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台湾MEMS产业发展现状及未来趋势

迫于成本压力,外商可能对于亚洲代工的倚赖比重,以及中国大陆 MEMS势力渐抬头,恐造成MEMS制造重镇挪移至亚洲,均将是MEMS厂商持续高度关注的议题。
关键词: MEMS 传感器
时间:2011-08-22 20:11 来源:物联网在线 作者:物联网在线 点击:

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  导读:为与国外IDM分庭抗礼,国内政府、产业界正大力布局 CMOS MEMS技术,期望透过CMOS MEMS建构完整的产业链,同时避免踩到国外MEMS大厂的技术专利地雷,以分食MEMS市场大饼。目前台湾CMOS MEMS产业供应链已渐具规模,一旦顺利成形,势将对国外MEMS大厂造成不小冲击。


  日前,经济部业界科专通过四项以混合讯号(Mixed- signal)/微机电系统(MEMS)互补式金属氧化物半导体(CMOS)技术为主题的产业技术计划,联电、硅品精密、京元电子及联阳半导体将携手开发 CMOS MEMS的设计、制造、封装及测试平台,期能透过半导体业者上、中、下游的合作,与国外整合组件制造商(IDM)并驾齐驱。

  此外,由于MEMS技术向来掌握在欧美厂商手中,值此技术已臻成熟之际,再加上亚洲地区MEMS晶圆制程日渐成形,为求降低制造成本,欧美MEMS大厂商 已逐渐向国内台积电、联电等晶圆厂释出代工机会与技术,促成中国大陆与台湾MEMS厂商势力崛起,未来,国外MEMS大厂对于亚洲市场的布局,以及 MEMS制造重镇是否向亚太地区位移将备受瞩目。

  杀出外商重围台商力拚CMOS MEMS 不让欧、美业者专美于前,国内台积电、联电两大半导体龙头,以及其他MEMS厂商正戮力开发CMOS MEMS,期能透过芯片商上、中、下游的合作,媲美国外IDM,甚至造成MEMS大厂不小威胁。工研院南分院微系统科技中心副主任张平预期,未来CMOS MEMS势将与传统MEMS市场有所重迭。

  工研院南分院微系统科技中心副主任张平(图1)表示,晶圆厂投资费用庞大,国内中小企业无法负荷,因此往后CMOS MEMS势将由晶圆代工厂主导,凭借晶圆代工厂擅长的CMOS制程能力,把MEMS结构在CMOS制程上,一旦顺利成行,台湾CMOS MEMS产业可望朝向垂直整合分工模式发展,再加上台商制造与成本竞争力,将成为传统MEMS大厂不可小觑的新兴势力。

   由于MEMS市场竞争激烈,尽管看好CMOS MEMS后势潜力,多半属于中小型企业规模的台商仍不敢贸然投资晶圆厂,遂使CMOS MEMS产业资本日后将高度集中在晶圆代工厂。张平认为,CMOS MEMS技术挑战大,但可以克服,若台积电、联电CMOS MEMS制程可正式量产,相较于国外IDM,晶圆代工价格将更具竞争力,使得拥有成本优势的台商发展CMOS MEMS更加如虎添翼。此外,张平分析,台积电、联电的CMOS MEMS制程研发成功后,遂使台湾所有特定应用集成电路(ASIC)皆有机会与台积电、联电合作,做大市场大饼。

  值此MEMS技术已臻成熟之际,加上MEMS市场竞争者众,在僧多粥少之下,产业界咸认,将来MEMS市场将会由少数业者寡占,现阶段为求降低制造成本, 以巩固既有市场版图,欧、美MEMS大厂已逐渐向台湾释出代工订单,另值得关注的是,受惠于中国大陆政府大力扶植,中国大陆MEMS厂商势力正酝酿成形, 在MEMS制造重镇转移至亚洲已为大势所趋之下,未来欧、美MEMS大厂如何因应亚洲业者的兴起与其市场布局将备受瞩目。

  抢CMOS MEMS商机 硅创加速度计将上市

  CMOS MEMS因能整合多元化功能,故掀起市场热潮,国内不仅台积电、联电两大半导体龙头竞相投入研发,不少其他晶圆代工、MEMS厂商对此市场亦跃跃欲试,日 前,硅创电子证实已与台湾晶圆代工、封装、测试业者策略合作,预计于2011年推出首款CMOS MEMS加速度计

