誰想得到呢?
根據法國市場市調公司Yole Développement發布的MEMS最新報告, 去年, 博通的排名首次超過了MEMS產業中的所有常見對手, 這都要歸功於射頻(RF) MEMS的熱銷.
在與《EE Times》的電話採訪中, Yole的MEMS元件和技術資深分析師Eric Mounier解釋, 由於4G的複雜性迫使手機必須支援多頻段, 從而引發對於RF濾波器無與倫比的需求高峰. 隨之而來的是對於RF MEMS的市場需求暢旺. 他指出, 隨著業界轉向5G, 這種現象只會加劇.
Yole將RF MEMS (BAW濾波器)視為推動整個MEMS市場最強勁的引擎之一. Yole預測, 如果不包括RF, MEMS市場在2011-2023年間將年成長9%; 若再加上RF MEMS, 則整個MEMS市場的年複合成長率(CAGR)可望達到17.5%.
二十年前, MEMS在整個IC市場上可能被視為一種另類的利基應用. 現在則已大相徑庭. 2017年, MEMS, 感測器和致動器(actuator)佔全球晶片銷售額4,200億美元的11%. 而且, MEMS在整個半導體市場的佔有率還會更進一步增加. Mounier預測, 到2023年將增加到15%~ 20%.
移動(mobile)和汽車是進一步推動MEMS需求的兩個最大領域. Yole預測, 2023年的移動應用將為感測器和致動器創造530億美元的營收, 而汽車應用則有205億美元. MEMS的下一波趨勢將會是工業4.0 (46億美元), 醫療保健(23億美元)和語音處理(14億美元).
MEMS進化
回顧在1980和1990年代初期的MEMS, Mounier指出, 當時的MEMS完全與檢測機械運動, 壓力或衝擊的基本感測器脫離不了關係. 他說: '但那些感測器並不是很精確' .
進入21世紀, 用於MEMS的電子和材料改善後, 讓感測器足夠精確以測量物體. Mounier說, MEMS已可使用旋轉感測和可見光管理(DLP). 而在2000-2010年中期, 聲音和紅外線(IR)波長也被加進MEMS技術中.
簡言之, MEMS從實體感測器轉向光管理(如微鏡), 然後是紅外線感測(微輻射熱測量計). 麥克風以及語音, 也助長了MEMS的發展.
MEMS革命帶來了第一款超越人類感官的感測器. 據Mounier說, 如今, MEMS和感測器的發展以其於 '超音波, 遙感超譜(hyperspectral), RF和其它方面的感測能力, 已經遠遠超人類的能力. '
MEMS中最熱門的趨勢是感測器融合. 透過將多個感測器整合至一個封裝中, MEMS可以擷取 '全方位環境感知' , Mounier解釋說.
別忘了, 隨著感測器整合在一起, 用戶期望多感測器套件的軟體結合感官資料, 還能夠產生更高度度的智慧. 下一個裡程碑可說是感測器和人工智慧(AI)的 '伏爾甘' (Vulcan, 羅馬神話中的火與工匠之神, 其司掌的熔爐被視為神奇的源泉)心靈融合能力.
儘管感測器融合技術在汽車和智慧型手機中的應用已非常流行, 但該產業針對應該在哪裡進行融合仍然存在分歧. 一些公司開始在更接近感測器的位置處理資料. 其他人則主張後端的資料融合. Mounier坦承, 業界對此的爭辯不曾稍歇.
成長最快的感測器?
現在, 按照元件類別來解析感測器營收, 2017年CMOS成像營收高達134億美元, 位居排行榜第一, 其次是RF, 雷達和指紋感測器.
但是, 如果你問2023年成長最快的感測器, 那麼, 3D最受青睞. 針對光達(LiDAR)的高需求, Mounier看好3D感測器的CAGR將會達到40%.
MEMS風雲榜
MEMS產品多樣化, 並受到各細分市場的驅動. 其結果是, MEMS供應商的贏家和輸家往往是風水輪流轉.
目前, 博通的MEMS業務展現最強勁的成長幅度, 這可歸功於RF MEMS市場成長.
博世在市場上排名第二, 依然是最穩健的MEMS業者之一. 據Mounier觀察, 由於博世涵蓋兩種差異化的MEMS市場領域(消費者和汽車), 為避免損失而兩方下注, 使得博世在確保穩定成長方面 '相當成功' .
相反地, 意法半導體的MEMS業務則 '面臨挑戰' , Mounier說, 這主要是因為蘋果(Apple)是意法半導體的唯一大客戶. 同時, 意法半導體一直難以在汽車和工業MEMS市場有所斬獲.
樓氏電子(Knowles Electronics)的MEMS營收表現持平, 主要原因是MEMS麥克風市場競爭加劇. (Knowles Electronics)
德州儀器(Texas Instruments; TI)也一直在苦苦掙紮, 因為微鏡是其唯一的MEMS產品. Mounier說, TI的成功取決於光達. 如果微鏡可以成功地用於光達, TI的MEMS業務將發生重大改觀.
MEMS代工廠有誰?
2017年, 受惠於惠普(HP)的噴墨列印業務, 意法半導體仍能執MEMS代工廠的牛耳.
當問及代工市場的顯著變化時, Mounier列舉了若干驚喜. 他提到加拿大公司Teledyne DALSA的強勁成長. Teledyne DALSA在一年內將銷售額提高了1,000萬美元, 在2017年達到了6,000萬美元. 這家加拿大公司稱自己是 '世界上最重要的純粹MEMS代工廠之一' , 擁有跨多種元件類型生產的能力. 其產品包括用於電信的微鏡, 用於遊戲控制器的陀螺儀感測器, 用於微型醫療系統的微流體元件, 以及用於汽車的壓力感測器和慣性感測器, 用於智慧手機的麥克風等.
瑞典公司Silex Microsystems則是另一家發展迅速的純粹MEMS代工廠. 該公司將代工業務從2016年的4,100萬美元擴大至2017年的5,000萬美元.
然而, 對於Mounier而言, 最令人意外的是位於荷蘭埃因霍芬(Eindhoven)的飛利浦創新服務公司(Philips Innovation Services). 脫胎于飛利浦研發(Philips R&D)而獨立後, 該公司似乎吸引了許多不願透露名稱的客戶. Philips Innovation Services致力於設計, 開發和提供客制MEMS元件和組裝微型元件. 其MEMS代工廠號稱有140名專家, 這家荷蘭公司提供 'MEMS原型, MEMS製程開發和MEMS製造' .
MEMS的未來
發明新型MEMS技術並嘗試不同材料的新創公司, 正積極推動MEMS朝向多樣化的未來進展.
USound是一家熱門的MEMS新創公司, 它 '進展十分迅速, 將在2019年推出MEMS微型揚聲器' . 而壓電麥克風公司Vesper, 最近則從包括亞馬遜(Amazon)在內的投資方籌集了2,300萬美元. Mounier說, 隨著汽車產業對於光達的持續需求, RoboSense和Innoviz等光達公司也引起了諸多關注. Chirp Microsystems (主打3D感測技術)則在今年早些時候被TDK收入麾下. 他還談到了 '為生物相容性醫療裝置製造鈦MEMS' 的法國初創公司——Mistic.
值得關注的MEMS新創公司在Yole協助下, 《EE Times》整理了17家值得關注的MEMS新創公司. Mounier並提醒說, 這份清單並非詳盡無遺, 但讓我們一窺MEMS發展走向的脈絡.
全球17家最值得關注的MEMS新創公司