2018年全球MEMS風(fēng)云錄

　　無論是博世(Robert Bosch)還是意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics;ST)，都沒能在2017年全球MEMS市場排名中拔得頭籌。今天，世界上最大的的全球微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)供應(yīng)商是——博通(Broadcom)!

　　誰想得到呢?

　　根據(jù)法國市場市調(diào)公司Yole Développement發(fā)布的MEMS最新報(bào)告，去年，博通的排名首次超過了MEMS產(chǎn)業(yè)中的所有常見對手，這都要?dú)w功于射頻(RF) MEMS的熱銷。

　　全球主要的MEMS業(yè)者表現(xiàn)強(qiáng)勁成長(來源：Yole Développement)

　　在與《EE Times》的電話采訪中，Yole的MEMS元件和技術(shù)資深分析師Eric Mounier解釋，由于4G的復(fù)雜性迫使手機(jī)必須支援多頻段，從而引發(fā)對于RF濾波器無與倫比的需求高峰。隨之而來的是對于RF MEMS的市場需求暢旺。他指出，隨著業(yè)界轉(zhuǎn)向5G，這種現(xiàn)象只會(huì)加劇。

　　Yole將RF MEMS (BAW濾波器)視為推動(dòng)整個(gè)MEMS市場最強(qiáng)勁的引擎之一。Yole預(yù)測，如果不包括RF，MEMS市場在2011-2023年間將年成長9%;若再加上RF MEMS，則整個(gè)MEMS市場的年復(fù)合成長率(CAGR)可望達(dá)到17.5%。

　　二十年前，MEMS在整個(gè)IC市場上可能被視為一種另類的利基應(yīng)用?，F(xiàn)在則已大相徑庭。2017年，MEMS、傳感器和致動(dòng)器(actuator)占全球芯片銷售額4,200億美元的11%。而且，MEMS在整個(gè)半導(dǎo)體市場的占有率還會(huì)更進(jìn)一步增加。Mounier預(yù)測，到2023年將增加到15%～20%。

　　移動(dòng)(mobile)和汽車是進(jìn)一步推動(dòng)MEMS需求的兩個(gè)最大領(lǐng)域。Yole預(yù)測，2023年的移動(dòng)應(yīng)用將為傳感器和致動(dòng)器創(chuàng)造530億美元的營收，而汽車應(yīng)用則有205億美元。MEMS的下一波趨勢將會(huì)是工業(yè)4.0 (46億美元)、醫(yī)療保健(23億美元)和語音處理(14億美元)。

　　MEMS進(jìn)化

　　回顧在1980和1990年代初期的MEMS，Mounier指出，當(dāng)時(shí)的MEMS完全與檢測機(jī)械運(yùn)動(dòng)、壓力或沖擊的基本傳感器脫離不了關(guān)系。他說：“但那些傳感器并不是很精確”。

　　進(jìn)入21世紀(jì)，用于MEMS的電子和材料改善后，讓傳感器足夠精確以測量物體。Mounier說，MEMS已可使用旋轉(zhuǎn)感測和可見光管理(DLP)。而在2000-2010年中期，聲音和紅外線(IR)波長也被加進(jìn)MEMS技術(shù)中。

　　簡言之，MEMS從實(shí)體傳感器轉(zhuǎn)向光管理(如微鏡)、然后是紅外線感測(微輻射熱測量計(jì))。麥克風(fēng)以及語音，也助長了MEMS的發(fā)展。

　　MEMS革命帶來了第一款超越人類感官的傳感器。據(jù)Mounier說，如今，MEMS和傳感器的發(fā)展以其于“超音波、遙感超譜(hyperspectral)、RF和其它方面的感測能力，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超人類的能力?！?/p>

　　MEMS中最熱門的趨勢是傳感器融合。透過將多個(gè)傳感器整合至一個(gè)封裝中，MEMS可以擷取“全方位環(huán)境感知”，Mounier解釋說。

　　別忘了，隨著傳感器整合在一起，用戶期望多傳感器套件的軟體結(jié)合感官資料，還能夠產(chǎn)生更高度度的智慧。下一個(gè)里程碑可說是傳感器和人工智慧(AI)的“伏爾甘”(Vulcan，羅馬神話中的火與工匠之神，其司掌的熔爐被視為神奇的源泉)心靈融合能力。

　　盡管傳感器融合技術(shù)在汽車和智慧型手機(jī)中的應(yīng)用已非常流行，但該產(chǎn)業(yè)針對應(yīng)該在哪里進(jìn)行融合仍然存在分歧。一些公司開始在更接近傳感器的位置處理資料。其他人則主張后端的資料融合。Mounier坦承，業(yè)界對此的爭辯不曾稍歇。

　　成長最快的傳感器?