 硅创电子创新感测事业处处长翁焕翔指出,凭借IC设计基础,硅创电子花费1年左右时间开发出CMOS MEMS产品。
  硅创电子创新感测事业处处长翁焕翔(2)透露,硅创已与国内晶圆代工、封装及测试厂商结盟,计划于2011年发表首款CMOS MEMS产品--三轴加速度计,而因陀螺仪技术难度偏高,预定20122013年才会发布CMOS MEMS三轴陀螺仪。  

  相较于传统双芯片的MEMS方案,CMOS MEMS技术系将MEMS与特定应用集成电路(ASIC)整合在单一芯片,因此制造成本占上风,且具备整合多样性功能的优势,吸引台湾晶圆代工、MEMS业者趋之若鹜。  

  不过,翁焕翔强调,台湾芯片商凭借ASIC设计与制造成本优势,若台湾CMOS MEMS供应链顺利成形,将对于国外IDM构成不小的威胁,然尽管CMOS MEMS生产成本低,良率亦低,现为台商戮力克服的技术挑战。  

  瞄准CMOS MEMS后势潜力,台湾排名前十大IC设计公司的硅创电子,藉由过去IC设计的丰富经验,以及成本和通路竞争力,积极抢进CMOS MEMS市场。翁焕翔认为,未来CMOS MEMS产业将由晶圆代工厂主导,但即便CMOS MEMS发展成功,现阶段因传统成本较高的MEMS良率相对较高之下,CMOS MEMS和传统MEMS市场主流之争仍难分高下。  

  不仅硅创,为力抗国外MEMS麦克风大厂如楼氏(Knowles),继201010月发表CMOS MEMS麦克风后,着眼于模拟MEMS麦克风干扰多,遂使笔记本电脑、手机对于数字化MEMS需求殷,鑫创预计2011年第四季推出首款高整合数字 CMOS MEMS麦克风。  

  抗衡国外IDM鑫创高整合CMOS MEMS麦克风上市

  鑫创市场营销处协理林育川(3)分析,相较于传统驻极体电容式麦克风(ECM)CMOS MEMS兼具尺寸、成本等诸多优势,加上为避免模拟式MEMS讯号妨碍,因此数字式MEM鑫创市场营销处协理林育川表示,MEMS毛利率已大不如前,因此降低成本已为各厂商首要之务。S麦克风在笔记本电脑、平板装置、功能手机及智能型手机前景可期,鑫创计划于2011年底前推出首款整合模拟数字转换器(ADC)的数字式CMOS MEMS麦克风,与传统ECMMEMS竞逐市场商机。相对于手机,笔记本电脑对于讯号干扰要求较为严苛,致使笔记本电脑内建数字麦克风需求看涨,然随着 CMOS MEMS价格、质量改良,可望刺激手机需求攀升。  

 
  尽管MEMS麦克风价格已接近传统ECM,以及尺寸、可扩充性、耐热性、耐震度、耗电量和音质等方面,皆较ECM有着明显的优势,进而打开消费性电子市场 大门,然因ECM仍掌握绝大多数市占,成为鑫创积极抢攻的市场版图,林育川指出,CMOS MEMS麦克风成本上较MEMS麦克风、ECM低,体积比ECM更小,鑫创更规画于2011年推出厚度(t)1毫米的CMOS MEMS麦克风(4)。现阶段,该公司发布的CMOS MEMS麦克风体积为2.35毫米×1.65毫米×1.2(t)毫米,预计于20117月正式出货。此外,ECM过高温锡炉容易变质,须采用人工焊接至 印刷电路板(PCB),即便现已开发出可过锡炉的ECM,然良率、成本未达市场要求,市场接受度仍不高,相比之下,CMOS MEMS采用表面黏着技术(SMT),因此可减少成本、人工失误率。

