組合傳感器起飛之年 MEMS設(shè)計(jì)公司需打通“任督二脈”

 今年MEMS發(fā)展動力主要還是來源于消費(fèi)電子，其中智能手機(jī)是首要“功臣”。據(jù)Yole報(bào)告數(shù)據(jù)，消費(fèi)電子約占整個MEMS市場營收的50%，其次是汽車電子和醫(yī)療電子領(lǐng)域。

2012年組合傳感器預(yù)計(jì)營收將達(dá)1.86億美元，出貨量將達(dá)1.23億個;未來幾年組合傳感器將保持高速發(fā)展勢頭，到2015年市場規(guī)?？蛇_(dá)9億美元。

熱點(diǎn)需求集中

市場熱點(diǎn)需求集中在慣性傳感器(加速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì))、壓力傳感器和MEMS麥克風(fēng)等產(chǎn)品上。

加速度計(jì)是消費(fèi)電子實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用不可或缺的關(guān)鍵元器件。近年來，從游戲機(jī)到智能手機(jī)，從筆記本電腦到白色家電，很多消費(fèi)電子產(chǎn)品都利用高精度MEMS加速度計(jì)實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動控制的用戶界面和增強(qiáng)型保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用。展望未來，3軸加速度計(jì)是今后消費(fèi)電子產(chǎn)品發(fā)展的一個方向，有望成為便攜應(yīng)用中的標(biāo)準(zhǔn)配置(目前已經(jīng)是智能手機(jī)標(biāo)配)。2011年全球加速度計(jì)市場規(guī)模為5.66億美元，出貨量為10.93億個。

壓力傳感器也是未來熱門MEMS器件之一，汽車是MEMS壓力傳感器最大的市場(約占74%)。一輛高端汽車一般都會有上百個傳感器，其中就有10個左右的壓力傳感器。輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)中應(yīng)用的壓力傳感器是未來市場前景最好的。目前，99%的TPMS中采用的壓力傳感器是基于MEMS技術(shù)生產(chǎn)的。2011年壓力傳感器增長了6%，營收為13億美元，預(yù)計(jì)近幾年內(nèi)增長率將達(dá)到兩位數(shù)。

與傳統(tǒng)的駐極體電容式麥克風(fēng)比較，MEMS麥克風(fēng)在體積、耐熱、抗震、靈敏度等方面有更佳的表現(xiàn)，且具有非常好的抗射頻、抗電磁干擾等特性。優(yōu)異的產(chǎn)品性能使得MEMS麥克風(fēng)深受市場歡迎，在短短幾年內(nèi)MEMS麥克風(fēng)實(shí)現(xiàn)快速成長，創(chuàng)下驚人的銷售量，成為MEMS器件中最耀眼的明星之一。2011年全球消費(fèi)類MEMS麥克風(fēng)市場規(guī)模為4.35億美元，出貨量為11.45億個，預(yù)計(jì)2015年市場規(guī)模增長到7.01億美元，出貨量可達(dá)23.89億個。

除了常見的麥克風(fēng)、慣性傳感器和壓力傳感器之外，濕度傳感器市場也被十分看好。2009年，盛思銳推出了一款當(dāng)時世界上最小的數(shù)字濕度傳感器SHT21，引起市場廣泛關(guān)注，產(chǎn)品主要用于安防監(jiān)控和節(jié)能領(lǐng)域。如果將濕度傳感器應(yīng)用于消費(fèi)電子領(lǐng)域，主要賣點(diǎn)是對環(huán)境舒適度的實(shí)時監(jiān)測，而智能手機(jī)就是最好的載體。由于人體對空氣濕度的敏感性較差，因此需要通過傳感器監(jiān)測，提醒人們隨時補(bǔ)充或降低水分。日本針對濕度傳感器的應(yīng)用開發(fā)已經(jīng)走在了前列，盛思銳的濕度傳感器已被應(yīng)用于日本某知名品牌手機(jī)當(dāng)中。在中國，包括海爾、聯(lián)想在內(nèi)的廠商也開始了一些嘗試，已經(jīng)針對農(nóng)村市場推出了可顯示濕度的手機(jī)，以幫助農(nóng)民便捷地了解氣候變化。未來還可以加入到老人的手持設(shè)備中，提醒他們及時補(bǔ)充水分和調(diào)節(jié)環(huán)境濕度。

2012年為組合傳感器起飛之年

與分立的加速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì)市場飽和的情況不同，未來幾年組合傳感器保持高速發(fā)展勢頭。

慣性傳感器正處在快速發(fā)展期，隨著技術(shù)不斷演進(jìn)，組合傳感器也應(yīng)運(yùn)而生，成為新的增長動力。消費(fèi)類組合傳感器通常有3種：3軸加速度計(jì)+3軸磁力計(jì)=6軸電子羅盤(E-compass)、3軸加速度計(jì)+3軸陀螺儀=6軸慣性測量單元(IMU)、3軸加速度計(jì)+3軸陀螺儀+3軸磁力計(jì)=9軸組合慣性傳感器。

