多傳感器集成是趨勢 MEMS制造工藝是挑戰(zhàn)

　　多傳感器集成化在現(xiàn)階段對于MEMS制造工藝依然是不小的挑戰(zhàn)。近年來以陀螺儀、加速度計、壓力傳感器為代表的MEMS器件得到了快速發(fā)展，隨著生活應用的不斷豐富與提高，也需要更多的傳感感測功能，多集成度的MEMS器件逐漸受到青睞，眾多廠商推出六軸/九軸/十軸的MEMS器件。究竟在未來多集成度MEMS器件和單純MEMS器件哪個會是主流呢?

　　MCU+Sensor組合VS單純MEMS傳感器模塊

　　智能手機與平板是驅(qū)動今年增長的關(guān)鍵力量，這些產(chǎn)品中很多已經(jīng)具有3軸加速計、3軸陀螺儀、麥克風、立體聲波濾波器等標準MEMS器件。至于MCU+Sensor組合和單純的MEMS傳感器模塊今后哪種會成為主流?ST大中華區(qū)暨南亞區(qū)微電機系統(tǒng)及傳感器高級市場部經(jīng)理吳衛(wèi)東在采訪中曾評價稱，盡管ST已經(jīng)推出能夠檢測9個自由度并內(nèi)置32位處理器的INEMO-M1智能多傳感器模塊，技術(shù)上不存在任何問題。但對此話題不可一概而論，ST將奉行兩者并行的策略。

　　“首先，只有真正商用化的量產(chǎn)方案才有實際意義。”吳衛(wèi)東說，“更重要的是，不同應用市場對MCU的需求不同，在為客戶開發(fā)帶來便利性的同時有可能是以犧牲靈活性為代價的，所以集成并非絕對的好，需要針對應用具體分析;其次，消費類市場對成本極為敏感，模塊化方案的性價比是否就一定優(yōu)于單個器件，也需要仔細斟酌。”

　　盡管業(yè)界不斷熱炒9軸、12軸MEMS傳感器概念，但仍有部分人士認為今后一兩年內(nèi)，市場上的主流方案仍會以3+3的6軸方案為主。目前看到的市場趨勢確實以9軸方案為主，包括以加速度、陀螺儀、地磁計為代表的運動傳感器，和以濕度、溫度、壓力為代表的環(huán)境檢測傳感器。2013年，加速度計市場仍將保持提升態(tài)勢，陀螺儀附帶率將由2012年的10%升至30%，地磁計附帶率將上升至70%;環(huán)境傳感器方面，濕度傳感器將首次入住手機參考設計中。

　　吳衛(wèi)東特別提到了MEMS領域最成功的產(chǎn)品之一：MEMS麥克風。據(jù)IHSiSuppli的MEMS市場簡報，風頭強勁的蘋果iPhone把MEMS麥克風市場推到了新的高度，幫助其出貨量在短短三年內(nèi)就劇增了將近四倍。2012年MEMS麥克風出貨量估計達到20.6億個，是2009年出貨量4.329億的4.8倍。

　　這點并不難理解。因為每部智能手機可能只需要一個加速計、羅盤和陀螺儀，但通常會需要兩個或更多的MEMS麥克風以獲得額外好處，比如加強支持噪聲抑制以及視頻的高清錄音。另一方面，不同于加速計，MEMS麥克風價格一直保持堅挺，據(jù)稱這主要是因為蘋果等公司不是只看重價格。例如，為了獲得高性能MEMS麥克風，蘋果支付的價格是競爭對手的三到四倍，從而幫助穩(wěn)定了整體MEMS麥克風的價格。

　　吳衛(wèi)東稱，ST的MEMS麥克風已經(jīng)有幾千萬顆的市場銷售量。除了采用新的堆疊和封裝方式外，他們還使用了音頻主動降噪技術(shù)STANCO，能夠保證產(chǎn)品頂部端口和底部端口的SNR無差異，并且把AOP從120dbs提高到140dbs，從而具有更寬的音域。

　　此外，下一代手機和平板電腦，以及可變形超級本等所擁有的手勢識別、觸摸、室內(nèi)導航等功能，也正推動著MEMS傳感器的大發(fā)展。例如，目前在筆記本電腦中的運動傳感器只有加速度計一種，用于防止筆記本電腦跌落時SSD硬盤受損。而隨著可變形超級本的出現(xiàn)，陀螺儀和地磁感應器也將被引入其中，用于實現(xiàn)室內(nèi)導航與增強實現(xiàn)功能。

　　除了消費和手機應用，很多技術(shù)和商業(yè)專家也認為無線傳感器網(wǎng)絡、打印機、投影機、復印機、汽車和其他高附加價值的工業(yè)、醫(yī)療、有線通訊、航天、國防等，將是MEMS傳感器的下一次商業(yè)機會。例如，ST已經(jīng)開發(fā)出的可以安裝在一次性敷貼內(nèi)的微型胰島素注射泵和5節(jié)點無線壓力傳感器網(wǎng)絡組成的胎壓監(jiān)測系統(tǒng);或是能夠24小時檢測和觀察眼壓變化的智能隱形眼鏡，用以幫助專家提前發(fā)現(xiàn)并進行青光眼的治療。

　　如何獲得成功?

　　要想在消費電子市場取得成功，廠商就必須通過規(guī)模經(jīng)濟取勝，并且能夠提供廣泛的解決方案。ST稱，他們是市場上唯一能夠為客戶的應用設計提供傳感器整體解決方案的廠商，產(chǎn)品包括加速度計、陀螺儀、羅盤、壓力傳感器、麥克風、接近檢測傳感器、觸控傳感器等。而競爭對手專注較小的產(chǎn)品組合，當他們進行集成功能時，需要完全依賴外部廠商為其提供其它的傳感器。目前，STMEMS傳感器的產(chǎn)能已達400萬顆/天，且是世界上第一家制造基于8英寸晶圓工藝MEMS器件制造商。

　　不過，多傳感器集成化在現(xiàn)階段對于MEMS制造工藝依然是不小的挑戰(zhàn)。這是因為集成模塊的制作工藝更難，生產(chǎn)良率也會顯著下降，只有充分掌握其中每一門技術(shù)，才能保證器件的性能穩(wěn)定性。ST目前已經(jīng)能夠?qū)⒐柰准夹g(shù)(TSV)應用于大批量MEMS生產(chǎn)中，這對在智能傳感器和多軸慣性模塊中實現(xiàn)高性能3D芯片集成來說，是具有里程碑性質(zhì)的事件。