據預測，2007年全球MEMS(微機電系統(tǒng))市場的銷售額將達到190億美元，2009年市場規(guī)模將增至260億美元。2006年，全球MEMS市場繼續(xù)保持增長，各主要市場都已經接受MEMS技術和產品，其中應用于通信產業(yè)的產品的復合年增長率超過60%。然而，與IC產業(yè)不同的是，由于應用面極廣且定制化程度較高導致難以采用標準工藝，在MEMS產業(yè)的發(fā)展過程中，產品的封裝成為阻礙產業(yè)發(fā)展的一大瓶頸，MEMS市場也呈現出諸侯割據、各霸一方的產業(yè)格局。未來隨著MEMS產業(yè)與IC產業(yè)融合的加速，標準工藝的出現可能給MEMS產業(yè)帶來更大的發(fā)展機遇。

　　價格下降促進應用增加

　　硅微型傳聲器應用于手機中，加速度計和陀螺儀被增加到全球定位系統(tǒng)以及手提電腦和手機的振動檢測器中，上述應用由于MEMS產品的高成本一度令人望而卻步。而如今，由于技術進步和產品應用領域擴展帶來的成本下降已經使上述夢想變成了現實。

　　意法半導體公司(ST)MEMS市場工程師Brown Huang在接受《中國電子報》記者采訪時打了個形象的比喻，他說：“原來的MEMS產品像珠寶一樣珍貴?！辈贿^，生產工藝的提升使得產品良率有很大提升，現在MEMS產品的價格已經下降了很多。這一點對于對價格極為敏感的消費電子市場非常重要。Gartner公司分析師Jim Walker表示，MEMS的未來將會由消費類需求推動。目前，全球硅麥克風市場保持80%的復合年增長率，去年已經占據全球手機麥克風市場20%的份額，MEMS業(yè)界專家李剛博士在接受《中國電子報》記者采訪時更是預測，未來5年內這一份額將迅速提升至70%-80%。

　　硅麥克風代替?zhèn)鹘y(tǒng)麥克風、硅振蕩器代替石英振蕩器以及三軸加速度計的應用成為最近幾年MEMS市場幾個顯著的進展。李剛博士認為未來微型燃料電池可能成為MEMS最有潛力的應用產品市場。目前就各細分市場而言，IT領域是MEMS產品應用最多的領域，噴墨打印頭是最大的細分市場。汽車市場的應用也比較成熟，在壓力傳感器、加速度計、安全氣囊、ESP和側面防撞等領域有很多應用，將來陀螺儀和GPS輔助慣性導航也將成為MEMS大顯身手的領域。在消費類市場，三軸加速度計已經被用于任天堂的游戲機和多家企業(yè)的筆記本硬盤保護。

　　在國內市場，成熟的MEMS應用產品主要是壓力傳感器和加速度計。而在IT市場，加速度計和陀螺儀都是目前清晰可見的不斷增長的應用市場。MEMS專家、清華大學葉雄英教授在接受《中國電子報》記者采訪時認為，雖然產品成熟周期比較長，但是生物領域將是未來MEMS產品應用的亮點，而MEMS能不能在RF標簽市場有所作為也非常值得關注。

　　葉雄英教授和李剛博士不約而同地認為，MEMS市場的快速發(fā)展是技術本身成熟和成本下降雙重作用的結果。Walker表示，汽車應用將更多地采用像無線胎壓傳感器這樣的基于MEMS的傳感器，但在未來幾年增長最快的MEMS領域將是消費類器件。據預測，2009年MEMS產品在消費類市場的應用占MEMS總應用市場的比例將從2004年的6%增長到24%。能夠在對價格極為敏感的消費類市場得到迅速應用在很大程度上要歸功于MEMS產品價格的迅速下降。

　　就技術本身而言，MEMS技術也取得了一定進展。飛思卡爾半導體汽車和標準產品部下屬的傳感器部副總裁兼總經理Demetre Kondylis在接受《中國電子報》記者采訪時表示，HARMEMS(高深寬比微電機系統(tǒng))技術包含了最近幾年取得的一些令人興奮的技術進步成果。飛思卡爾正在采用HARMEMS技術開發(fā)具有超阻尼變頻器的慣性傳感器。這種傳感器非常適合用于側衛(wèi)星應用和主要氣囊電子控制單元(ECU)。HARMEMS設計提供超阻尼機械響應，使設備可免受任何高頻震動的影響。為了實現進一步集成，飛思卡爾還在QFN 6mm×6mm封裝中開發(fā)了Z軸慣性衛(wèi)星解決方案。

