2018年全球MEMS風云錄

　　無論是博世(Robert Bosch)還是意法半導體(STMicroelectronics;ST)，都沒能在2017年全球MEMS市場排名中拔得頭籌。今天，世界上最大的的全球微機電系統(MEMS)供應商是——博通(Broadcom)!

　　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，這都要歸功于射頻(RF) MEMS的熱銷。

　　全球主要的MEMS業者表現強勁成長(來源：Yole Développement)

　　在與《EE Times》的電話采訪中，Yole的MEMS元件和技術資深分析師Eric Mounier解釋，由于4G的復雜性迫使手機必須支援多頻段，從而引發對于RF濾波器無與倫比的需求高峰。隨之而來的是對于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市場的年復合成長率(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、傳感器和致動器(actuator)占全球芯片銷售額4,200億美元的11%。而且，MEMS在整個半導體市場的占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年的移動應用將為傳感器和致動器創造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、壓力或沖擊的基本傳感器脫離不了關系。他說：“但那些傳感器并不是很精確”。

　　進入21世紀，用于MEMS的電子和材料改善后，讓傳感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從實體傳感器轉向光管理(如微鏡)、然后是紅外線感測(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傳感器。據Mounier說，如今，MEMS和傳感器的發展以其于“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中最熱門的趨勢是傳感器融合。透過將多個傳感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，隨著傳感器整合在一起，用戶期望多傳感器套件的軟體結合感官資料，還能夠產生更高度度的智慧。下一個里程碑可說是傳感器和人工智慧(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。

　　盡管傳感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里進行融合仍然存在分歧。一些公司開始在更接近傳感器的位置處理資料。其他人則主張后端的資料融合。Mounier坦承，業界對此的爭辯不曾稍歇。

　　成長最快的傳感器?

　　現在，按照元件類別來解析傳感器營收，2017年CMOS成像營收高達134億美元，位居排行榜第一，其次是RF、雷達和指紋傳感器。

　　但是，如果你問2023年成長最快的傳感器，那么，3D最受青睞。針對光達(LiDAR)的高需求，Mounier看好3D傳感器的CAGR將會達到40%。

　　MEMS風云榜

　　MEMS產品多樣化，并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，這可歸功于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，由于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)也一直在苦苦掙扎，因為微鏡是其唯一的MEMS產品。Mounier說，TI的成功取決于光達。如果微鏡可以成功地用于光達，TI的MEMS業務將發生重大改觀。

　　MEMS代工廠有誰?

　　2017年，受惠于惠普(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。其產品包括用于電信的微鏡、用于游戲控制器的陀螺儀傳感器、用于微型醫療系統的微流體元件，以及用于汽車的壓力傳感器和慣性傳感器、用于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，對于Mounier而言，最令人意外的是位于荷蘭埃因霍芬(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)而獨立后，該公司似乎吸引了許多不愿透露名稱的客戶。Philips Innovation Services致力于設計、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制程開發和MEMS制造”。

　　MEMS的未來

　　發明新型MEMS技術并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，隨著汽車產業對于光達的持續需求，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制造鈦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并提醒說，這份清單并非詳盡無遺，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(制表：《電子工程專輯》)