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半导体

MEMS市场:消费电子给力 组合传感器起飞

苏州麦姆斯信息咨询有限公司总经理 王懿

ST新闻稿4月11日图片(L3G462A)——意法半导体(ST)推出市场上最小的3轴模拟陀螺仪


  2012年组合传感器预计营收将达1.86亿美元,出货量将达1.23亿个;未来几年组合传感器将保持高速发展势头,到2015年市场规模可达9亿美元。




  今年MEMS发展动力主要还是来源于消费电子,其中智能手机是首要“功臣”。据Yole报告数据,消费电子约占整个MEMS市场营收的50%%,其次是汽车电子和医疗电子领域。



  热点需求集中

  市场热点需求集中在惯性传感器(加速度计、陀螺仪和磁力计)、压力传感器和MEMS麦克风等产品上。



  加速度计是消费电子实现创新应用不可或缺的关键元器件。近年来,从游戏机到智能手机,从笔记本电脑到白色家电,很多消费电子产品都利用高精度MEMS加速度计实现了运动控制的用户界面和增强型保护系统的应用。展望未来,3轴加速度计是今后消费电子产品发展的一个方向,有望成为便携应用中的标准配置(目前已经是智能手机标配)。2011年全球加速度计市场规模为5.66亿美元,出货量为10.93亿个。

  压力传感器也是未来热门MEMS器件之一,汽车是MEMS压力传感器最大的市场(约占74%%)。一辆高端汽车一般都会有上百个传感器,其中就有10个左右的压力传感器。轮胎压力监测系统中应用的压力传感器是未来市场前景最好的。目前,99%%的TPMS中采用的压力传感器是基于MEMS技术生产的。2011年压力传感器增长了6%%,营收为13亿美元,预计近几年内增长率将达到两位数。

  与传统的驻极体电容式麦克风比较,MEMS麦克风在体积、耐热、抗震、灵敏度等方面有更佳的表现,且具有非常好的抗射频、抗电磁干扰等特性。优异的产品性能使得MEMS麦克风深受市场欢迎,在短短几年内MEMS麦克风实现快速成长,创下惊人的销售量,成为MEMS器件中最耀眼的明星之一。2011年全球消费类MEMS麦克风市场规模为4.35亿美元,出货量为11.45亿个,预计2015年市场规模增长到7.01亿美元,出货量可达23.89亿个。

  除了常见的麦克风、惯性传感器和压力传感器之外,湿度传感器市场也被十分看好。2009年,盛思锐推出了一款当时世界上最小的数字湿度传感器SHT21,引起市场广泛关注,产品主要用于安防监控和节能领域。如果将湿度传感器应用于消费电子领域,主要卖点是对环境舒适度的实时监测,而智能手机就是最好的载体。由于人体对空气湿度的敏感性较差,因此需要通过传感器监测,提醒人们随时补充或降低水分。日本针对湿度传感器的应用开发已经走在了前列,盛思锐的湿度传感器已被应用于日本某知名品牌手机当中。在中国,包括海尔、联想在内的厂商也开始了一些尝试,已经针对农村市场推出了可显示湿度的手机,以帮助农民便捷地了解气候变化。未来还可以加入到老人的手持设备中,提醒他们及时补充水分和调节环境湿度。



  2012年为组合传感器起飞之年

  与分立的加速度计、陀螺仪和磁力计市场饱和的情况不同,未来几年组合传感器保持高速发展势头。



  惯性传感器正处在快速发展期,随着技术不断演进,组合传感器也应运而生,成为新的增长动力。消费类组合传感器通常有3种:3轴加速度计+3轴磁力计=6轴电子罗盘(E-compass)、3轴加速度计+3轴陀螺仪=6轴惯性测量单元(IMU)、3轴加速度计+3轴陀螺仪+3轴磁力计=9轴组合惯性传感器。

  相比分立的惯性传感器,组合传感器具有一些优势:一是采用一个ASIC,并将多个传感器封装在一起,可降低成本;二是如果两种传感器工艺相同,做成单芯片可以极大减小传感器尺寸;三是组合传感器将滤波、融合算法等软件集成,提高产品附加值,竞争对手难以模仿。

  2011年全球消费类组合传感器市场规模仅为5200万美元,出货量为3700万个。2012年为组合传感器起飞之年,应美盛、意法半导体和博世等厂家力推组合传感器,营收和出货量均有很大提升:预计营收增长258%%,将达1.86亿美元,出货量增长232%%,将达1.23亿个。与分立的加速度计、陀螺仪和磁力计市场饱和的情况不同,未来几年组合传感器将保持高速发展势头,成为惯性传感器市场成长的最主要的动力来源,预计到2015年市场规模可达9亿美元。



  尺寸、功耗将不断改进

  工艺尺寸将以8英寸为主,低功耗化已成为加速度计厂商形成差异化的重要因素之一。



  在工艺方面,消费电子类MEMS传感器以8英寸为主;汽车电子和医疗电子类MEMS传感器以6英寸为主,预计到2018年左右基本以8英寸为主。

  为进一步改进尺寸及功耗以满足市场需求,MEMS厂商也在加快应用新技术。意法半导体、博世和飞思卡尔等厂商都推出了2mm×2mm的3轴加速度计,如意法半导体的LIS2DH、博世的BMA250、飞思卡尔的MMA8652等产品。而国内厂商苏州明皓预计2013年第一季度推出国内首款2mm×2mm的3轴加速度计。展望未来,意法半导体、博世等大厂欲采用WLCSP和TSV技术以便生产更为小巧的加速度计,面积有望缩小75%%,达到1mm2。

  为了降低功耗,MEMS厂商除了不断降低工作电流,还推出具有FIFO功能和低功耗模式的加速度计。如ST LIS3DH拥有32级FIFO缓存器,可以用来缓存数据,减少处理器读取次数,以减轻处理器负担和降低功耗。目前低功耗化已成为加速度计厂商形成差异化的重要因素之一,降低功耗后不仅在智能手机市场上的销售量会越来越多,而且还能够以此为契机涉足要求低功耗化的其他应用领域。



专家观点



MEMS设计公司要打通“任督二脉”



  国外MEMS传感器知名厂商多为IDM,具有专利、产能及成本优势,中国大陆公司公司如何与之抗衡呢?中国大陆代工厂,如中芯国际、华润上华和上海先进,可通过转投资的方式支持中国大陆设计公司,形成“虚拟IDM”的产业形态,来增强中国大陆MEMS公司的实力,使其能与国外IDM厂商相抗衡。台积电投资的mCube便是一个成功案例,在国外MEMS大厂的激烈竞争中,mCube通过台积电的全力协助,以低价单芯片的3轴加速度计,打进中国移动平台,成功抢得一席之地。

  中国大陆MEMS公司仍处于起步阶段,开始出货3轴加速度计的厂商只有明皓传感一家,另外矽睿科技和深迪半导体正在研发中,再加上中国大陆MEMS公司的产品线单一,大多只以一款MEMS产品为主,产品组合不完整且同质化程度高,短期内难以抢攻组合传感器市场。

  因此,中国大陆MEMS公司未来可通过产品线互补的方式,与国内或国外公司进行合作。例如具有加速度计产品的明皓传感可与生产陀螺仪的深迪半导体或者与生产磁传感器的比利时厂商Melexis结盟,携手抢进6轴和9轴MEMS市场。重点是MEMS设计公司一定要开放思路,打通产业链的“任督二脉”,营收方能“平步青云”。


 



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