MEMS迎来第三次浪潮

　　据ADI公司预测，先进、高性能的MEMS(微机电系统)加速计及陀螺仪将转换成各种不同的新型应用。因此，我们正在迎来一个应用MEMS的新浪潮，驱动这股浪潮的是人们对MEMS运动传感器能力的意识获得了提高。第一次浪潮是20世纪90年代由汽车安全系统驱动的;第二次浪潮是21世纪由消费类产品推动的。

　　ADI的副总裁兼总经理Mark Martin展示了发展图，由图1可见，工业和医疗是增长速度最快的领域。在对更高水平性能需求的推动下，ADI对机器人、机器安全监测以及便携式医药设备方面提供iMEMS和iSensor运动信号处理技术。

　　世界主要MEMS传感器供应商之一Bosch Sensortec公司CEO(首席执行官)Frank Melzer也认为今年MEMS将继续增长。他说，加速度计大批量交付给客户设备始于2006/2007年，并于此后经历了高速增长的阶段。由于移动电话已占据了最大的市场份额，因此，人们相信MEMS市场仍能进一步推动未来的成长。

　　Gartner公司调查总监Stephan Ohr从宏观上分析了MEMS的增长态势。Gartner把MEMS分为光学和非光学两大类。光学MEMS如TI公司的DLP(数字投影芯片)。非光学MEMS传感器年增长率16.2%(图2)，2010年市场容量会突破30亿美元，有望达到31亿美元;2009年为28亿美元。其中，汽车应用仍然保持非光学传感器的第一位，占2009年总应用中的60%以上;但是数据处理和通信应用增长最快，数据处理包括硬盘的G-Force(重力)传感器，通信中包括手机的可旋转(rational)的传感和基于位置的服务。

　　Yole Developpement公司给出了MEMS代工的发展(如图3)，也可以看到2010年以后，将迎来新一波浪潮。

　　消费类和手机用MEMS最热

　　目前各家的MEMS热点产品还是以消费电子和移动领域应用居多。iSuppli认为主要推动力在于：移动手持装置中的运动传感器、麦克风和多轴陀螺仪。但目前的问题是某些市场已经饱和，例如加速度计市场正在博弈，面临着残酷的价格侵蚀。现在面临多传感器包(box)的发展机遇。未来还将出现的亮点领域是：振荡器、开关和压变电容(varactor)、扬声器等。

　　iSuppli首席分析师兼总监Jérémie Bouchaud指出，游戏是MEMS最主要的应用领域。在手机方面，2009年4部手机中就有一部使用加速度计。

　　MEMS的下一个热点是陀螺仪(图4)，陀螺仪有可能形成下一个加速度计现象。目前的焦点是3轴陀螺仪的竞争，手机中的运动芯片组现在出现了从3轴到10轴的多轴现象。Motorola公司手机市场份额的下滑影响了MEMS麦克风市场，因为2006和2007年Motorola的MEMS麦克风占领了移动电话市场的大半江山。尽管2009年业界整个MEMS麦克风市场总量与2008年基本持平，但Motorola的市场份额下降到20%左右。

　　Yole Developpement公司给出了MEMS市场的具体细分，如图5所示。

MEMS市场主体的演变

　　虽然MEMS制造商解决了如此众多的应用需求问题，但生产仍然受到公司数量相对有限的制约。例如，市场上10家最大的主体制造商共占据整个领域收入的50%以上，这些厂商在喷墨头、汽车MEMS和DLP上占据了大块市场。30家大型供应商控制了整个MEMS市场的80%。

　　但正是诸如消费类惯性传感器等出现新增长产品的供应商正在跃居排行榜。由于其与智能手机行业领军厂商Nokia和Apple公司的关系密切，所有iPhone、 iPod和Nano中由其生产的零部件数量每季度都超过2千5百万个单元，因此，STM公司在欧洲获得了42%的增长，加速度计的销售额达到2亿美元，进入排行榜。它取代汽车MEMS巨人Robert Bosch公司而在排名中名列第3，虽然Robert Bosch公司在欧洲本身也获得了8.5%的增长，但这主要是由于其承担的Bosch Sensortec公司的消费类业务。

