2008/04/16
MEMS行情看俏 台廠可挾製程優勢積極佈局 

 微機電系統(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)是一種結合光學、機械、電子、控制、材料和化學等多種科技的整合技術,主要關鍵技術包括微感測器(Micro Sensor)、微電子(Micro Electronics)、微致動器(Micro Actuator)及微結構(Micro Structure),並結合IC製造技術,將機械與電子元件融合於單一晶片,實現SoC理念。 

 近年來半導體製程技術日趨成熟,使製作微機電元件之可行性大幅提升,促使應用技術蓬勃發展;對於整體市場發展方向,拓墣產業研究所(Topology Research Institute)研究員劉舜逢指出,該產業可分為微機電系統、微機電元件、設備及材料與化學四大區塊,台灣挾晶圓代工技術領先全球之優勢,CMOS製程為其主流製程技術之一,與製作微機電感測器元件相容性高,目前已有廠商搶進佈局。

 劉舜逢表示,台灣微機電業者鎖定方向包括微機電感測器/模組(如壓力計、加速度計),以及微投影顯示器,台灣若能以CMOS製程大量生產特性,結合微機電技術製作感測器元件,深信在製造成本上將是另一競爭優勢。

 矽材質之微加工材料將成市場主流 拓墣產業研究所表示,製作微機電元件之主要材料依出貨比例排名分別為矽、聚合物高分子(Polymer)及金屬三大類。其中矽材質由於本身具有極佳機械性質、電性及耐久度,加上全球微電子產業已投入龐大資金、人力,建構完整產業基礎架構,且許多微加工製造技術多衍生自微電子製程如微影(Photolithography)、薄膜沉積(CVD)、蝕刻(Etching),種種跡象顯示以矽材質之微加工材料將成市場主流。

 至於聚合物高分子則因材料成本較矽材質低,適合於大量生產價位較為低廉的微機電裝置,如可拋式血液測量等,市佔率超過20%。

 拓墣產業研究所也表示,半導體元件使用矽材料已逾40年,以矽為材料對微機電而言相當合適,由於單晶矽結構具有不易折斷之特性,用來製作機械元件有其益處,如在機械運動時極具可靠耐用度,此外矽單晶材料符合Hooke's Law,表現上幾乎不具彈性遲滯效應及功耗損失。

 2009年消費性電子將成微機電重點應用市場 隨著以矽材質為主的微加工技術已然成熟,以及Wii與iPhone等產品熱銷效應趨動,微機電感測器近年來正逐漸從汽車工業轉投入對尺寸、價格、功耗要求嚴苛的消費性電子懷抱,在此同時,許多微機電元件製造商也將產品線移往8吋晶圓廠,並投入相關測試、製程、封裝等技術開發。

 對於未來微機電產業的發展趨勢,劉舜逢樂觀表示,2008年全球微機電產業預計接近73億美元產值,年成長率11%,未來三年將持續保持正向成長,2011年產值更將突破百億美元大關,應用範圍也將由光學產品、感測器、噴墨頭,擴展至RF開關、汽車電子、麥克風、投影機、人機介面裝置、網路通訊、電信設備,甚至生物科技、醫療技術等不同領域。

 而從微機電之應用產品組合來看,消費性電子領域在2009年將有令人激賞的表現,根據國際研究機構Yole Developpement資料顯示,應用市場比例將由2004年的6%,大幅提升至2009年的22%,其主要動能來自於行動電話、行動儲存系統讀寫頭保護以及大尺寸高畫質電視,這些消費性電子的銷售量將帶動慣性感測器與微鏡裝置之市場規模。

  
表一 台灣廠商於微機電市場佈局概況 [Source:拓墣產業研究所,2008/04] 

 
表二 2006~2011年全球MEMS市場規模 [Source:Yole Developpement;拓墣產業研究所整理,2008/04] 



2008/04/14 
MEMS振盪器市場起飛 年成長率120% 

 根據市場研究機構的預測,微機電系統振盪器(MEMS oscillators)正以120%的年成長率,逐漸替代石英振盪器;還有分析機構預測,微機電系統振盪器將以四倍的年成長率成長。