相比分立的慣性傳感器，組合傳感器具有一些優(yōu)勢：一是采用一個ASIC，并將多個傳感器封裝在一起，可降低成本;二是如果兩種傳感器工藝相同，做成單芯片可以極大減小傳感器尺寸;三是組合傳感器將濾波、融合算法等軟件集成，提高產(chǎn)品附加值，競爭對手難以模仿。

2011年全球消費(fèi)類組合傳感器市場規(guī)模僅為5200萬美元，出貨量為3700萬個。2012年為組合傳感器起飛之年，應(yīng)美盛、意法半導(dǎo)體和博世等廠家力推組合傳感器，營收和出貨量均有很大提升：預(yù)計(jì)營收增長258%，將達(dá)1.86億美元，出貨量增長232%，將達(dá)1.23億個。與分立的加速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì)市場飽和的情況不同，未來幾年組合傳感器將保持高速發(fā)展勢頭，成為慣性傳感器市場成長的最主要的動力來源，預(yù)計(jì)到2015年市場規(guī)?？蛇_(dá)9億美元。

尺寸、功耗將不斷改進(jìn)

工藝尺寸將以8英寸為主，低功耗化已成為加速度計(jì)廠商形成差異化的重要因素之一。

在工藝方面，消費(fèi)電子類MEMS傳感器以8英寸為主;汽車電子和醫(yī)療電子類MEMS傳感器以6英寸為主，預(yù)計(jì)到2018年左右基本以8英寸為主。

為進(jìn)一步改進(jìn)尺寸及功耗以滿足市場需求，MEMS廠商也在加快應(yīng)用新技術(shù)。意法半導(dǎo)體、博世和飛思卡爾等廠商都推出了2mm×2mm的3軸加速度計(jì)，如意法半導(dǎo)體的LIS2DH、博世的BMA250、飛思卡爾的MMA8652等產(chǎn)品。而國內(nèi)廠商蘇州明皓預(yù)計(jì)2013年第一季度推出國內(nèi)首款2mm×2mm的3軸加速度計(jì)。展望未來，意法半導(dǎo)體、博世等大廠欲采用WLCSP和TSV技術(shù)以便生產(chǎn)更為小巧的加速度計(jì)，面積有望縮小75%，達(dá)到1mm2。

為了降低功耗，MEMS廠商除了不斷降低工作電流，還推出具有FIFO功能和低功耗模式的加速度計(jì)。如ST LIS3DH擁有32級FIFO緩存器，可以用來緩存數(shù)據(jù)，減少處理器讀取次數(shù)，以減輕處理器負(fù)擔(dān)和降低功耗。目前低功耗化已成為加速度計(jì)廠商形成差異化的重要因素之一，降低功耗后不僅在智能手機(jī)市場上的銷售量會越來越多，而且還能夠以此為契機(jī)涉足要求低功耗化的其他應(yīng)用領(lǐng)域。

專家觀點(diǎn)

MEMS設(shè)計(jì)公司要打通“任督二脈”

國外MEMS傳感器知名廠商多為IDM，具有專利、產(chǎn)能及成本優(yōu)勢，中國大陸公司公司如何與之抗衡呢?中國大陸代工廠，如中芯國際、華潤上華和上海先進(jìn)，可通過轉(zhuǎn)投資的方式支持中國大陸設(shè)計(jì)公司，形成“虛擬IDM”的產(chǎn)業(yè)形態(tài)，來增強(qiáng)中國大陸MEMS公司的實(shí)力，使其能與國外IDM廠商相抗衡。臺積電投資的mCube便是一個成功案例，在國外MEMS大廠的激烈競爭中，mCube通過臺積電的全力協(xié)助，以低價單芯片的3軸加速度計(jì)，打進(jìn)中國移動平臺，成功搶得一席之地。

中國大陸MEMS公司仍處于起步階段，開始出貨3軸加速度計(jì)的廠商只有明皓傳感一家，另外矽?？萍己蜕畹习雽?dǎo)體正在研發(fā)中，再加上中國大陸MEMS公司的產(chǎn)品線單一，大多只以一款MEMS產(chǎn)品為主，產(chǎn)品組合不完整且同質(zhì)化程度高，短期內(nèi)難以搶攻組合傳感器市場。

因此，中國大陸MEMS公司未來可通過產(chǎn)品線互補(bǔ)的方式，與國內(nèi)或國外公司進(jìn)行合作。例如具有加速度計(jì)產(chǎn)品的明皓傳感可與生產(chǎn)陀螺儀的深迪半導(dǎo)體或者與生產(chǎn)磁傳感器的比利時廠商Melexis結(jié)盟，攜手搶進(jìn)6軸和9軸MEMS市場。重點(diǎn)是MEMS設(shè)計(jì)公司一定要開放思路，打通產(chǎn)業(yè)鏈的“任督二脈”，營收方能“平步青云”。