传统半导体厂商对M E M S 的思考（转）
2010-03-17 19:14:20 阅读10 评论0 字号：大中小
最近几年来M E M S 技术在国内外得到了迅猛的发展，MEMS 产品已经有了开拓性的应用，MEMS 产业链将会迅速崛起，预计2007 年，全球MEMS 元器件销售总额将突破70 亿美元。MEMS 将是半导体产业的后起之秀目前，世界上生产MEMS 的20 强公司中多数是从事集成电路的厂商，它们把MEMS 当成是集成电路发展的一个分支。仅管MEMS 的耗硅量不大，但其销售额非常惊人，利润远高于一般的集成电路。大多数MEMS 产品全面商品化的时间将在最近5 年之内，因此可以说M E M S 是一个新兴的工业，现在正趋于黄金发展时期。
我国在MEMS 压力传感器、加速度计、惯性传感器、温度传感器、流量传感器、热对流式多轴加速度传感器、打印机上的喷墨头传感器和手机上的M E M S 麦克风等产品方面，从理论研究、产品设计到批量生产技术都已有所突破，日趋成熟。
在消费电子产品带动下，基于MEMS 的麦克风和扬声器市场日渐火爆。2006 年，全球麦克风市场的总销售量为25 亿只，MEMS产品占据了8% 的市场份额；到2008 年，预计在3 0 亿只麦克风市场中，MEMS 产品将占据15% 的份额，其复合增长率高达240%。 汽车电子对M E M S 的需求量也在不断增加，如安全气囊需要的加速度传感器、汽车刹车系统压力传感器、发动机进气歧管压力传感器、悬挂系统双歧路压力传感器、汽车胎压监视系统 (TPMS)等均已普遍采用。汽车生产厂商选用国产化产品的比率不断增加，促进了国内MEMS 产品的开发和相关生产行业的发展。汽车电子将是M E M S 系列产品切入的{zj0}机会。同样， 消费电子产品的量大面广， 对M E M S 的需求量更加巨大，手机、笔记本电脑、数码相机、数码摄像机、胎压计、血压计、洗衣机、电冰箱、微波炉、热水器等都需要各种低成本的MEMS 产品。而工业电子领域的数字压力表、数字流量表、工业配料称重等仪器仪表也正在扩大使用基于M E M S 的压力、加速度等传感器产品。
传统半导体厂商转产M E M S传统半导体厂商增加M E M S 和太阳能硅片的生产是未来做大、做好、做强的革命性选择，产品多样化和应变能力的增强是保证企业成功的有力措施。
目前，传统半导体厂商的 4 寸、5 寸生产线正面临淘汰，即使用来生产LDO 也只有非常低的利润，如果能将其中一部分转向生产MEMS 则可获得较高的利润。4 寸线上的每一个圆晶片可生产合格的M E M S 压力传感器裸片5000 个~6000 个，每个裸片出售后可获得7 倍~10 倍于成本的毛利润。转产MEMS 时对工艺的改动不大，需要新增的辅助设备也不多，具有 投资少、效益高的特点。当然新的工艺需要学习、熟练和磨合，转产需要时间，不会一蹴而就。将MEMS 与传统芯片集成、 封装在 一起是集成电路技术发展的新趋势，也是传统芯片厂商的新机遇。比如，GE 的NPX2 TPMS传感器集成了NovaSensor 的压力/ 加速度裸片 和飞利浦的 MCU PCH7970，英飞凌的SP30 TPMS 传感器则集成了SensoNor 的压力/ 加速度裸片和飞利浦的 MCU PCH7970。将MEMS 和ASIC 封装在一个芯片内如今已成为一种成熟的技术。车用M E M S 压力传感器芯片市场全球M E M S 芯片行业目前呈专业垄断的现状，据国外资料分析，其中车用压力传感器芯片市场被GE NovaSensor 占据了41%以上。2002~2008 年全球及中国车用MEMS压力传感器芯片的需求量呈线性增长趋势。国内M E M S 芯片供应商主要有上海微系统所、沈阳仪表所、电子部13 研究所、北京微电子所等，目前形成生产化的主要是MEMS压力传感器芯片。