 德國市場分析機構Wicht Technologie Consulting (WTC)對MEMS產業的預測,即超越了先前另一家法國市場研究公司Yole Development對MEMS年成長率為30%的預測。 據WTC介紹,在消費性電子和汽車電子產品微型化生產,以及透過CMOS單晶片實現的多振盪器MEMS系統單晶片的驅動下,目前規模約250萬美元的MEMS振盪器市場,可望在2012年成長到140萬美元。2012年之後,MEMS振盪器將在手機時序晶片(timing chip)方面達到10億美元的市場價值。

 美國業者Discera和SiTime,在2007年就生產了價值達300萬美元的MEMS振盪器。另一家美國業者Silicon Clocks亦正準備生產採用MEMS振盪器的鍺矽晶片;該公司計劃將其作為SoC時序電路(timing circuits)產品。 「Discera和SiTim的首款產品,可歸類為系統級封裝(system-in-package)產品。」WTC市場研究主管Jeremie Bouchaud指出:「而Silicon Clocks從一開始就將公司定位為提供SoC MEMS時序解決方案;其首款商用產品將在1年內推出。 SiTime則將緊隨其後。」

 WTC同時預測,將有三家大型晶片供應商很快進入MEMS時序晶片市場,其恩智浦半導體(NXP Semiconductors)和意法(STMicroelectronics)將是第一批先鋒,另一家匿名公司則預計將在2009進入。其他一些公司,還包括已在開發微型投影機的摩托羅拉(Motorola),以及飛思卡爾(Freescale)和德州儀器(Texas Instruments);也有日本業者對MEMS市場虎視眈眈。

 此外還有美國業者Mobius Microsystems推出了不具備活動零件(moving parts)的CMOS時序晶片;一般石英振盪器和MEMS諧振器(resonators)都有活動零件。四月初,Mobius發表了一款CMOS諧振盪器(harmonic oscillator),一舉打敗其他使用非機械性諧振器、需搭配一顆CMOS電感-電容振盪器(inductive-capacitive oscillator)的時序晶片。

 WTC預測OEM業者將開始在消費性電子產品中整合MEMS振盪器,比如具有後視(rear-view)效果的車用攝影機、數位電視和數位攝錄影機等。他們將使用解析度相對較低的“XO”石英振盪器;而溫度補償石英振盪器(Temperature-compensated crystal oscillators,TCXO)應用領域,則將類似無線設備中提供時序訊號的晶片。 市場規模達1億美元的TCXO,使用單顆石英晶體驅動數個鎖相迴路,為設備提供時序訊號。而MEMS系統晶片將在諧振器陣列中,在每個時序訊號使用單顆MEMS諧振器--這些功能全在同一顆COMS晶片上。MEMS振盪器製造商宣稱,其每個諧振器的體積和形狀在頻率和時脈週期內的雜訊和抖動參數都可以精細調整。

 全球最大的石英振盪器供應商,Seiko Epso旗下的Toyocom,提供了其石英振盪器的MEMS版本--稱為石英MEMS,或QMEMS。根據 Toyocom 介紹,這種產品與Discera及SiTime的MEMS振盪器相容,而價格比石英晶體更便宜。

 但Discera副總Venkat Bahl卻表示:「OEM必須為縮小石英振盪器付出代價,例如Toyocom的QMEMS。因為目前MEMS振盪器已經採用小型化封裝,在價格上也足堪與QMEMS媲美,因為後者的供應量不足。」 此外根據Yole Development的市場研究,MEMS工廠與合約製造商也是一片榮景;例如客戶主要在歐洲地區的法國客製化MEMS晶片供應商Tronics Microsystems,去年業績成長了56%,銷售額達1,540萬美元。然而:「但獨立MEMS製造商和 IC製造商所提供的MEMS元件的利潤還有待證實。」Yole Developmen總經理Jean-Christophe Eloy補充。

 (參考原文: MEMS markets could explode) (R. Colin Johnson) 



2008/04/10 
分析師:MEMS的春天要等降價才會來 

 由於任天堂(Nintendo)的Wii遊戲機以及蘋果(Apple)手機iPhone取得了舉世矚目的成功,不少人想知道,業界期待已久的、在蜂巢式手機以及其他消費性電子產品中的運動感測器榮景是否即將到來?但分析師表示:沒這麼快。