　　惯性传感器供应商Kionix公司(09年底成为Rohm子公司)的销售额也借势跃居了70%，首次进入30强。

　　该公司增加了3千万美元的新业务，成为一家5千万美元业务的公司，这主要是由于它在游戏市场中获得的业务。在游戏市场中，加速度计所带来的新型和更为丰富的内容，已使消费者愿意在Vtech公司为孩子们开发的基于电视的教育游戏系统、微软公司推出的Xbox 游戏机中运行的Lip Karaoke游戏(带运动传感无线麦克风)，以及Activision公司的Guitar Hero游戏。

　　目前，MEMS业务的主体按地区有不同的侧重，亚洲主要是制造，世界其它地区以研发为主(图6)。

　　MEMS下一个增长点

　　iSuppli预测2009年到2013年的MEMS的年均增长率(CAGR)将达到22%。那么新的“杀手”级应用将出现哪个领域?我们看到了几个迹象：2009年，Pico投影仪在市场上获得成功(采用TI的DLP);2010年中旬，移动手持装置中使用的RF MEMS开关和压变电容(varactor)将成批生产;MEMS振荡器最终符合TCXO性能要求;MEMS微型扬声器也许是下一个需要推广的产品。

　　同时，为了拓展MEMS市场，需要跳出MEMS思维定式!例如从以下四个方面思考：

　　传感器融合。是否一切都需要经过应用处理器?专用低功耗MCU或“数据融合”协同处理器是否面临发展的机遇?人们仍旧需要更加智能的软件。

　　MEMS和传感器为芯片供应商创造新的机遇，包括：音响处理芯片，例如，Audience公司推出的产品;MCU;航迹推算及室内导航芯片。

　　新型移动操作系统推动在移动手持装置进一步采用MEMS和传感器，例如Android和Windows Phone 7。

MEMS制造厂与CMOS制造厂的工艺革新。

　　Yolo给出了MEMS的新兴和衰落图(图7)，以及2009-2015年间新兴百万美元价值MEMS预测(图9)。

　　成功的必备条件

　　新兴MEMS的特点是，达到成熟的速度较以往更快(表1)。

　　Bosch Sensortec公司介绍了MEMS的成功经验。CEO Frank Melzer说，今天要保持增长需要供应商具有多种不同的技巧。由于竞争激烈，因此这越来越成为一种最高效技术和相关服务上的竞争。提供某种也许能够满足应用需要的产品显然是无法保证获得商业成功的。今天重要的是要有一整套的产品和相关的软件支持，使客户能够选择其特定需求的最佳解决方案。对有效的系统集成而言，投资组合之内产品的兼容性及实现结果的可转移性至关重要。如果产品批量大，且客户产品平台的生产提升快，则诸如可靠但灵活的供应能力及完美的产品质量等因素将成为客户获得经济成功的一项非常重要的因素。这说明，MEMS供应商中成功的公式中包含着多个要素，其中最重要的要素是基于技术卓越、对应用的深度理解及完美的产品质量之类的传统技巧，以及通常有效的“贴近并理解客户”的理念。

　　同时，材料、工具平台等企业也需要配合形成一条完整的产业链。据美国应用材料公司200mm产品与改进部Jack Blaha介绍，该公司在MEMS新材料、制造方面不断探索，包括铝材料，制造的pvd和cmp制程。

　　MEMS融合了机械、微电子、化学等方面的技术，因此人才稀缺，为了解决MEMS设计问题，Coventor公司销售和市场副总裁Eric Eisenhut介绍说，该公司提供从MEMS IP、验证、工具库到MEMS平台的多种服务。