M E M S 压力传感器的典型产品，如NovaSensor 公司的P592，它是用MEMS 技术在硅片上刻融一个硅杯形成压力腔，再在杯底制作一个以电阻应变计为4 个桥臂的惠斯顿电桥。M E M S 与传统芯片的异同与传统芯片行业注重二维静止的电路设计不同，MEMS 是以理论力学为基础，结合电路和微机械原理设计的三维动态产品。对于在微米尺度进行的机械设计会更多地依靠经验和实践。其设计开发工具也与传统芯片有所不 同。
在加工时，除使用大量传统芯片工艺外，MEMS 的生产还需要一些特殊工艺，如双面刻蚀，双面光刻等，较传统芯片工艺简单，光刻步骤少，但具有一些非标准的特殊工艺。同时，MEMS 的工艺参数、生产工艺过程还需按不同的产品要求进行调整。另外，MEMS 的某些特殊工艺可能会污染现有的传统芯片生产线，因此需要注意环保。由于需要产品设计、工艺设计和生产三方面的密切配合，因此，对厂商来说，IDM的模式 要优于无厂设计公司+ 晶圆厂的模式。
MEMS 压力传感器的设计、生产和销售链MEMS 产品定义/ 设计传统半导体厂商对MEMS 产品的定义/设计可以有三个途径：一是与已有MEMS 压力传感器芯片等版图的公司合作，以尽快进入生产；二是向有关IDH 购买设计方案和版图，缩短自已的开发周期；三是聘请MEMS设计专家，培养自已的人材，建立自己的设计队伍.MEMS 生产工艺设计.
目前4 寸线的大多数工艺可为MEMS 生产所用，只是缺少双面光刻、湿法腐蚀和键合这三项M E M S 的特有工艺。M E M S 裸片的生产,目前的4 寸线缺少一些MEMS 生产的专用设备，主要为双面光刻机、湿法腐蚀台、键合机、压力检测设备等。另外，与传统芯片产品共用4 寸生产线，一些特殊工艺存在污染生产线的可能。
M E M S 产品的销售厂商应开拓汽车电子、消费电子领域的销售经验和渠道。目前汽车电子对MEMS 产品的需要量激增，如上海捷伸电子科技公司的年需求量约为200 万个。
我国在MEMS 压力传感器、加速度计、惯性传感器、温度传感器、流量传感器、热对流式多轴加速度传感器、打印机上的喷墨头传感器和手机上的M E M S 麦克风等产品方面，从理论研究、产品设计到批量生产技术都已有所突破，日趋成熟。
在消费电子产品带动下，基于MEMS 的麦克风和扬声器市场日渐火爆。2006 年，全球麦克风市场的总销售量为25 亿只，MEMS产品占据了8% 的市场份额；到2008 年，预计在3 0 亿只麦克风市场中，MEMS 产品将占据15% 的份额，其复合增长率高达240%。 汽车电子对M E M S 的需求量也在不断增加，如安全气囊需要的加速度传感器、汽车刹车系统压力传感器、发动机进气歧管压力传感器、悬挂系统双歧路压力传感器、汽车胎压监视系统 (TPMS)等均已普遍采用。汽车生产厂商选用国产化产品的比率不断增加，促进了国内MEMS 产品的开发和相关生产行业的发展。汽车电子将是M E M S 系列产品切入的{zj0}机会。同样， 消费电子产品的量大面广， 对M E M S 的需求量更加巨大，手机、笔记本电脑、数码相机、数码摄像机、胎压计、血压计、洗衣机、电冰箱、微波炉、热水器等都需要各种低成本的MEMS 产品。而工业电子领域的数字压力表、数字流量表、工业配料称重等仪器仪表也正在扩大使用基于M E M S 的压力、加速度等传感器产品。
传统半导体厂商转产M E M S传统半导体厂商增加M E M S 和太阳能硅片的生产是未来做大、做好、做强的革命性选择，产品多样化和应变能力的增强是保证企业成功的有力措施。