　　現(xiàn)在，按照元件類別來解析傳感器營收，2017年CMOS成像營收高達(dá)134億美元，位居排行榜第一，其次是RF、雷達(dá)和指紋傳感器。

　　但是，如果你問2023年成長最快的傳感器，那么，3D最受青睞。針對光達(dá)(LiDAR)的高需求，Mounier看好3D傳感器的CAGR將會(huì)達(dá)到40%。

　　MEMS風(fēng)云榜

　　MEMS產(chǎn)品多樣化，并受到各細(xì)分市場的驅(qū)動(dòng)。其結(jié)果是，MEMS供應(yīng)商的贏家和輸家往往是風(fēng)水輪流轉(zhuǎn)。

　　目前，博通的MEMS業(yè)務(wù)展現(xiàn)最強(qiáng)勁的成長幅度，這可歸功于RF MEMS市場成長。

　　博世在市場上排名第二，依然是最穩(wěn)健的MEMS業(yè)者之一。據(jù)Mounier觀察，由于博世涵蓋兩種差異化的MEMS市場領(lǐng)域(消費(fèi)者和汽車)，為避免損失而兩方下注，使得博世在確保穩(wěn)定成長方面“相當(dāng)成功”。

　　相反地，意法半導(dǎo)體的MEMS業(yè)務(wù)則“面臨挑戰(zhàn)”，Mounier說，這主要是因?yàn)樘O果(Apple)是意法半導(dǎo)體的唯一大客戶。同時(shí)，意法半導(dǎo)體一直難以在汽車和工業(yè)MEMS市場有所斬獲。

　　樓氏電子(Knowles Electronics)的MEMS營收表現(xiàn)持平，主要原因是MEMS麥克風(fēng)市場競爭加劇。(Knowles Electronics)

　　德州儀器(Texas Instruments;TI)也一直在苦苦掙扎，因?yàn)槲㈢R是其唯一的MEMS產(chǎn)品。Mounier說，TI的成功取決于光達(dá)。如果微鏡可以成功地用于光達(dá)，TI的MEMS業(yè)務(wù)將發(fā)生重大改觀。

　　MEMS代工廠有誰?

　　2017年，受惠于惠普(HP)的噴墨列印業(yè)務(wù)，意法半導(dǎo)體仍能執(zhí)MEMS代工廠的牛耳。

　　當(dāng)問及代工市場的顯著變化時(shí)，Mounier列舉了若干驚喜。他提到加拿大公司Teledyne DALSA的強(qiáng)勁成長。Teledyne DALSA在一年內(nèi)將銷售額提高了1,000萬美元，在2017年達(dá)到了6,000萬美元。這家加拿大公司稱自己是“世界上最重要的純粹MEMS代工廠之一”，擁有跨多種元件類型生產(chǎn)的能力。其產(chǎn)品包括用于電信的微鏡、用于游戲控制器的陀螺儀傳感器、用于微型醫(yī)療系統(tǒng)的微流體元件，以及用于汽車的壓力傳感器和慣性傳感器、用于智慧手機(jī)的麥克風(fēng)等。

　　瑞典公司Silex Microsystems則是另一家發(fā)展迅速的純粹MEMS代工廠。該公司將代工業(yè)務(wù)從2016年的4,100萬美元擴(kuò)大至2017年的5,000萬美元。

　　然而，對于Mounier而言，最令人意外的是位于荷蘭埃因霍芬(Eindhoven)的飛利浦創(chuàng)新服務(wù)公司(Philips Innovation Services)。脫胎于飛利浦研發(fā)(Philips R&D)而獨(dú)立后，該公司似乎吸引了許多不愿透露名稱的客戶。Philips Innovation Services致力于設(shè)計(jì)、開發(fā)和提供客制MEMS元件和組裝微型元件。其MEMS代工廠號稱有140名專家，這家荷蘭公司提供“MEMS原型、MEMS制程開發(fā)和MEMS制造”。

　　MEMS的未來

　　發(fā)明新型MEMS技術(shù)并嘗試不同材料的新創(chuàng)公司，正積極推動(dòng)MEMS朝向多樣化的未來進(jìn)展。

　　USound是一家熱門的MEMS新創(chuàng)公司，它“進(jìn)展十分迅速，將在2019年推出MEMS微型揚(yáng)聲器”。而壓電麥克風(fēng)公司Vesper，最近則從包括亞馬遜(Amazon)在內(nèi)的投資方籌集了2,300萬美元。Mounier說，隨著汽車產(chǎn)業(yè)對于光達(dá)的持續(xù)需求，RoboSense和Innoviz等光達(dá)公司也引起了諸多關(guān)注。Chirp Microsystems (主打3D感測技術(shù))則在今年早些時(shí)候被TDK收入麾下。他還談到了“為生物相容性醫(yī)療裝置制造鈦MEMS”的法國初創(chuàng)公司——Mistic。

　　值得關(guān)注的MEMS新創(chuàng)公司

　　在Yole協(xié)助下，《EE Times》整理了17家值得關(guān)注的MEMS新創(chuàng)公司。Mounier并提醒說，這份清單并非詳盡無遺，但讓我們一窺MEMS發(fā)展走向的脈絡(luò)。

　　全球17家最值得關(guān)注的MEMS新創(chuàng)公司(制表：《電子工程專輯》)