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據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，MEMS市場步入出貨量快速增長的階段，但利潤反而降低。

在大多數(shù)細(xì)分市場，需要更多的自動化和標(biāo)準(zhǔn)化是一個市場向好的信號。但在MEMS世界，卻不是那么簡單。即使某些器件實(shí)現(xiàn)了自動化，但無法一直正常工作。事實(shí)上，雖說MEMS器件的設(shè)計(jì)、構(gòu)建和制造是超乎想象的困難，但管理業(yè)務(wù)市場更是難上加難。

MEMS器件是電氣和機(jī)械工程結(jié)合后的產(chǎn)物。慣性傳感器，如陀螺儀和加速度計(jì)，幾乎所有移動設(shè)備都要配置它們來監(jiān)測用戶的運(yùn)動情況。谷歌的Waze（當(dāng)前流行的點(diǎn)對點(diǎn)GPS應(yīng)用）使用了慣性傳感器，可以在用戶遭遇堵車或正常駕駛時(shí)根據(jù)當(dāng)前交通狀況預(yù)估用戶的行駛速度，以及達(dá)到目的地時(shí)間。此外，電子羅盤、振動傳感器和電容式觸摸傳感器都應(yīng)用于此以保障用戶安全。

每年這類傳感器有數(shù)十億顆的出貨量，未來將持續(xù)保持增長。但所有MEMS制造商都抱怨平均銷售價(jià)格（ASP）下降厲害，銷量增長也無法彌補(bǔ)利潤。近十年，智能手機(jī)逐漸取代功能手機(jī)，市場面臨的價(jià)格壓力成為首要問題。

MEMS器件價(jià)格持續(xù)下降

同時(shí)，還有其它MEMS器件，如基于壓電材料的MEMS麥克風(fēng)、微型揚(yáng)聲器和超聲波指紋傳感器，雖然銷量低于慣性傳感器，但這些傳感器的投資回報(bào)率明顯高于慣性傳感器，只是目前市場需求不夠大，不足以形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。因此，對某些公司來說，盡管這部分市場可能是有利可圖的，但可擴(kuò)展性是有限的，市場競爭也正在加強(qiáng)（見下圖）。

全球新興MEMS細(xì)分市場預(yù)測（來源：Yole）

對于一類的產(chǎn)品組來說，建立更加標(biāo)準(zhǔn)化的制造工藝流程很重要。某些制造技術(shù)是不斷變化，為了達(dá)到利潤最大化，在標(biāo)準(zhǔn)化制造上搶到先機(jī)顯得至關(guān)重要。

工藝標(biāo)準(zhǔn)化

一方面，MEMS市場缺乏標(biāo)準(zhǔn)的工藝設(shè)計(jì)包（PDK）。好主意停留在紙上，實(shí)施起來卻比大多數(shù)人想象的更難。

Globalfoundries公司的MEMS高級總監(jiān)Rakesh Kumar談到，“MEMS器件多樣的物理結(jié)構(gòu)和工藝流程是擺在MEMS制造標(biāo)準(zhǔn)化面前的主要挑戰(zhàn)。但是，可以在同一個傳感器系列里建立一定程度的標(biāo)準(zhǔn)化。例如，慣性MEMS傳感器，如加速度計(jì)和陀螺儀，可以使用一個共同的平臺技術(shù)，對差異化的功能再定制部分工藝。這樣的平臺方將有助于降低開發(fā)成本和縮短上市時(shí)間?！?br>
到目前為止，雖然沒有哪家公司能夠像制造ASIC或SoC那樣利用單一的工藝設(shè)計(jì)包完成加速度計(jì)或陀螺儀的生產(chǎn)。但很多行業(yè)專家認(rèn)為，如果說ASIC或SoC的標(biāo)準(zhǔn)化工藝清單是經(jīng)過嚴(yán)格審核和高度提煉的“菜單”，晶圓代工廠提供的MEMS制造清單看起來更像一份調(diào)整余地更大的“菜單”。例如，這份“菜單”可能包括特殊的刻蝕工藝，沉積工藝?yán)镉惺虻腃VD工藝或者鋁薄膜生長工藝?！安藛巍眱?nèi)容更多是工藝步驟次序，而不是一套用來控制研發(fā)成本的規(guī)則。

