MEMS傳感器面臨三大挑戰和四大趨勢
什么是MEMS?
微機電系統(英語:Microelectromechanical Systems,縮寫為MEMS)是將微電子技術與機械工程融合到一起的一種工業技術,它的操作范圍在微米范圍內。比它更小的,在納米范圍的類似的技術被稱為納機電系統。
如今,我國作為全球最大的電子產品生產基地,正消耗著全球四分之一的MEMS器件。但目前,我國大部分MEMS傳感器仍依賴進口。國內MEMS傳感器也仍以中低端為主,技術相對落后,這一局面將在較長時間里一直存在下去。那么,各家MEMS企業又該如何擺平心態,正視這一挑戰,從而尋找其中的發展商機呢?
中國正消耗著全球四分之一的MEMS器件
三大挑戰:技術研發、產業鏈競爭力、價格影響
中國MEMS廠商面臨的挑戰非常多。首先,缺乏高端研發人員和經驗豐富的本土MEMS工程師,導致基礎研究落后。同時,MEMS傳感器商業化應用周期長,MEMS傳感器研發時間更長,這對MEMS企業的耐心、遠見是一個很大挑戰。
另一方面,中國MEMS產業鏈在競爭方面,力量還較薄弱,沒有產生在國際市場上具有領導地位的企業。MEMS傳感器和IC芯片一樣,具有很強的規模效應,國內企業出貨量上不去,導致整個產業鏈,例如前端流片等環節加工能力薄弱,一致性、生產重復性都不能滿足設計加工工藝要求。因此,整個MEMS產業鏈均處于投入階段,盈利比較困難,產生了惡性循環。
系統廠商對于MEMS產品需求量很大
此外,價格下滑導致MEMS廠商盈利困難。MEMS傳感器產品的價格,并非與產品的重要性或開發難度成正比。例如,據統計數據顯示,從應用廣泛和競爭激烈的陀螺儀和加速度傳感器市場來看,價格每季度下跌3%至5%,系統廠商對于MEMS產品需求量很大,但是它們也已經把價格殺到MEMS廠商難以為繼的地步。
四大趨勢:新興器件、新應用、顛覆性技術、新設計
面對上述挑戰,國內MEMS廠商如何樹立信心,尋求機遇呢?
首先必須承認,中國是最大電子生產和消費大國,終端消費市場巨大,該優勢應該可以給各家MEMS廠商給予一定信心。而且受物聯網市場驅動,MEMS傳感器的市場增量將相當可觀。另外,MEMS傳感器產品多樣,也有巨大的創新空間。
MEMS傳感器制造需要依賴發達的半導體微加工技術
另一方面,根據MEMS傳感器的特點,MEMS傳感器一直依賴于使用基于半導體的微加工技術來制造器件,以取代更為復雜、笨重或不敏感的傳感器。據此,未來將有四大趨勢改變MEMS市場格局。它們分別是:新興器件、新應用、顛覆性技術、新設計。
簡單來說就是:新興器件,如微鏡和環境組合傳感器;新應用,如壓力傳感器應用于位置或高度感測;顛覆性技術,包括封裝、新材料,如壓電薄膜和300mm/12寸晶圓;新的設計,包括NEMS納機電系統和光學集成技術。
物聯網是我國未來十年的核心發展戰略,MEMS傳感器則是物聯網中不可或缺的一環,下一個十年,會涌現出遠比現在主流MEMS傳感器更有市場前景的MEMS產品,期待中國MEMS產業能躋身世界前列。
微機電系統是微米大小的機械系統,其中也包括不同形狀的三維平板印刷產生的系統。這些系統的大小一般在微米到毫米之間。在這個大小范圍中日常的物理經驗往往不適用。比如由于微機電系統的面積對體積比比一般日常生活中的機械系統要大得多,其表面現象如靜電、潤濕等比體積現象如慣性或熱容量等要重要。它們一般是由類似于生產半導體的技術如表面微加工、體型微加工等技術制造的。其中包括更改的硅加工方法如壓延、電鍍、濕蝕刻、干蝕刻、電火花加工等等。
生產微機電系統的公司的大小各不相同。大的公司主要集中于為汽車、生物醫學或電子工業生產大批量的便宜的系統。成功的小公司則集中于生產創新的技術。所有這些公司都致力于研究開發。隨著傳感器的發展微機電系統的復雜性和效率不斷提高。