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[導(dǎo)讀]SEMI在2019年發(fā)布的報(bào)告《2018至2023MEMS及傳感器產(chǎn)能報(bào)告(MEMS & Sensors Fab Report to 2023)》中指出,受到通信、運(yùn)輸、醫(yī)療、移動(dòng)、工業(yè)和其他物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng),2018年到2023年,全球MEMS和傳感器制造產(chǎn)能預(yù)計(jì)將增長25%。報(bào)告預(yù)測(cè)到2023年,MEMS代工廠將占所有MEMS和傳感器產(chǎn)線的46%。MEMS的英文全稱是Micro-Electro-Mechanical System,即微機(jī)電系統(tǒng),它的尺寸通常在幾毫米乃至更小,它是一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)。MEMS是目前備受關(guān)注的技術(shù)之一,它也是一種典型的多學(xué)科交叉的前沿性研究技術(shù),涉及多種學(xué)科領(lǐng)域,如電子、機(jī)械、材料、制造、物理、化學(xué)、生物以及信息與自動(dòng)控制等,它被認(rèn)為是構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)物理感知層傳感器的最主要選擇之一。

SEMI在2019年發(fā)布的報(bào)告《2018至2023MEMS及傳感器產(chǎn)能報(bào)告(MEMS & Sensors Fab Report to 2023)》中指出,受到通信、運(yùn)輸、醫(yī)療、移動(dòng)、工業(yè)和其他物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng),2018年到2023年,全球MEMS和傳感器制造產(chǎn)能預(yù)計(jì)將增長25%。報(bào)告預(yù)測(cè)到2023年,MEMS代工廠將占所有MEMS和傳感器產(chǎn)線的46%。MEMS的英文全稱是Micro-Electro-Mechanical System,即微機(jī)電系統(tǒng),它的尺寸通常在幾毫米乃至更小,它是一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)。MEMS是目前備受關(guān)注的技術(shù)之一,它也是一種典型的多學(xué)科交叉的前沿性研究技術(shù),涉及多種學(xué)科領(lǐng)域,如電子、機(jī)械、材料、制造、物理、化學(xué)、生物以及信息與自動(dòng)控制等,它被認(rèn)為是構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)物理感知層傳感器的最主要選擇之一。

那MEMS有哪些優(yōu)點(diǎn)讓它備受關(guān)注呢?首先當(dāng)然是微型化,MEMS器件的體積都具有體積小,重量輕,慣性小,耗能低,諧振頻率高等特點(diǎn),這些特點(diǎn)對(duì)于許多領(lǐng)域的應(yīng)用,尤其是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展至關(guān)重要。

第二個(gè)是集成化,可以把多個(gè)具有不同功能、不同敏感方向或制動(dòng)方向的傳感器集成于一體,形成微傳感器陣列,也可以把多種功能的器件集成在一起,形成更為復(fù)雜的微系統(tǒng),為傳感器和微電子器件的集成制造出具有更高可靠性和穩(wěn)定性的MEMS產(chǎn)品。

還有一個(gè)重要的特點(diǎn)就是MEMS可以批量化生產(chǎn),采用硅微加工工藝在一片硅片上可同時(shí)制造上千個(gè)MEMS裝置或完整的MEMS器件,這可以大大降低成本。

MEMS與CMOS的關(guān)聯(lián)


提起MEMS,總會(huì)聯(lián)想到CMOS。CMOS是標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體制造工藝,而MEMS模塊中很多會(huì)用到CMOS器件,從某種程度上而言,MEMS可以看作是CMOS的擴(kuò)展,但兩者也有很大區(qū)別。


MEMS與CMOS的根本區(qū)別在于:MEMS是帶活動(dòng)部件的三維器件,而CMOS則是二維器件。因此,雖然它們?cè)诳涛g和沉積等許多制程工藝是相似的,但MEMS在失效機(jī)理等方面更獨(dú)特。例如,由于CMOS器件沒有活動(dòng)部件,因此它不需要釋放工藝,而MEMS器件需要在熱、靜電、磁場(chǎng)等驅(qū)動(dòng)下執(zhí)行動(dòng)作,當(dāng)活動(dòng)部件“粘”在器件表面上導(dǎo)致設(shè)備故障時(shí),就會(huì)產(chǎn)生靜摩擦,而CMOS沒有此類問題。所以CMOS封裝相對(duì)簡單,但MEMS則非常復(fù)雜,不能采用CMOS的傳統(tǒng)方法進(jìn)行封裝,通常需要定制化。