　　封裝成最大難點

　　MEMS產品早期的封裝技術大多數是借用半導體IC領域中現成的封裝工藝，不過，由于各類產品的使用范圍和應用環(huán)境的差異，其封裝也沒有統(tǒng)一的形式，應根據具體的使用情況選擇適當的封裝形式。同時，在MEMS產品的制造過程中，封裝只能單個進行而不能大批量同時進行。葉雄英教授估計，封裝在MEMS產品總費用中占據70%-80%的比例，封裝技術已成為MEMS生產中的瓶頸。她說：“由于標準工藝做不了，通常MEMS產品的量又比較小，代工廠就不愿意進行MEMS產品的封裝和測試，就連國內MEMS行業(yè)的領軍企業(yè)美新的一部分相關工作也要到美國完成。測試和封裝很難外包，大部分要自己完成?！?

　　雖然集成可以降低MEMS產品的價格并實現小型化，但是在技術實現上還是有難度。李剛博士認為，其中最難的是封裝，其占總成本的很大部分。由于工藝都是非標準的工藝，雖然大多采用表面硅工藝和體硅工藝，但是實現的方法五花八門。因此，MEMS產品很難用CMOS工藝來實現，當然不排除與CMOS工藝的集成。

　　具體而言，MEMS產品的封裝與傳統(tǒng)IC封裝不兼容，例如劃片等都不兼容，零級封裝到圓片級封裝大都要企業(yè)自己完成。后端的測試也不是簡單的電學測試，例如加速度計需要進行物理測試。

　　傳統(tǒng)的MEMS封裝主要有金屬封裝、陶瓷封裝和塑料封裝三種形式。最近幾年，MEMS封裝技術取得了很大進展，出現了眾多的MEMS封裝技術，大多數研究都集中在特殊應用的不同封裝工藝，但又開發(fā)了一些較通用、較完善的封裝設計，通常可將其分為3個封裝層次：芯片級封裝、圓片級封裝、系統(tǒng)級封裝。

　　由于IC制造技術的發(fā)展，采用與標準的IC制造技術相兼容的MEMS結構將越來越多，同時，隨著CMOS技術的不斷成熟，使得將預放和A/D等信號調理電路和微傳感器集成在一個芯片中成為可能，從而形成真正的SoC。德國Fraunhofer IZM提出了模塊式MEMS(MOMEMS)的概念，MOMEMS使用標準化的外部接口，MEMS器件能夠使用統(tǒng)一的、標準化的封裝批量生產，將降低成本并縮短MEMS產品進入市場的時間，模塊式MEMS封裝設計的思路也許將是MEMS封裝的一個重要突破口。

　　標準工藝將帶來大發(fā)展

　　雖然MEMS產品的總體市場很大，但是由于產品的應用領域極其廣泛以及工藝的不統(tǒng)一，各個細分市場的規(guī)模很小，每家公司即使占據1到2個產品線的領先地位，一般最多只能做到幾億美元的規(guī)模。例如，TI占據DLP市場，惠普占據打印機噴墨頭市場，安華高科技占據濾波器市場，ADI、ST、飛思卡爾和美新占據加速度計市場，樓氏占據麥克風市場，這些企業(yè)在單個市場占據很大的市場份額。

　　根據Yole Développement公司的報告，2006年全球銷售排行第一的MEMS制造商是德州儀器，其MEMS產品銷售額僅僅8.83億美元。不過，隨著MEMS標準工藝的出現，MEMS市場將會迎來更大的發(fā)展，產業(yè)聚集度可能會有所提高。

