谁想得到呢?
根据法国市场市调公司Yole Développement发布的MEMS最新报告, 去年, 博通的排名首次超过了MEMS产业中的所有常见对手, 这都要归功于射频(RF) MEMS的热销.
在与《EE Times》的电话采访中, Yole的MEMS元件和技术资深分析师Eric Mounier解释, 由于4G的复杂性迫使手机必须支援多频段, 从而引发对于RF滤波器无与伦比的需求高峰. 随之而来的是对于RF MEMS的市场需求畅旺. 他指出, 随着业界转向5G, 这种现象只会加剧.
Yole将RF MEMS (BAW滤波器)视为推动整个MEMS市场最强劲的引擎之一. Yole预测, 如果不包括RF, MEMS市场在2011-2023年间将年成长9%; 若再加上RF MEMS, 则整个MEMS市场的年复合成长率(CAGR)可望达到17.5%.
二十年前, MEMS在整个IC市场上可能被视为一种另类的利基应用. 现在则已大相径庭. 2017年, MEMS, 传感器和致动器(actuator)占全球芯片销售额4,200亿美元的11%. 而且, MEMS在整个半导体市场的占有率还会更进一步增加. Mounier预测, 到2023年将增加到15%~ 20%.
移动(mobile)和汽车是进一步推动MEMS需求的两个最大领域. Yole预测, 2023年的移动应用将为传感器和致动器创造530亿美元的营收, 而汽车应用则有205亿美元. MEMS的下一波趋势将会是工业4.0 (46亿美元), 医疗保健(23亿美元)和语音处理(14亿美元).
MEMS进化
回顾在1980和1990年代初期的MEMS, Mounier指出, 当时的MEMS完全与检测机械运动, 压力或冲击的基本传感器脱离不了关系. 他说: '但那些传感器并不是很精确' .
进入21世纪, 用于MEMS的电子和材料改善后, 让传感器足够精确以测量物体. Mounier说, MEMS已可使用旋转感测和可见光管理(DLP). 而在2000-2010年中期, 声音和红外线(IR)波长也被加进MEMS技术中.
简言之, MEMS从实体传感器转向光管理(如微镜), 然后是红外线感测(微辐射热测量计). 麦克风以及语音, 也助长了MEMS的发展.
MEMS革命带来了第一款超越人类感官的传感器. 据Mounier说, 如今, MEMS和传感器的发展以其于 '超音波, 遥感超谱(hyperspectral), RF和其它方面的感测能力, 已经远远超人类的能力. '
MEMS中最热门的趋势是传感器融合. 透过将多个传感器整合至一个封装中, MEMS可以撷取 '全方位环境感知' , Mounier解释说.
别忘了, 随着传感器整合在一起, 用户期望多传感器套件的软体结合感官资料, 还能够产生更高度度的智慧. 下一个里程碑可说是传感器和人工智慧(AI)的 '伏尔甘' (Vulcan, 罗马神话中的火与工匠之神, 其司掌的熔炉被视为神奇的源泉)心灵融合能力.
尽管传感器融合技术在汽车和智慧型手机中的应用已非常流行, 但该产业针对应该在哪里进行融合仍然存在分歧. 一些公司开始在更接近传感器的位置处理资料. 其他人则主张后端的资料融合. Mounier坦承, 业界对此的争辩不曾稍歇.
成长最快的传感器?
现在, 按照元件类别来解析传感器营收, 2017年CMOS成像营收高达134亿美元, 位居排行榜第一, 其次是RF, 雷达和指纹传感器.
但是, 如果你问2023年成长最快的传感器, 那么, 3D最受青睐. 针对光达(LiDAR)的高需求, Mounier看好3D传感器的CAGR将会达到40%.
MEMS风云榜
MEMS产品多样化, 并受到各细分市场的驱动. 其结果是, MEMS供应商的赢家和输家往往是风水轮流转.
目前, 博通的MEMS业务展现最强劲的成长幅度, 这可归功于RF MEMS市场成长.
博世在市场上排名第二, 依然是最稳健的MEMS业者之一. 据Mounier观察, 由于博世涵盖两种差异化的MEMS市场领域(消费者和汽车), 为避免损失而两方下注, 使得博世在确保稳定成长方面 '相当成功' .
相反地, 意法半导体的MEMS业务则 '面临挑战' , Mounier说, 这主要是因为苹果(Apple)是意法半导体的唯一大客户. 同时, 意法半导体一直难以在汽车和工业MEMS市场有所斩获.
楼氏电子(Knowles Electronics)的MEMS营收表现持平, 主要原因是MEMS麦克风市场竞争加剧. (Knowles Electronics)
德州仪器(Texas Instruments; TI)也一直在苦苦挣扎, 因为微镜是其唯一的MEMS产品. Mounier说, TI的成功取决于光达. 如果微镜可以成功地用于光达, TI的MEMS业务将发生重大改观.
MEMS代工厂有谁?
2017年, 受惠于惠普(HP)的喷墨列印业务, 意法半导体仍能执MEMS代工厂的牛耳.
当问及代工市场的显著变化时, Mounier列举了若干惊喜. 他提到加拿大公司Teledyne DALSA的强劲成长. Teledyne DALSA在一年内将销售额提高了1,000万美元, 在2017年达到了6,000万美元. 这家加拿大公司称自己是 '世界上最重要的纯粹MEMS代工厂之一' , 拥有跨多种元件类型生产的能力. 其产品包括用于电信的微镜, 用于游戏控制器的陀螺仪传感器, 用于微型医疗系统的微流体元件, 以及用于汽车的压力传感器和惯性传感器, 用于智慧手机的麦克风等.
瑞典公司Silex Microsystems则是另一家发展迅速的纯粹MEMS代工厂. 该公司将代工业务从2016年的4,100万美元扩大至2017年的5,000万美元.
然而, 对于Mounier而言, 最令人意外的是位于荷兰埃因霍芬(Eindhoven)的飞利浦创新服务公司(Philips Innovation Services). 脱胎于飞利浦研发(Philips R&D)而独立后, 该公司似乎吸引了许多不愿透露名称的客户. Philips Innovation Services致力于设计, 开发和提供客制MEMS元件和组装微型元件. 其MEMS代工厂号称有140名专家, 这家荷兰公司提供 'MEMS原型, MEMS制程开发和MEMS制造' .
MEMS的未来
发明新型MEMS技术并尝试不同材料的新创公司, 正积极推动MEMS朝向多样化的未来进展.
USound是一家热门的MEMS新创公司, 它 '进展十分迅速, 将在2019年推出MEMS微型扬声器' . 而压电麦克风公司Vesper, 最近则从包括亚马逊(Amazon)在内的投资方筹集了2,300万美元. Mounier说, 随着汽车产业对于光达的持续需求, RoboSense和Innoviz等光达公司也引起了诸多关注. Chirp Microsystems (主打3D感测技术)则在今年早些时候被TDK收入麾下. 他还谈到了 '为生物相容性医疗装置制造钛MEMS' 的法国初创公司——Mistic.
值得关注的MEMS新创公司在Yole协助下, 《EE Times》整理了17家值得关注的MEMS新创公司. Mounier并提醒说, 这份清单并非详尽无遗, 但让我们一窥MEMS发展走向的脉络.
全球17家最值得关注的MEMS新创公司