MEMS傳感器集成度提高消費電子成最大應用

ST的專利還包括在MEMS傳感器小型化道路中起到關鍵作用的單硅片制造技術?！皹藴始夹g利用在玻璃底板或者硅晶圓上邦定(Bonding)硅薄膜形成空氣腔(Air cavity)，這一程序阻礙了傳感器體積的進一步縮小。”Vigna指出，“無需邦定，ST的全硅(Full-silicon)技術能夠在單硅片上實現(xiàn)更小的空氣腔。這使得腔體寬度能夠從100微米迅速縮小到1微米左右，而表面薄膜也從50微米降到了10微米。”硅片內(nèi)腔的瘦身為外圍尺寸的降低帶來可能。據(jù)悉，在標準技術下，傳感器尺寸為2mm×1mm，采用全硅技術后，可以縮小到1mm×300μm。

借助上述工藝，ST已經(jīng)將其MEMS傳感器產(chǎn)品成功推進到第四代產(chǎn)品，隨著集成度的不斷提高，芯片尺寸也以超過摩爾定律的速度迅速縮小。以三軸運動傳感器(Motion Sensor)為例，芯片面積從最初的14mm2縮小到如今的4mm2。

由于目前仍然沒有解決利用COMS工藝來實現(xiàn)MEMS器件的標準化制造，為了將MEMS傳感器與模擬或數(shù)字電路集成在一起，SiP成為必由之路。2005年，ST率先首次推出了采用小型化的LGA封裝的MEMS傳感器，進一步降低了該器件的普及成本。此外，據(jù)Vigna介紹，目前位于意大利和法國的兩家代工廠分別負責MEMS器件的機械和電子部分制造。而隨著產(chǎn)量的增長，該公司明年可能會將LGA的MEMS傳感器轉移到深圳工廠進行封裝。

汽車是MEMS傳感器比較成熟的應用領域：低重力加速度傳感器可用于電子停車制動(EPB)、安全帶預緊器(Pre-tensioner)、防側翻、汽車動態(tài)控制(VDC)；中/高重力加速度傳感器可用于懸吊系統(tǒng)、氣囊；MEMS陀螺儀則可用于慣性導航以及防側翻和VDC。另外，MEMS壓力傳感器還可以用在進氣歧管(Manifold)絕對壓力、氣壓計、氣囊、動態(tài)懸吊系統(tǒng)等場合。

但是，僅有來自汽車應用的支持是遠遠不夠的。眾多業(yè)界人士一致認為，MEMS傳感器的輝煌未來是同以時尚和迅速更新?lián)Q代而著稱的消費電子聯(lián)系在一起的。市場調(diào)研公司In-Stat/MDR報告指出，當MEMS開始全面進入消費電子產(chǎn)品時，市場將快速成長。該公司預測，2003~2008年消費電子市場中MEMS銷售額的復合年增率將達到13.2%?！?010年，消費電子市場對于這種器件的需求將達到15億件。”Vigna預計，“屆時，將會有大約14-15億美元的市場容量?！?

正是基于這一點，ST開發(fā)出了Thelma和VenSen標準生產(chǎn)工藝平臺?！跋M類者需要便宜、可靠、性能正好(Just-enough)、久經(jīng)考驗以及易于擴大產(chǎn)量的MEMS傳感器?！盫igna指出。毫無疑問，這種標準的生產(chǎn)工藝將改善規(guī)模經(jīng)濟。受到鼓舞，TSMC也號稱將在今年推出自己的生產(chǎn)工藝平臺。不過由于產(chǎn)量有限，TSMC的MEMS代工計劃受到包括ST在內(nèi)的多家MEMS器件供應商的質(zhì)疑。

其他公司也在為實現(xiàn)MEMS的標準生產(chǎn)工藝而努力。Akustica公司最近推出了全球首款基于MEMS技術的單芯片數(shù)字揚聲器，采用的CMOS-MEMS技術正是利用了CMOS標準制造工藝來實現(xiàn)MEMS結構。而Dalas半導體也在積極開發(fā)針對不同MEMS器件的模塊化CMOS工藝。
　
“四個主要領域正在推動MEMS傳感器在消費電子中的應用?！盫igna介紹，“它們是：手機、筆記本、數(shù)碼相機等便攜設備中的硬盤保護；利用傾斜度的變化在新出現(xiàn)的復雜手持設備中實現(xiàn)多種功能界面(游戲和瀏覽網(wǎng)頁)；為實現(xiàn)精確導航而使用的導航推算系統(tǒng)；比壓電解決方案更經(jīng)濟省電的靜態(tài)和動態(tài)成像設備中的防抖動功能?！?