 儘管基於微機電系統(MEMS)的感測器價格已經快速下滑,但市場觀察家表示,它們的價格對於大多數量產型消費性電子產品來說仍過於昂貴,以至於難以擠入它們的物料清單(BOM)之中。「但Wii和iPhone的確是例外,並且只有一小部份的消費性電子產品能夠實現那些平台級的成功。」市場研究公司Bourne Research總裁兼首席分析師Marlene Bourne表示:「消費性電子是一個非常挑剔的市場。」 在去年11月發佈的一份報告中,ABI Research指出,MEMS加速度計供應商,如ADI和ST,在Wii以及iPhone的成功中大發利市。然而該機構也預言,當單顆感測器的價格下跌至1美元以下時,該元件啟動大量市場需求的時機才真正開始。對此ABI資深分析師Douglas McEuen預測,MEMS加速度計將在2010年突破1美元瓶頸。 Bourne表示,目前三軸加速度計的單位成本在1.5美元左右徘徊,並且「舉步維艱」地朝1美元門檻邁進:「我的確認為,我們正把感測器“緩慢地”整合進各種系統之中。」她特別強調了“緩慢”這個字眼。

 儘管Wii並沒有什麼在技術上的突破,但該款遊戲機:「有效地把運動感測器的概念導入消費性電子產品之中。」美國市場研究公司Creative Strategies負責消費性技術和數位媒體的分析師Ben Bajarin表示。

 「任天堂對於把以上概念推向市場貢獻良多;」Bajarin表示,因為Wii的成功,當消費者某天接觸到一種內建感測器的遙控器時,會更容易抓到使用要訣。「只要有人對他們說──那就像是Wii一樣。」他們就可能會馬上明白。

 與此同時,各家業者正採取各種技術,以更為有效地把運動感測能力整合進蜂巢式手機以及各種消費性產品之中;其中一家就是Sensor Platforms (SPI)。該公司在不久前宣佈,其運動感測技術已可整合進自由空間定向(free-space point)、室內導航,以及硬碟防震之類的應用之中。

 在一次採訪中,SPI執行副總裁Ian Chen表示,該公司在今年下半年才會推出產品。然而,各種計畫促使其向市場推出各種平台,其中結合包括配備其“商用感測器單元”的類比/混合訊號ASIC,以實現定位以及能感知運動的消費性電子產品。

 Chen表示,SPI正與多家第三方MEMS加速度計感測器、磁力計以及GPS感測器供應商攜手,而該公司在其每一種應用方案中採用了最廉價的感測器,以期利用具優勢的市場競爭力,來推廣可負擔的解決方案。但Chen拒絕透露SPI的供應商名單。

 舉例來說, Chen表示SPI可能會推出一種由AA電池供電的自由空間定向器,且BOM成本小於10美元。他指出,這樣的元件作為一種自由空間導航的遙控方案非常有用,可以取代目前複雜的有線電視和衛星電視的選單。把運動感測技術整合進傳統的遙控器之中,使用者不需要按鈕就可以導航選單。

 「許多人已經體認到,真正實現數位聚合的最後一個障礙之一,就是設立豐富的多媒體介面。」Chen表示:「它還必須要買得起,且能夠量產。」SPI亦自豪於其室內定位監測技術,該種應用利用感測器技術補足了GPS導航的缺陷,一旦導航設備與GPS衛星失去聯繫,仍然可以確定行走的距離和方向。

 對此Gartner的分析師Stephan Ohr表示,SPI計劃最終把多種感測器的功能,包括GPS,整合至單晶片IC之中;然而那可能有些難度。他建議,SPI應採取較明智的做法,即不要考慮一次就把不同的感測器功能都整合到單晶片上:「我認為這應該是漸進式的。」 除了SPI之外,致力推廣運動感測技術各種新概念的廠商還有不少;如美國業者Hillcrest Labs向市場推出了基於DSP和軟體的技術,為諸如Logitech MX Air自由空間滑鼠以及Hillcrest自己的Loop TV遙控器這樣的產品提供運動感測器。 還有位於加州Sunnyvale的業者GestureTek,則為遊戲玩家以及最新的蜂巢式手機提供基於軟體的“姿態識別(gesture reconition)”技術。

 (參考原文: In Wii's wake, affordable motion sensors may be at hand) (Dylan McGrath) 


*什麽是MEMS?
微機電系統(Micro ElectroMechanical System,MEMS),其定義為一個智慧型微小化的系統,包含感測、處理或致動的功能,包含兩個或多個電子、機械、光學、化學、生物、磁學或其他性質整合到一個單一或多晶片上。其應用領域極為廣泛,包括製造業、自動化、資訊與通訊、航太工業、交通運輸、土木營建、環境保護、農林漁牧等。
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