　　幾年前，霍尼韋爾公司研究員兼MEMS工業(yè)集團的執(zhí)行理事Cleopatra Cabuz說：“技術上的各自為政成為一種無法抗拒的趨勢，也造成了MEMS業(yè)界難于建立一種標準化工藝技術的局面?！辈贿^，由于MEMS技術與IC技術的結合將會越來越緊密，正如葉雄英教授所言，國內外正致力于用標準工藝開發(fā)更多的產品，一些業(yè)界領袖公司還開發(fā)出了可完全用標準CMOS技術生產的MEMS產品。

　　例如，飛思卡爾公司自1996年以來一直采用CMOS工藝生產加速度計，并已經開發(fā)出新的CMOS壓力傳感器產品線。Demetre Kondylis表示，飛思卡爾利用分技術區(qū)開發(fā)慣性和壓力傳感器，進而實現更大的設計靈活性并最大限度地提高產品性能。飛思卡爾的多芯片(變頻器+ASIC)方法可實現封裝內集成并采用更小巧的組件，所使用的一些方法都是CMOS和MEMS技術的結合。

　　Akustica公司認為MEMS可以在一般的半導體代工廠中用標準CMOS工藝技術制造，公司首席執(zhí)行官兼共同創(chuàng)始人Jim Rock透露公司現在擁有很多利用CMOS工藝制造MEMS產品的專利，公司的技術與半導體制造過程完全無關，任何人都可以向公司提交設計方案，由公司來完成器件的生產。Akustica利用CMOS制造設施和MEMS代工廠生產出了基于MEMS的麥克風芯片，該公司使用X-Fab半導體公司的工廠生產0.6微米CMOS晶片。

　　相關鏈接

　　全球主流MEMS廠商一覽

　　美國：德州儀器公司(TI)、模擬器件公司(ADI)、飛思卡爾半導體公司(Freescale)、Kionix公司、Akustica公司、Knowles Acoustics公司、SiTime公司、惠普公司、IMT公司、Silicon Microstructures公司(SMI)、GE Infrastructure Sensing公司;

　　歐洲：Robert Bosch公司、意法半導體公司(ST)、VTI科技公司、聲揚公司(Sonion MEMS A/S)、Measurement Specialties公司(MSI)、Colibrys公司、Memscap公司、Tronic’s Microsystems公司;

　　日本：豐田電裝DENSO公司、歐姆龍公司(Omron)、Matsushita公司、OKI公司。

　　記者觀點

　　消費電子及特種應用是我國MEMS突破口

　　我們一方面欣喜于MEMS產品在中國市場的快速應用，另一方面當被問及中國的MEMS產品制造現狀時，葉雄英教授表示中國自行生產的MEMS產品多數用于特殊應用領域，用于民用領域的產品極少。李剛博士也認為，目前中國自產的MEMS產品只是在工業(yè)級和軍工中有少量應用。

　　那么，什么原因造成這種局面?是因為中國MEMS人才太少嗎?葉雄英教授透露，我國高校培養(yǎng)了很多MEMS人才，但是這些人才大多數最終不會從事MEMS行業(yè)。原因何在?

　　國內的產業(yè)環(huán)境限制了MEMS產業(yè)的發(fā)展。由于MEMS產業(yè)需要很大的先期投入，現階段很難實現標準工藝，代工廠不愿意進行小批量生產，大部分封裝測試工作需要自行完成，因此，資金成為最關鍵的問題。中國沒有成熟的風險投資機制，導致MEMS產業(yè)的初創(chuàng)企業(yè)很難獲得初期的啟動資金。而國內從事MEMS研究的高校囿于體制和生產能力，不可能大規(guī)模從事MEMS產品的生產。此外，目前國內產業(yè)鏈不完整也阻礙了MEMS產品的發(fā)展。

　　中國MEMS產業(yè)的突破口在哪里?國家扶持是重要的一環(huán)，需要國家引導逐步建立成熟的產業(yè)環(huán)境。就產品而言，消費類產品和特種應用產品應該成為突破口。中國半導體產業(yè)的優(yōu)勢之一是低成本制造，而消費類產品對價格極其敏感而且消耗量很大，適合中國MEMS產業(yè)發(fā)展。此外，在一些無法進口的高端和特種應用領域，例如航天和油田用高溫、高壓MEMS傳感器領域，中國有一定的技術積累，雖然此類產品的需求量不大，但是產品的附加值較高。