UMC公司的高級區(qū)域營銷經(jīng)理Yan Qu說：“雖然一些晶圓代工廠已經(jīng)使用標(biāo)準(zhǔn)PDK來制造慣性傳感器，但對于一些設(shè)計(jì)公司來講，要建立一套設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)如設(shè)計(jì)規(guī)則、工藝流程、TLR（topological layout rules，拓?fù)洳季忠?guī)則）和DRC（design rule checking，設(shè)計(jì)規(guī)則檢查），仍需要一段時(shí)間。對晶圓代工廠來說，建立標(biāo)準(zhǔn)化工藝有一些優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)計(jì)公司可能不以為然，他們認(rèn)為這樣會失去產(chǎn)品異質(zhì)化的優(yōu)勢?！?br>
MEMS工藝開發(fā)也很耗費(fèi)時(shí)間。從制造的角度來看，MEMS技術(shù)的復(fù)雜性導(dǎo)致同一個產(chǎn)品在不同的晶圓代工廠的工藝差異也很大。Yan Qu談到：“一顆MEMS產(chǎn)品從研發(fā)到量產(chǎn)耗時(shí)平均為四年到五年。設(shè)備的限制和變化對工藝開發(fā)影響較大。比如：陀螺儀需要特殊真空設(shè)備和共晶鍵合。晶圓廠必須仔細(xì)考慮這些新增設(shè)備的成本以及回報(bào)率?！?/p>

金屬共晶鍵合（來源：IEEE）

類似ASIC或SoC的IP庫，晶圓代工廠為MEMS器件提供IP庫，幫助加快產(chǎn)品上市進(jìn)程。所有晶圓代工代工廠配備有類似的設(shè)備，如深反應(yīng)離子蝕刻設(shè)備和晶圓鍵合機(jī)，但大部分是半定制或完全定制的開發(fā)工藝。

Coventor公司的工程副總裁Stephen Breit認(rèn)為：“代工廠提供的IP庫，可以讓你挑選到符合接口規(guī)范的傳感器。這對陀螺儀和加速度計(jì)來講是可行的。對于正在開發(fā)中的傳感器來講，某種程度上也是可行的。但這個領(lǐng)域仍然需要公平的專業(yè)水平。對麥克風(fēng)而言，那就更平常了。但用在人造電子鼻（氣體傳感器）和光譜儀上，這是另一回事?！?br>
新型的復(fù)雜MEMS器件

在MEMS市場出現(xiàn)了一些新產(chǎn)品，與已商品化的加速度計(jì)和陀螺儀差異巨大。

“現(xiàn)有的傳感器變化很大，但也涌現(xiàn)了新產(chǎn)品，如基于超聲波技術(shù)而非電容的指紋傳感器”，應(yīng)用材料公司的技術(shù)營銷總監(jiān)Mike Rosa說，“當(dāng)你按下按鈕時(shí)，不是進(jìn)行電容測量，而是超聲波讀取指頭表皮層上的紋理，并能讀取真皮層（第二層皮膚）的紋理。這增加了附加值——高安全性。因?yàn)椴捎脡弘姴牧希词鼓愕氖种副砻嬗兴?、污垢或顆粒，也能讀出你的指紋?！?/p>

超聲波指紋傳感器結(jié)構(gòu)（來源：加州大學(xué)伯克利分校）

壓電材料也開始用于MEMS麥克風(fēng)，得到的信噪比更高。噪聲是最不受麥克風(fēng)歡迎的，高信噪比是麥克風(fēng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，特別是噪聲超出人類的聽覺閾值。

Mike Rosa說：“麥克風(fēng)遇到的第一個難點(diǎn)是結(jié)構(gòu)，第二就是材料。壓電材料很多，麥克風(fēng)可能采用的是氮化鋁，也可能是摻雜鈧（20%~30%）的氮化鋁，有企業(yè)的鈧摻雜濃度高達(dá)43%，并還有繼續(xù)增加鈧摻雜濃度來提高信噪比的潛力?！?br>
新產(chǎn)品的清單并沒有就此結(jié)束。一些激光雷達(dá)芯片，出于自動駕駛車輛安全要求的考量，正在開發(fā)利用MEMS技術(shù)集成激光二極管和微鏡。激光雷達(dá)使用激光束進(jìn)行掃描，并基于反射回來的光束或脈沖進(jìn)行圖像重構(gòu)。采用這種技術(shù)的移動設(shè)備最初的成本高達(dá)70000美元，而采用MEMS技術(shù)后售價(jià)預(yù)計(jì)在數(shù)百美元以內(nèi)。

基于MEMS掃描鏡，MEMS技術(shù)有望應(yīng)用在3D掃描儀和視網(wǎng)膜掃描儀上。德國Fraunhofer研究所在一份報(bào)告里提到，MEMS掃描鏡可以小到用在移動應(yīng)用設(shè)備上。雖然不能和激光掃描檢眼鏡媲美，但基于MEMS的解決方案更小、更便宜，相比其他生物識別技術(shù)更安全。如同報(bào)告里談到的，視網(wǎng)膜血管是“幾乎不可能偽造的”。