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    全球MEMS應用及其市場狀況

    發布時間:2010-07-23

    中心議題:
    •        MEMS技術原理及應用
    •        MEMS公司
    •       MEMS技術市場展望

    MEMS有廣泛的應用,但其封裝測試成本是決定其能否有光明市場前景的重要因素

    MEMS及其應用

    MEMS技術是采用微制造技術,在一個公共硅片基礎上整合了傳感器、機械元件、致動器(actuator)與電子元件。MEMS通常會被看作是一種系統單晶片(SoC),它讓智能型產品得以開發,并得以進入很多的次級市場,為包括汽車、保健、手機、生物技術、消費性產品等各領域提供解決方案。根據電子產業市場研究與信息網路的資料,MEMS的平均年增長率高于20%,并預計在2010年超過100億美元。MEMS技術已被認為是下個世紀最有前途的技術之一。

    MEMS有很多應用,并被越來越多的產品所接納。MEMS的一些常見應用領域包括汽車、生物技術與醫療,以及消費電子產品。MEMS還用于大量聲波雙工器(Bulk Acoustic Wave duplexer)與濾波器、麥克風、MEMS自動聚焦致動器、壓力感測器、MEMS微微型投影儀,甚至MEMS陀螺儀。

    MEMS的公司

    從全球看,MEMS產品是由一些美國和亞洲公司開發的,包括意法半導體(ST)、Analog Devices公司(ADI)、惠普公司(HP)、德州儀器公司(TI),以及Memsic公司。下文將介紹各個制造商及其主要MEMS產品的現況。

    意法半導體公司是最大的MEMS制造商之一,提供單軸和多軸陀螺儀的廣泛選擇,各種滿量程區間,適用于數位相機和數位錄像機的影像穩定,以及提高游戲應用中的用戶體驗。ST公司還提供3軸陀螺儀,能精確地測量沿三個正交軸的角速度。另外,STM還用下一代微電機聲學器件擴展了自己的產品組合。創新的MEMS麥克風采用了Omron的傳感器技術,能夠大幅地提高聲音質量,有出色的可靠性、健壯性,同時對現有/新興音頻應用都有很好的成本效益,如手機、無線設備以及手持游戲機等。關鍵是,MEMS麥克風可以做得比最小的駐極體電容式麥克風(electrets condenser microphone)還要小,而對溫度變化、機械振動和電磁干擾更不敏感。

    ADI公司同時提供類比與數位型的全向MEMS麥克風。最近,ADI與英飛凌科技公司商定共同發展下一代的汽車氣囊安全系統。這個ADI-英飛凌合作計劃將確保兩家公司相應產品發展藍圖的協調一致,以及各自傳感器與芯片組的互通性。這個合作也將加速先進氣囊系統的發展,為安全系統供應商和OEM商提供一個完整的設計平臺,從而實現一種可靠、具成本效益和易于使用的先進氣囊方案。

    惠普公司最近推出一種慣性探測技術(inertial sensing technology),能夠用來開發可當作高階傳感器使用的數位MEMS加速度計。HP預計該技術將使芯片的靈敏度比今天市場上的批量產品提高1000倍。這種傳感器是以該公司已率先商業應用在其打印機墨盒的MEMS技術為基礎。

    另外,TI公司擁有的數位光處理器(digital light processor,DLP)技術為有光處理與光轉向需求的創新應用提供了開發平臺和芯片組。該公司的MEMS技術為光轉向應用提供了可靠的單元件類比鏡(single element analog mirror),其高反射的MEMS表面最大為9平方毫米,簡化了對驅動的需求,因此TI的Analog Mirrors成為柔性系統設計的一個理想選擇。TI 的Analog Mirrors可以用于精確定位和控制激光束,同時最大限度地減少光功率的損耗,支持各種光束旋轉應用,如影像與顯示、光網路、自由空間光學、物體探測以及激光印刷等。

    另一家著名企業Memsic公司則是推出了多種高性能加速度計。由于美國國家高速公路交通安全局(NHTSA)要求,到2012年時,美國市場上的所有汽車、卡車和大巴士都要安裝車輛穩定控制系統(Vehicle Stability Control,VSC),歐盟確認它也將實施類似的要求,數百萬個Memsic加速度傳感器已經被部署在帶有VSC的汽車和卡車上。現在,致力于滿足政府VSC要求的工程團隊可以采用經過完全的汽車和道路認證、兼容于串列周邊界面(SPI)的傳感器技術,設計出下一代的VSC系統。

    市場展望

    顯然地,MEMS已在我們今天日常生活中的各種應用中扎下根基。其普及的主要動力來自于成本低與體積小,從而能夠做出更小、更輕和更廉價的最終產品。但在MEMS前方并非一片光明。一項挑戰是封裝問題,因為MEMS器件的多樣性以及每個要暴露的不同環境。封裝加上測試,很容易就會將成本增加一倍。在不影響產品性能的情況下,研究出標準化和更廉價的封裝已成為MEMS設計的主要關注目標。在今天的地球上,MEMS制造商投入了大量研發力量,試圖加強自己在封裝制程中的地位,為各種新設備開發新的專用封裝。當前長足的進步與工程進展讓我們對MEMS或SoC有更新的理解。對設計工程師而言,這確實是富于挑戰且令人興奮的時代!


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