù)市場經(jīng)理閆子波介紹，由于意法的MEMS麥克風采用了一種新的堆疊和封裝方式，能夠保證兩者的SNR無差異，并且雙模技術(shù)把AOP從120dbs提高到140dbs，具有更寬的音域。

提到高性能，ADI微機械產(chǎn)品線高級應用工程師趙延輝也表示，當前很多應用對MEMS產(chǎn)品要求已經(jīng)超過了簡單的運動檢測，而是要求其在各種極端環(huán)境下有穩(wěn)定、可靠、高精度的輸出。這就對MEMS傳感器中的機械設計、電子設計、封裝設計等都提出了很高的要求。ADI一直關(guān)注這些客戶需求，并持續(xù)引領在這些方面的設計創(chuàng)新。比如ADI的最新一代陀螺儀ADXRS64x系列，就采用了先進的四核差分傳感器設計，這使得其振動抑制特性比前一代陀螺儀ADXRS62x系列改善了一個數(shù)量級。同時，可以獲得更好的噪聲特性和零偏穩(wěn)定性。

在解決封裝、成本以及性能的挑戰(zhàn)上，InvenSense帶來了更深層次的解決方案，即Nasiri Fabrication（NF）制程平臺，這一創(chuàng)新的MEMS制造工藝可以讓大多數(shù)的問題迎刃而解。NF平臺平臺在晶圓層級將工業(yè)標準CMOS和MEMS機械結(jié)構(gòu)相結(jié)合（見圖2）。通過MEMS和CMOS的直接結(jié)合（MEMS-to-CMOS），使得產(chǎn)品可以采用任何標準的半導體封裝。由于這一方法減少了MEMS制程步驟、在晶圓層級進行測試，降低了后段包裝成本及測試成本。此外，傳統(tǒng)的MEMS產(chǎn)品通常采用非標準的MEMS制程制造，無法兼容于CMOS制程生產(chǎn)線。而InvenSense通過NF平臺，可使用現(xiàn)成的設備與可兼容于CMOS制程的制造流程，成為無產(chǎn)線MEMS公司，進一步降低了生產(chǎn)成本。值得一提的是，由于NF制程能夠在晶圓層級結(jié)合MEMS和CMOS，使MEMS傳感器處于完全密封的狀態(tài)，高度可靠的密封讓產(chǎn)品可以在惡劣環(huán)境下保持可靠的運作。

圖2，傳統(tǒng)MEMS制造和Nasiri Fabrication平臺的比較。

消費、汽車應用穩(wěn)增長，醫(yī)療電子潛力大

在MEMS技術(shù)不斷發(fā)展的背后，市場的導向起了極其關(guān)鍵的作用，智能手機、平板電腦等便攜設備近年來帶領MEMS騰飛就是很好的證明。在未來幾百億美元的龐大MEMS市場中，了解哪些領域穩(wěn)步發(fā)展、哪些領域蘊藏潛力是非常必要的。此外，就算同一領域，需求也在不斷變化著。

在首當其沖的消費電子領域就有幾個新的變化。意法半導體AMS產(chǎn)品部技術(shù)市場經(jīng)理閆子波指出，“手機和平板電腦的互聯(lián)網(wǎng)化、英特爾推出的超級本等，這些變化推動著多種應用?！蹦壳霸诠P記本電腦中的運動傳感器只有加速度計一種，用于防止筆記本電腦跌落時硬盤受損，而隨著英特爾超級本的出現(xiàn)，陀螺儀和地磁感應器也將被引入其中，用于實現(xiàn)室內(nèi)導航與增強實現(xiàn)功能。根據(jù)市場調(diào)研公司的預測，在超級本的應用方面，包括加速度計、陀螺儀和地磁感應器在內(nèi)的運動傳感器銷售額到2016年將達到1.17億美元，而在2012年這個數(shù)字僅為830萬美元，年復合增長率達94%。

除了傳感器，另一股MEMS產(chǎn)品在消費電子中的地位不可小覷，那就是聲表面波（SAW）和體聲波（BAW）產(chǎn)品。MEMS元件的表面聲波技術(shù)被廣泛應用在手機中的射頻濾波器和雙工器，非常適合于1.9GHz的2G手機；而體聲波則可用于1.5GHz的4G LTE智能手機上。從低成本的GSM手機到多頻帶LTE智能手機，這個市場的架構(gòu)是非常分散的，但有些組件是十分重要的，例如濾波器和雙工器。憑借SAW和BAW技術(shù)，TriQuint曾異軍突起，成為增長最快的MEMS制造商。而隨著智能手機不斷普及，這將成為SAW和BAW市場的強大推動力，MEMS在這一領域的增長將顯而易見。

其實，早在在MEMS大量應用于消費電子之前，汽車電子是其最主要的應用領域。每臺汽車會有四十到上百個傳感器，汽車智慧化的發(fā)展趨勢也將促進汽車市場對傳感器的需求。其應用方向和市場需求包括車輛的防抱死系統(tǒng)（ABS）、電子車身穩(wěn)定程序（ESP）、電控懸掛（ECS）、電動手剎（EPB）、斜坡起動輔助（HAS）、胎壓監(jiān)控（EPMS）、引擎防抖、車輛傾角計量和車內(nèi)心跳檢測等等。其中電子車身穩(wěn)定程序ESP得到眾MEMS廠商的高度關(guān)注，因為其主動防滑功能要求更多的傳感器和先進的處理系