MEMS引领器件革命
mass_lynnxy2009/04/24电子技术 IP:四川
最近的旧金山全球媒体电子峰会上,一个小组会议出现了这样绝对的断言:半导体厂商如果没有微机电系统( MEMS )事业,那么将来就会歇业。

“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是这一演化的一部分。接下来的主要进步是计算,发明了晶体管。第三是机器革命,都跟传感器有关”,位于加州桑尼维尔市的Maxim集团的总裁维杰•乌勒说。

“如果你能将运动、计算和传感三者全部结合起来,你可以造一个真正的智能机器人,也许可以跟人竞争”,乌勒说。“微机电系统不仅是一个新的小工具,而且是第三次大规模改造我们的社会。任何一家半导体公司,现在必须做MEMS,不然就消失”。

“Maxim喜欢MEMS市场,因为它真的是分散的,”乌勒说。“有很多顾客,您可以分散你的产品,这符合我们的模式。我们正开始进入MEMS市场,并已开始进入成熟玩家尚未占主导的领域。我们进入了谐振器和微型继电器,最终我们将超越并扩大。MEMS最有意思的不是MEMS器件本身,而是器件、是信号处理和算法的组合。我们感兴趣原因是,它是一个巨大增长的市场”。

EE Time问乌勒Maxim是否寻求收购来扩大MEMS事业。乌勒说,找一个好伙伴、而不是收购可能会更好,因为收购可能具有相当的破坏性。 “MEMS产业现在需要的创业精神正在失去。你看到很多正在取得进展的小公司,他们的优点是善于创新。”

一个更长期的MEMS产业成员是位于麻省沃尔瑟姆市的模拟器件公司,致力于MEMS约20年。ADI公司副总裁和MEMS部门总经理马克•马丁解释了应用的广泛性——“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。”

Kionix位于位于美国纽约州伊萨卡的,它专注于惯性传感器。Kionix的营销和市场副总裁埃里克•艾森霍特解释说,“MEMS从基础到产品,你必须理解基本物理和数学,他们决定传感。我们并不期望我们的客户能够理解这一点。”

MEMS潜在客户关心的主要问题是MEMS的高价格。“当产品变成大量消费的器件时,就有需要降低成本”,位于芬兰凡尔塔的VTI公司的副总裁和总经理斯科特•斯密瑟说,“我们已经摆脱外部包装,将MEMS直接与翻转的ASIC芯片放在一起”。

“制造工艺显然重要,但是理解器件将要进入的应用也很重要”,艾森霍特补充说。“我们不想我们的事业仅仅依靠元件供应及其价格,而且要了解与功能芯片相关的集成应用”,他说。

“在历史上我们用相当复杂的生产工艺,但运行在较低量产上,”ADI公司的马丁说。 “这显然已经改变。当你看到我们今天进行的量产,我认为我们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中的一项重大挑战的成品率,正在靠近传统半导体工艺的成品率”。

在运用技术时会积累经验。在前期,一些客户只根据价格购买三轴加速度计。客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,随着市场的成熟,作为产品的组合,市场将分割成成本非常低的市场以及其它领域,。

能不能缩小尺寸?“摩尔定律对MEMS不管用,”乌勒尔说。“你需要一定的质量(产生惯性),不能缩小太过。每个人都很清楚摩尔定律如果没有全部过时,也正在趋向过时。在系统中添加功能的方式是通过三维集成。”

有这样一种洞察:客户左右MEMS工业,而不是像通常的半导体工业路线——通过展示我们能做什么样的产品来积极提升产品扩散。“我们有点慢,”马丁说。“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。传授是我们的一大领域。我们用简化的办法解释五种动感传感器,在每个领域传授客户如何使用它们。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提供工具、我们自己熟悉使用器件,但是我们还将从我们的客户那里学习。”

斯密瑟补充说:“围绕我们的传感器,我们正在进行算法、软件和系统开发。我们已经完成了跟体育和健身有关的,正在做导航和GPS。但是真正驱使我们的是客户,因为应用太多了。要及时跟上我们的客户是困难的,因为需求从客户那里增长。iPhone有许多功能,它使用了植入内部的加速度计,客户正期待着把它用在他们的设备上做出相似的动能。”

乌勒尔解释说,半导体产业是在发明了晶体管、并利用它开始真正应用的20年后才有的。如果经过20多年的发展,MEMS这一块可能处境不坏。“半导体产业和MEMS区别在于,MEMS一直没有一个技术平台,许多不同的MEMS器件均以此平台为基础。为了使MEMS器件实现许多突破,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。你必须为封装提供解决方案,”乌勒尔说。

总部位于华盛顿州雷德蒙市的微视公司(Microvision)是MEMS客户。该公司已经开发的投影机,用于移动设备,结合三个激光器与MEMS器件,将在2009年中期上市。微视公司销售及市场副总裁伊恩•布朗,说:“我们已经拿出了新的应用,并与供应商一道拿出一个解决方案。我们要掌握好可能的产量增长,这对我们来说更具挑战性。当一个手机公司推出一个新款,预计要供货2日至5万片。如果把设计考虑进来,我们必须在很短的时间里往上赶。”

马丁解释说,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。代工也正工作在这个过程。我认为我们离MEMS标准工艺技术还有几年。我们离半导体产业习惯于CMOS技术那样的大规模标准化水平还有许多许多年。”

艾森霍特说,他看到在应用中有更多的标准化而不是器件。他补充说,该行业在过去两年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,大部分是我们正在研究的标准包装。Kionics选择了内部生产,这就是为什么我们已经能够与大企业在胶着的消费电子产品市场竞争。随着时间的推移,这可能改变。”马丁同意,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,但我们最好不要限制这个行业,除了能提供应用的行业分化。”

因此,在MEMS领域代工可以像一般半导体那样成功。Maxim公司的乌勒尔说:“如果你想要做代工模式,你真的需要量大。MEMS器件的量不大,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为代加工制造,但是现在,如果你想周期最快,你只好自己做。你最终教会代工如何做他们声称他们已经知道的。”

MEMS之后是什么? “纳米技术的有趣应用在真正的微型传感器,”乌勒尔说。“MEMS可能在未来5至7年真的很热门,但为了让我们能够真正得到缩小,必须结合纳米技术,这可能要十年。你在实验室所看到的自组装结构,在10年至15年你会看到真正的微型传感器几乎不要能量就能运行。”

“如果你现在不搞机械结构,你将错过未来的纳米结构,因为你不得不了解谁是客户、什么应用以及如何建立这个行业,”乌勒尔总结道。(原文:Colin Holland, “MEMS ready to lead component revolution”,EE Times Europe, 4/14/2009 5:53 AM EDT,曹志良译)
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