目前，传统半导体厂商的 4 寸、5 寸生产线正面临淘汰，即使用来生产LDO 也只有非常低的利润，如果能将其中一部分转向生产MEMS 则可获得较高的利润。4 寸线上的每一个圆晶片可生产合格的M E M S 压力传感器裸片5000 个~6000 个，每个裸片出售后可获得7 倍~10 倍于成本的毛利润。转产MEMS 时对工艺的改动不大，需要新增的辅助设备也不多，具有 投资少、效益高的特点。当然新的工艺需要学习、熟练和磨合，转产需要时间，不会一蹴而就。将MEMS 与传统芯片集成、 封装在 一起是集成电路技术发展的新趋势，也是传统芯片厂商的新机遇。比如，GE 的NPX2 TPMS传感器集成了NovaSensor 的压力/ 加速度裸片 和飞利浦的 MCU PCH7970，英飞凌的SP30 TPMS 传感器则集成了SensoNor 的压力/ 加速度裸片和飞利浦的 MCU PCH7970。将MEMS 和ASIC 封装在一个芯片内如今已成为一种成熟的技术。车用M E M S 压力传感器芯片市场全球M E M S 芯片行业目前呈专业垄断的现状，据国外资料分析，其中车用压力传感器芯片市场被GE NovaSensor 占据了41%以上。2002~2008 年全球及中国车用MEMS压力传感器芯片的需求量呈线性增长趋势。国内M E M S 芯片供应商主要有上海微系统所、沈阳仪表所、电子部13 研究所、北京微电子所等，目前形成生产化的主要是MEMS压力传感器芯片。
M E M S 压力传感器的典型产品，如NovaSensor 公司的P592，它是用MEMS 技术在硅片上刻融一个硅杯形成压力腔，再在杯底制作一个以电阻应变计为4 个桥臂的惠斯顿电桥。M E M S 与传统芯片的异同与传统芯片行业注重二维静止的电路设计不同，MEMS 是以理论力学为基础，结合电路和微机械原理设计的三维动态产品。对于在微米尺度进行的机械设计会更多地依靠经验和实践。其设计开发工具也与传统芯片有所不 同。
在加工时，除使用大量传统芯片工艺外，MEMS 的生产还需要一些特殊工艺，如双面刻蚀，双面光刻等，较传统芯片工艺简单，光刻步骤少，但具有一些非标准的特殊工艺。同时，MEMS 的工艺参数、生产工艺过程还需按不同的产品要求进行调整。另外，MEMS 的某些特殊工艺可能会污染现有的传统芯片生产线，因此需要注意环保。由于需要产品设计、工艺设计和生产三方面的密切配合，因此，对厂商来说，IDM的模式 要优于无厂设计公司+ 晶圆厂的模式。
MEMS 压力传感器的设计、生产和销售链MEMS 产品定义/ 设计传统半导体厂商对MEMS 产品的定义/设计可以有三个途径：一是与已有MEMS 压力传感器芯片等版图的公司合作，以尽快进入生产；二是向有关IDH 购买设计方案和版图，缩短自已的开发周期；三是聘请MEMS设计专家，培养自已的人材，建立自己的设计队伍.MEMS 生产工艺设计.
目前4 寸线的大多数工艺可为MEMS 生产所用，只是缺少双面光刻、湿法腐蚀和键合这三项M E M S 的特有工艺。M E M S 裸片的生产,目前的4 寸线缺少一些MEMS 生产的专用设备，主要为双面光刻机、湿法腐蚀台、键合机、压力检测设备等。另外，与传统芯片产品共用4 寸生产线，一些特殊工艺存在污染生产线的可能。
M E M S 产品的销售厂商应开拓汽车电子、消费电子领域的销售经验和渠道。目前汽车电子对MEMS 产品的需要量激增，如上海捷伸电子科技公司的年需求量约为200 万个。
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