4  看好CMOS MEMS前景,鑫创预计于2011年发表微型化CMOS MEMS麦克风。

  林育川透露,鑫创CMOS MEMS麦克风系由联电代工,透过制程技术微调,良率已达约80%,藉由规避楼氏MEMS麦克风专利,瞄准北美、中国大陆及台湾市场。  

  鑫创于2008年投入CMOS MEMS麦克风技术研发,短短3年产品已问世,林育川认为,初期囿于CMOS MEMS价格仍高,目前单价约30美分以下,消费性电子尚未成为CMOS MEMS主力应用领域之外,MEMS仍有众多新兴应用待开发,如助听器等医疗电子市场,鑫创已预定2011年底月产能将达一百万颗,至20122013 年月产能将可调高至千万颗,年产能上看一亿颗。  

  然而,值此台湾晶圆代工、封装、测试及半导体设计厂商如火如荼投入CMOS MEMS之际,亦有国内MEMS业者对于COMS MEMS发展抱持相反的看法,认为台商应抛开过去半导体产业垂直分工的思维去经营CMOS MEMS,否则将事倍功半。

  CMOS MEMS前景 台商不同调

  利顺精密科技不讳言,看待CMOS MEMS前景悲观,主要系投入的台商多半非MEMS供货商,再者,MEMS属于特殊制程技术,然台湾因在半导体产业夙负盛名下,遂试图藉由CMOS制程开发MEMS,以增加本业的营收,却难摆脱由半导体产业的角度去筹划CMOS MEMS事业。  

  至今,全球仅德州仪器(TI)与亚德诺(ADI)发展CMOS MEMS制程,分别耗费约2016年时间开发,不过,亚德诺先前已宣布放弃CMOS MEMS的投资计划,平添外界对于CMOS MEMS技术竞争力的诸多揣测。利顺精密科技认为,尽管CMOS MEMS产品问世,但目前台湾晶圆代工厂的MEMS良率仍不高,未来台湾发展的CMOS MEMS是否具备价格与性能优势仍是未知数。  

  此外,不同于半导体制程经由不断微缩,即可满足尺寸、效能要求,利顺精密科技强调,三轴与六轴MEMS传感器设计大相径庭,且三轴MEMS加速度计制造商 并不见得具备电子罗盘、陀螺仪或六轴以上传感器的开发能力,在台商大举进驻CMOS MEMS市场前,须认知MEMS和半导体产业特性的差异化。  

  另一方面,翁焕翔指出,事实上,国外大厂已掌握不少CMOS MEMS制程技术,台湾须先参考其他大厂的专利,以防止误触外商的专利范畴。不过,即便CMOS MEMS制程技术门坎高,但翁焕翔认为,台湾尚有力晶、世界先进、亚太优势、探微等七至八家晶圆代工厂,若CMOS MEMS顺利成形,将为台商利多消息。  

  继20103月推出三轴加速度计后,着眼于便携设备、手机内建的游戏功能如雨后春笋般冒出头,激励MEMS陀螺仪需求看涨,利顺精密已预定于2011 34月发表三轴陀螺仪(5),并于2011年第三季发布六轴陀螺仪。利顺精密科技指出,MEMS供货商正致力透过多轴传感器提高毛利率,以提高营 收,避免MEMS市场迈入成熟期后,毛利率下滑的隐忧。


5 继三轴加速度计后,利顺精密科技已计划推出三轴陀螺仪。

  此外,在MEMS市场竞争激烈之下,降低生产成本已成刻不容缓课题,利顺精密科技即藉由自行开发设备、提高制造良率及缩小芯片体积,以改变MEMS成本结构,达成缩减成本目标。

  值得关注的是,相对于台湾MEMS厂商孤军奋战,在中国大陆政府扶植之下,中国大陆MEMS业者正蓄势待发,将为台商不可忽视的潜在威胁。  

  国内MEMSCMOS MEMS厂商咸认,囿于技术层次,短期内,中国大陆MEMS业者对于台商不具影响力,尽管未来中国大陆MEMS供货商大打价格战,凭借台商的成本优势不见得居于弱势。反而是CMOS MEMS技术能否成功达成量产目标,扭转目前国外IDM大厂独大的态势,考验较大,加上迫于成本压力,外商可能对于亚洲代工的倚赖比重,以及中国大陆 MEMS势力渐抬头,恐造成MEMS制造重镇挪移至亚洲,均将是MEMS厂商持续高度关注的议题。

 

(责任编辑:zxh007)
 

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