MEMS在半导体产业发展中起关键作用

      在最近举行的旧金山全球媒体电子峰会上，一个小组会议提出了这样明确的断言：半导体供应商如果不发展微机电系统(MEMS)事业，那么将来就会被淘汰出局。

      “能量转化为运动发生在200多年前开始的工业革命，有趣的是MEMS是这一演进的一部分。随后的主要进步是计算和晶体管的发明。第三次主要的机器革命则与传感器有关”，美信集成产品公司总裁Vijay Ullal表示。

      “如果你能将运动、计算和传感三者全部结合起来，你可以造就一个真正的智能机器人，也许还可以跟人竞争”，Ullal补充道，“MEMS不仅是一个新的发明，还将实现我们社会的第三次大规模变革。任何一家半导体公司现在必须做MEMS，否则将会消亡”。

      “美信喜欢MEMS市场，因为它是一个真正分散的市场，” Ullal指出。“许多用户和你都能实现产品的差异化，这也符合我们的商业模式。我们正在进入MEMS市场，并准备从成熟玩家尚未主导的领域开始。我们已经有谐振器和微型继电器，后面我们还将进一步扩大范围。最有意思的不是MEMS器件本身，而是器件、信号处理和算法的组合。我们感兴趣的原因是，它是一个增长潜力巨大的市场”。

      记者问Ullal，美信是否寻求收购来扩大MEMS事业。Ullal说，找一个好的合作伙伴可能比收购更好，因为收购可能具有相当大的破坏性。 “MEMS产业现在最需要的创业精神正在失去。你可能已经看到，很多小公司取得了很大的进步，他们的优势就是善于创新。”

      模拟器件公司(ADI)是资格更老的MEMS产业成员，公司开展MEMS工作有20多年时间了。ADI公司副总裁兼MEMS事业部总经理Mark Martin解释了MEMS应用的广泛性——“不只是汽车和消费电子，而且现在正向工业和医疗仪器发展。”

      专注于惯性传感器产品的Kionix公司销售和营销副总裁Eric Eisenhut解释说，“用户界面体验如果做得好，就能成为产品的坚实基础。你必须理解传感检测背后的基础物理和数学知识，我们并不奢望我们的用户能够理解这些知识。”

      MEMS潜在客户关心的主要问题是MEMS的高价格。“当器件变成较大批量的消费类产品时，就有需要降低成本”， VTI Technologies公司副总裁兼总经理Scott Smyser表示，“我们已经去掉外部包装，将MEMS直接与倒装芯片封装的调节ASIC放在一起”。

      “这显然与制造工艺有关，但是理解器件的目标应用也很重要”，Eisenhut补充道，“我们不希望公司变得大众化，仅仅依靠元件供应和价格取胜，而是要了解将相关功能集成到ASIC的应用。”

      “历史上我们曾用相当复杂的生产工艺进行过小批量生产，”ADI公司的Martin说。 “这显然已经改变。在看到我们今天进行的量产时，我认为作为一种产业已经相当成功地降低了成本。生产工艺日趋成熟，作为MEMS诟病的良率也正在接近传统半导体工艺的指标”。

      技术的应用都有一个学习的过程。一些用户以前只根据价格购买三轴加速计。用户逐渐发现不是所有的器件都做得一样。用户的体验因为传感元件的功能和精度而大不相同。随着时间的推移、市场的成熟和产品的丰富，市场将分割成成本非常低的市场以及其它领域。

      那么缩小尺寸是不是机会呢？“摩尔定律对MEMS不管用，”Ullal指出，“产品有一定的质量，不能缩小得太过。每个人都应该很清楚，摩尔定律如果没有全部过时，也正在趋于过时。在系统中添加功能的方式是通过三维集成。”

      有这样一种观点：用户左右着MEMS产业，而不是像通常的半导体工业路线——通过展示产品的功能来积极提升产品的市场渗透率。“我们的行动有点慢，”Martin说。“如果我们想扩大市场，我们必须提供算法和软件给我们的客户，帮助他们。培训是我们的一大领域。我们用简化的办法解释五种运动传感器，然后在每个领域培训用户如何使用它们。这不是单向的、供应商—教育—客户的过程。我们已经认识到我们必须通过提供工具来发挥我们的作用，但是我们还得继续从我们的用户那里学习。”

      Smyser补充道：“我们正在围绕我们的传感器进行算法、软件和系统开发。我们已经完成了跟体育和健身有关的工作，正在做导航和GPS产品。但是真正驱动我们的是客户，因为应用太多了。要及时跟上用户的需求是困难的，因为用户需求在不断变化。iPhone有许多功能，它们使用了内置的加速计，而用户希望在他们的设备上也能使用相同的功能。”

      Ullal解释说，如果能了解一下半导体产业的历史，你会发现真正的晶体管应用是在晶体管发明的20年后才开始启动的。对MEMS来说经过20年的发展情形也会大不一样。“半导体产业和MEMS的区别在于，一直没有一种平台MEMS技术能让你使用大量不同的器件。为了使MEMS器件实现大范围渗透，你必须提供一个系统级的解决方案。做到这一点的关键技术是封装。你必须用单个封装提供解决方案，”Ullal表示。

      Microvision公司就是一家MEMS客户。该公司已经开发出一种可以与移动设备一起使用的投影仪，这种投影仪集成了三个激光器和一个MEMS器件，将在2009年中期上市。Microvision公司销售及营销副总裁Ian Brown表示：“我们已经拿出了新的应用，并与供应商一道拿出了一个解决方案。对我们来说管理好潜在的突发量将更具挑战性。当一个手机公司推出一个新款时，它预计的供货量将是200至500万台。如果我们能参与进设计，我们必须在很短的时间内完成工作。”

      Martin指出，针对MEMS产业集团(MIG)的热门话题是标准化。“产业还处在学习过程中。代工厂也在这个过程。我认为现在离MEMS标准工艺技术还有几年，而我们离半导体产业习以为常的CMOS技术那样的大规模标准化水平还有许多许多年。”

      Eisenhut认为，应用的标准化程度比器件要高一些。该行业在过去几年中增长迅速的原因之一是标准的半导体加工设备存在一些共性。

      “设备是通用的，大多数时候我们在寻找标准封装。Kionics选择了内部生产，这就是为什么我们能够与大企业在第一线消费电子产品市场中竞争的原因。随着时间的推移，这种情况可能改变。”Martin同意标准化将涉及接口和协议。“作为一个行业，我们需要充分利用这些优势，但我们最好不要限制这个行业，而是提供可以支持应用的差异化实现。”

      那么，MEMS领域的代工厂可以像一般半导体商那样成功吗？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，从而为代工模式留下太多的变化。我相信在未来十年将至少有一个或两个版本的惯性传感器将在代工厂制造，但是现在，如果你需要最快的周转，你只好自己做。教代工厂如何做他们声称已经知道的工作将使你筋疲力尽。”

      MEMS之后是什么？“纳米技术的有趣应用是真正的微型传感器，”Ullal指出，“MEMS可能在未来5至7年真的很热门，但为了能够真正实现小型化，必须结合纳米技术，这可能要十年。10年至15年后在实验室看到的自组装结构中将采用真正的微型传感器，它们几乎不要能量就能运行。”

      “如果你现在不从事机械结构研究，你将错失未来的这种纳米结构，而且你必须去了解客户是谁、有什么应用以及如何建立这个产业，”Ullal总结道。