需要在一些如熱驅(qū)動(dòng)、靜電驅(qū)動(dòng)、磁驅(qū)動(dòng)下執(zhí)行動(dòng)作,不能采用CMOS傳統(tǒng)方法進(jìn)行封裝


一家MEMS設(shè)備公司人員在談到MEMS和CMOS的區(qū)別時(shí)表示:“CMOS器件是在硅材料上逐層制作而成。雖然蝕刻和沉積是標(biāo)準(zhǔn)工藝,但它們主要使用光刻和等離子蝕刻在裸片上創(chuàng)建圖案。而MEMS則是采用體硅加工工藝嵌入到硅中,或通過表面微加工技術(shù)在硅的頂部形成?!痹谏锖歪t(yī)療領(lǐng)域,很多都采用玻璃和塑料而非硅片來作為MEMS基底從而降低成本。


MEMS市場(chǎng)狀況


SEMI在2019年發(fā)布的報(bào)告《2018至2023MEMS及傳感器產(chǎn)能報(bào)告(MEMS & Sensors Fab Report to 2023)》中指出,受到通信、運(yùn)輸、醫(yī)療、移動(dòng)、工業(yè)和其他物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng),2018年到2023年,全球MEMS和傳感器制造產(chǎn)能預(yù)計(jì)將增長25%。報(bào)告預(yù)測(cè)到2023年,MEMS代工廠將占所有MEMS和傳感器產(chǎn)線的46%。



根據(jù)法國咨詢公司Yole曾公布的MEMS廠商銷售額前30名排行榜中,博通和博世名列前兩名,日本廠商如TDK、松下等也在MEMS領(lǐng)域表現(xiàn)出色。中國有兩家廠商入圍Yole榜單,分別為歌爾股份(Goertek)和瑞聲科技(AAC)。而耐威科技通過收購Silex Microsystems AB公司后在MEMS代工領(lǐng)域處于領(lǐng)先的位置。敏芯微電子在硅麥領(lǐng)也域取得不錯(cuò)進(jìn)展,近期正在謀求科創(chuàng)板上市,不過敏芯與歌爾之間因市場(chǎng)競(jìng)爭而起的糾紛也是最近的行業(yè)熱點(diǎn)話題。



雖然近幾年中國在MEMS領(lǐng)域的投入不斷增加,但中國和國外的技術(shù)和產(chǎn)品差距還是相當(dāng)大的。中國在MEMS應(yīng)用的內(nèi)部開發(fā)方面也落后其它國家。尤其,目前中國還面臨美國對(duì)于半導(dǎo)體設(shè)備等方面的制裁,勢(shì)必進(jìn)一步延緩MEMS技術(shù)的研發(fā)和制造的腳步,同時(shí)其它國家還在不斷推進(jìn)對(duì)MEMS技術(shù)和設(shè)備的研究和發(fā)展,多方面的不利因素都會(huì)影響我們迎頭趕上的速度。

尤其,MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度非??欤枰鼜?qiáng)的創(chuàng)新力,而且大多數(shù)MEMS器件都是專用的,市場(chǎng)規(guī)模不像CMOS器件有那樣大的體量,因此,技術(shù)是關(guān)鍵,在加大生產(chǎn)投資的同時(shí),也需要專注對(duì)MEMS技術(shù)的研發(fā),只有真正在技術(shù)上持續(xù)投入,才有可能縮小與先進(jìn)國家之間的差距。

總結(jié)

隨著物聯(lián)網(wǎng)和5G時(shí)代來臨,對(duì)于MEMS器件的需求量肯定會(huì)越來越大。有市場(chǎng)研究公司估計(jì),2023年僅RF MEMS市場(chǎng)規(guī)模就將達(dá)到150億美元。這是一個(gè)誘人的蛋糕,但首先得有足夠的實(shí)力才能共享市場(chǎng)紅利。在目前復(fù)雜的市場(chǎng)形勢(shì)下,專注技術(shù)研發(fā)才是制勝之道,投機(jī)取巧或可以一時(shí)在市場(chǎng)上賺到錢,但一直投機(jī)總會(huì)把市場(chǎng)份額都送出去。

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