2016年全球MEMS封裝市場規模為25.6億美元, 預計到2022年將增至64.6億美元, 2016年至2022年的複合年增長率高達16.7%. 隨著5G時代的來臨, 用於4G和5G的射頻濾波器的需求明顯增長, 其中射頻 (RF) MEMS (體聲波濾波器BAW) 封裝市場是整個MEMS封裝市場增長的最大貢獻者, 其複合年增長率高達35.1%. 光學MEMS封裝市場 (包括微鏡和微測輻射熱計) 受到消費類, 汽車類和安全類應用的驅動, 以28.5%的複合年增長率位於MEMS封裝市場增長貢獻者的第二位. 聲學MEMS (含MEMS麥克風) 和超聲波MEMS封裝市場對增長的貢獻位居第三. 智能手機, 汽車, 智慧工廠和智慧家庭等都需要多個MEMS麥克風提供連續不斷的聲音監測, 因此在高級應用上MEMS麥克風的數量逐漸增加, 音頻處理的需求顯得特彆強烈.
MEMS封裝市場的增速正在超過MEMS器件市場: 2016年到2022年, MEMS封裝市場的複合年增長率為16.7%, 而MEMS器件為14.1%. 首要原因是, 外包半導體封裝測試 (OSAT) 正面臨激烈的競爭, 封裝的利潤已經降到很低了, 再進一步降低成本很難做到; 第二個原因來自測試的重要性, 每種MEMS器件的測試要求不同, 測試方法需要根據MEMS器件定製, 導致成本難以降低; 第三個原因來自封裝的材料成本 (如金和銅) , 會隨著全球材料價格上漲而增加成本; 第四個原因則來自某些MEMS器件的強勁增長, 以RF MEMS為代表.
IDM和OSAT, 誰能分享到最大的 '蛋糕' ?
無論是IDMs還是OSATs都會涉及MEMS器件的封裝業務. 如今, OASTs擁有MEMS封裝市場的55%份額, 其餘45%份額由IDMs佔有. 具體的精準分析要根據MEMS器件類型來實現. 一般來說, IDMs在自己工廠內做的測試方案需根據MEMS器件的特性進行定製, 具有保密性. OSATs也不能為不同客戶制定同樣的測試方案.
RF MEMS市場領導者博通 (Broadcom) 擁有自己的封裝廠. 無晶圓廠 (fabless) 和輕晶圓廠 (fab-light) 生產的振蕩器和天線調諧器都交由OSATs封裝, BAW濾波器也有這類情況. 微測輻射熱計是複雜的感測器, 所以封裝和測試是一般都在MEMS廠商的內部工廠完成, 由IDMs (如ULIS, FLIR) 制定自己的測試方案. 光學MEMS通常設計有光學窗口, 封裝方式特殊, 測試也很複雜, 因此也由IDMs (如德州儀器) 自己完成封裝和測試. 實際上, 少數的供應商案例不足以證明選擇OSATs的供應商情況.
對於出貨量大的應用 (如消費電子和汽車電子) , MEMS封裝是以成本驅動的. 慣性MEMS供應鏈相當分散: 一些IDMs在內部做測試和校準, 但將封裝和組裝業務外包; 也有IDMs廠商完全在自己內部工廠完成. 對於環境MEMS, OSATs主要參與氣體感測器, 壓力感測器和多功能組合感測器的封裝, 組裝和測試. 對於聲學MEMS, 很多麥克風廠商都將封裝和測試外包給OSATs完成.
在MEMS封裝領域, 日月光集團 (ASE) 和安靠 (Amkor) 分別以27%和23%的市場份額佔據該市場的前兩位, 其次是長電/星科金朋, 其它小公司僅分得市場上10%的 '蛋糕' .
MEMS封裝產業正在穩步發展中
MEMS封裝技術創新之路上已經誕生了很多新方法, 如矽通孔 (TSV) , 暴露於外部環境的開放式腔體封裝 (適合輪胎壓力監測系統TPMS, 濕度感測器, 溫度感測器和氣體感測器) . 從長遠考慮, 扇出型封裝 (fan-out) 技術也會用於某些慣性感測器和壓力感測器.
MEMS封裝工藝平台正在穩步發展中, 隨著感測器融合的需求增加, 現有平台的複雜性也會隨之變化. 將幾種慣性感測器或幾顆環境感測器封裝在一起已經成為現實, 下一步則是將慣性感測器和環境感測器封裝在一起, 類似的情況已經出現在發光二極體和光電二極體的整合中. 因此, MEMS封裝路線圖將從單晶片封裝轉變到多晶片的整合封裝.
對於汽車電子應用, 封裝和組裝就顯得更為重要了, 也為OSATs提供了機會. 汽車電子器件的測試採用專用設備, 因此自動化測試設備供應商就因此擁有了不錯的機遇. 測試設備供應商正在朝著通過並行測試的方法來增加單位時間內測試器件的數量, 增加新功能 (如晶圓級測試篩選出好壞晶片) 等方式來降低封測的成本.