消费电子设备的流行以及普及,带动了对于微机电系统(MEMS)的需求。据统计,2011年全球MEMS市场规模达到了102亿美元,比2010年增长了19%,而这样的增长短期内还会持续,到2022年,预计会有1万亿个MEMS的传感器得到应用。而MEMS的生产周期长和生产成本高等因素大大延长了其上市的时间,但改变在慢慢发生,这里有一组很有趣的数据,美国Knowles公司目前已经出货超过30亿个MEMS麦克风产品,2003年~2009年他们生产了第一个十亿,之后的一年半又生产了第二个十亿,之后又用了一年的时间生产了第三个十亿,这说明MEMS的制造工艺在不断改进,制造周期也在不断缩短。GlobalFoundries MEMS项目总监RakeshKumar博士表示:“现在帮助客户快速地将产品推向市场对于代工企业非常重要,尤其是MEMS器件,它的生产周期较长,如果能尽量缩短生产周期,就可以帮助客户抢占先机。”
之所以MEMS的生产周期长是因为它的定制化很高,不能如IC生产一样形成很标准化的生产。目前MEMS代工厂主要通过采用不同的生产方式,对于不同需要的客户提供不同的生产流程:一是利用代工厂自有的生产流程,但缺点是定制化水平低;二是和客户共同开发生产流程,满足客户的定制化需求;三是利用客户独有的生产流程进行生产,同时也评估这样的生产流程是否适合其他公司产品的生产,如果可以就可帮助其他客户生产产品,减少了生产流程的制定,缩短生产周期,同时也可以让拥有专利的客户获取专利费。Rakesh表示,GlobalFoundries会根据客户需求的增长来不断扩充生产设备、研发新的生产工艺、建立专业的技术团队,如为InvenSense定制的生产工艺只用了9个月就获得了认证,这在MEMS的生产中非常少见。
据统计,在2011年MEMS纯代工厂排名中,GlobalFoundries位列第十二位,但它的增长率却排名第二位,达到了178%,预计到2014年,GlobalFoundries每个月可生产15000块MEMS晶圆。作为主要以IC代工为主的GlobalFoundries,同时开展和IC标准化生产具有很大差异的MEMS代工生产,RakeshKumar认为:“虽然MEMS的生产和IC的生产工艺有很大差异,但我们可以利用自己之前的生产优势用于MEMS的生产,而且2011年MEMS代工增长最快的两家—TSMC和GlobalFoundries之前都为IC代工厂。”
GlobalFoundries会根据客户需求的增长来不断扩充生产设备、研发新的生产工艺、建立专业的技术团队, 如为InvenSense定制的生产工艺只用了9个月就获得了认证,这在MEMS的生产中非常少见。
是什么原因促使IC代工厂进入MEMS代工呢?Rakesh Kumar认为原因有几点:一是MEMS市场的增长迅速;二是fabless/fablite公司的增加;三是8英寸晶圆生产的不断增加;四是MEMS生产流程和技术的可重复性越来越强。目前,IDM还是MEMS生产的主要统治者,份额达到了90%左右,而纯代工厂只占4%,其主要的原因是IDM可以提供从MEMS设计、生产、封装、测试和到最后应用支持的一条龙服务。但随着MEMS产品需求量的不断增加,尤其是对需求量大的MEMS产品的生产将成为生产的主流。目前很多的IDM还是使用6英寸晶圆生产,它对于8英寸晶圆的生产不具备竞争力,所以为了降低成本,IDM厂商目前只有两种选择,一是升级他们的设备,或者外包给可生产8英寸晶圆的代工厂以规避成本风险。此外,fabless公司也越来越多,当他们研制出比上市产品更好的器件,找到符合生产条件的代工厂并快速上市,那他们就可以获得很好的市场份额。所以对于纯代工厂来说未来的高增长是可预见的,这都推动了IC代工厂商也想进入MEMS的代工领域,分得一杯羹。
目前的MEMS 器件主要应用于消费电子领域,Rakesh Kumar认为,5年~10年后,随着人口老龄化问题的不断突出,MEMS在医疗领域的应用也会大幅增加。晶圆尺寸也会从目前的6英寸发展为8英寸甚至12英寸,从目前单一的一个产品、一个流程、一个封装的生产流程发展为流程和封装可利用标准的IP进行多产品的重复生产,上市时间也从原先的3年~10年缩短为2年~4年,也可大大降低生产成本。
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