電子產業迫切需要新的微機電系統(MEMS)來推動傳感器和物聯網(IoT)的發展。根據業界分析師表示，如果期望利用物聯網驅動下一輪的電子產業成長，在很大程度上必須依賴MEMS和傳感器技術，才能使所有的智能對象與現實世界進行互動。但從實現新的MEMS設計到量產，可能要花很長的時間以及高昂的代價，才能滿足物聯網市場的期待——除非電子產業能夠找到加速MEMS開發之路。

 

采用現有MEMS組件的新應用正以12%的年成長率推動MEMS市場進展。然而，Yole Doveloppement執行長兼總裁Jean-Christophe Eloy表示，除非業界能夠找到如何順利將機械組件轉換為硅晶的方法，否則要加速突破性新產品量產的困難度，可能減緩未來的MEMS市場成長。

 

MEMS完全創新產品缺席逾十年

 

透過在更多應用中更廣泛地采納成熟的MEMS組件，可望讓這種更小體積、更高性能且更低成本的漸進式組件創新，持續刺激傳感器及其所實現的系統邁向強勁成長。去年在MEMS領域實現最快速成長的要算是安華高科技(Avago Technologies)和Qorvo(原Triquint)，這是因為LTE的廣泛普及對于多模手機所用的體聲波(BAW)濾波器帶來了很大的需求。同樣地，更多應用對于MEMS麥克風和慣性傳感器的強勁需求，有助于推動更多的傳感器供貨商進軍2-3億年營收范圍的行列。

 

“這真的很重要，因為現在有多家公司都有潛力發展成為10億美元的公司”Eloy指出。

 

然而，僅采用現有組件類型的新應用要維持110億美元業務的兩位數成長，在時間上可能無法長久。“挑戰之一在于最近完全創新的產品還是2003年時樓氏電子(Knowles)開發的MEMS麥克風。”Eloy表示，“從那以后，都只是在整合度、更好的封裝等方面帶來漸進式創新。雖然這些也是非常重要的創新，但不是突破性的新產品。我們仍在等待MEMS開關、自動對焦和揚聲器等產品完全過渡到大量生產階段。”

 

半導體產業已經找到可在競爭前的研究領域展開合作的方式了，而且已經有了發展良好的商用基礎架構來支持持續的成長，他表示。“MEMS產業需要一些變革發生，以便簡化與加速設計過程，并盡快投入量產。”

 

 

根據Yole的數據顯示，2014年全球MEMS營收達111億美元。（來源：Yole Developpement）

 

“隨著到處都需要傳感器來實現物聯網、情境感知，尤其是對于新型生化與生醫傳感器的新興需求，我認為MEMS產業的發展的確才剛剛開始，”硅谷投資業者Band of Angels SIG委員會主席Kurt Petersen表示。“價格將繼續下滑，但目前開發中的新型感測機制將大幅提高精度，”對于發展中的壓電麥克風、超音波手勢辨識以及新的慣性技術帶來巨大的潛在影響——以更高10倍的精確度大幅改善導航信息。

 

 

 

除了更好的生化和生醫傳感器以外，能量采集器是另一個機會。“能量采集器將會變得日趨重要，因為物聯網將為其提供一個巨大的市場，”他說。

 

MEMS新平臺推動成長

 

為了能以市場要求的最快上市時間與低成本，將這些新式的MEMS組件投入量產，推動半導體業開發出一些新的方法。

 

“過去客戶求助于我們時通常要求采用他們自己的獨特工藝，但現在有越來越多的客戶要求我們盡可能使用標準平臺，只需少量修改即可，”Teledyne Dalsa公司MEMS代工廠執行副總裁兼總經理Claude Jean表示。“一款產品采用一種工藝的傳統做法還沒有被完全淘汰，但越來越多的客戶傾向于利用成熟的平臺來開發產品，”他補充道。

 

Dalsa公司正為慣性傳感器、微測輻射熱計、光學MEMS和壓電組件提供更廣泛的不同平臺，并盡可能地擴展自家的設計和測試支持業務。

 

新平臺技術也來自研發實驗室。法國原子能署電子暨信息技術實驗室(CEA-Leti)的目標在于與代工廠合作，將其壓阻式MEMS平臺投入生產以提供給更多客戶。這種技術在移動的物質利用>10?m的厚層，而將<500nm的超薄層用于邊緣的壓阻式組件，然后透過壓縮或拉緊改變電阻來檢測其運動。

 

“這種技術為緊密地整合多個傳感器提供了替代性方法，可以協助像系統或CMOS制造商等缺少自有技術的新公司很快地開發出產品來。”CEA-Leti北美策略合作伙伴副總裁Hughes Metras并指出，CEA-Leti已經與首家取得授權的業者Tronics迅速地將其六自由度慣性傳感器推向市場了。

 

如今，這些基本技術的成熟還意味著MEMS市場開始從一些基于共同利益的合作中尋找優勢，特別是在一些設備要求或測試操作等方面。目前在測量慣性傳感器性能方面還沒有被廣泛接受的標準，也沒有像ITRS路線圖那樣為設備制造商定義未來需求的手段，Teledyne Dalsa的Jean指出。

 

“目前在MEMS市場所要求的成本和可用的先進CMOS設備之間存在著巨大的差距。”他認為，“不過，相較于為先進CMOS開發的工藝，這還需要更簡單且更低成本的TSV工藝等技術支持。”

 

Teledyne Dalsa目前正與Alchimer合作開發低成本的濕式銅工藝后鉆孔(Via-Last) MEMS TSV途徑。Teledyne DALSA的Via-Last技術采用銅鉆孔，并利用Alchimer的低溫電化學工藝，形成具有5微米直徑x100微米深完美填充的穿孔，并利用銅再分布層和鎳/金UBM連接到外部。但該工藝目前僅適用200mm晶圓，因此，“我們需要MEMS制造商和設備與材料供貨商之間展開更加密切的合作，共同開發出更低成本的方法來推動創新進展。”他表示。