MEMS市场转移

MEMS领域开始看起来更有前途,由于新终端市场的需求和不同的包装方案,需要更先进的工程、流程和新材料。所有这些点更高的销售价格,早就应该在这个空间。

多年来,微机电系统的市场填充了太多的公司争夺的机会太少了。有些设备成为商品化,未能跟上销售成本降低价格。即使在这段的更专业和高利润的边缘,如MEMS-based麦克风和扬声器,市场规模太小,不足以支持一个多一些规模较小的公司。

但在过去的一年里,整个微机电系统格局发生了显著变化。和许多半导体行业的其他部分一样,这个行业经历了一些引人注目的整合。Broadcom与Avago合并(37美元b), TDK InvenSense(1.3美元)收购,高通公司已经签署了一项协议收购NXP /飞思卡尔(47美元b)。这使得更少的大公司直接竞争,影响可能是巨大的体积比例最高的市场,这也就是最大价格侵蚀发生(参见下面的图1)。虽然商品化预计将继续,供应商预计价格下降将会比过去慢。

图1:MEMS市场2016年和2015年,几百万美元。来源:Yole开发署、2017年5月

同时,新机会开放市场,如汽车、无人机、机器人技术和物联网/ IIoT,所有这些都需要先进的MEMS设计。

对中心
MEMS一直都是一个总括的术语为两个独立的市场。一边是陀螺仪、加速度计和磁力计,它们存在于数十亿智能手机和平板电脑。这些芯片很难开发,方案和测试,但大量的诱惑吸引了很多公司,产生了一些密集的竞争。尽管卷,很少有公司在这个空间显示任何重要的增长在2015年和2016年之间。

最新的策略来规避这一趋势是通过建立传感器中心,MEMS供应商正在开发的市场,如汽车和物联网。这一步超出传感器融合。这里的目标是包传感器成一个更标准化的格式,这基本上是一个即插即用的平台。降低了设计成本,生产和销售这些设备芯片制造商,而使其更容易定制和集成系统供应商。这对双方都增加了可预测性。

“趋势是实现功能传感器,因此它可以用于传感器中心,”Jay Esfandyari表示,MEMS产品营销高级经理意法半导体。“这并不意味着你必须把它变成一个中心,但你有能力。所以你可能想要一个加速器和陀螺仪的中心,你可能想添加磁强计、压力传感器,或者你可能想要他们所有人。客户可以选择他们想要的传感器并将其连接到模块。”

这听起来简单,但是它变得更加复杂。现在的问题是如何将这些中心将被集成到更大的系统。和为讨论正在进行的许多市场,这是如何分手这些系统的数据处理。添加多个传感器,它变得太贵了,过于缓慢来处理所有的数据集中。一些数据需要在本地处理,但多少还不清楚。

“最大的问题是你如何体重输入决定哪个更重要,”史蒂文说哇,杰出的发明家Rambus。“你要理解所有这些数据?有很多探索现在很多工具都可以在一个地方做一切想做的事。”

这一观点正呼应了整个行业。“我们看到传感器融合在MEMS市场,尤其是当这些公司试图把更多的价值系统,”杰夫•米勒说,产品营销经理在深亚微米的电子设计系统导师,西门子业务:“一个集成传感器具有多个自由度和多路存取的GPU,和一个标准的MEMS传感器,提供更多的价值。但它需要更多的集成传感器融合。举个例子,如果你拆开一个亚马逊情景,你会发现七个麦克风精心安排为了做到这一点远场声音检测。这需要相当多的传感器融合为了孤立的声音说话。结合艾莫斯(惯性测量单元)是一个伟大的方式来增加价值,否则将是未分化的传感器。通常包括一个处理器,。”

集成问题
随着紧密的集成,系统供应商还需要了解这些设备可能相互影响。像大多数芯片,MEMS设备对热敏感,这可以在极端环境中影响性能的汽车等。但由于机械以及电气,他们也对振动和其他类型的噪声很敏感。这需要更广泛的描述。

“描述当他们在同一模或打包在一起,不同类型传感器,”斯蒂芬·布莱特说,高级MEMS主管Coventor林研究公司。“你可以交叉耦合效应与陀螺仪和加速器。一对陀螺仪有一个驱动模式,可以在近距离传感器。”

有很多方法来缓解这些问题。振动陀螺仪可以像处理任何其他噪音。它有一个可预测的频率,因此可以过滤掉。但这噪音也可以被解释为一个信号到其他附近的设备,所以它必须占不仅仅是一个单一的MEMS装置。

“非常情境,布莱特说。“惯性传感器,一个大问题是求积的影响,感应轴之间的耦合。由于各种原因,可以发生。有制造业变量,所以你必须优化设计一代又一代地。”

这里有一些历史和经验利用。这在一定程度上是由于设备本身的发展和潜在的交互是未知的。也部分是因为这些正在使用无人机和机器人技术等新市场,或汽车等市场发展。在所有这些领域,没有路线图在未来将如何使用技术,以及最终将集成到同一系统或包。

“公司正在寻找一个整体解决方案,尤其是在包装空间,”Mike罗莎说,董事总经理的战略和技术营销应用材料的200毫米设备组。“你看这些公司集成MEMS和ASICtsv,但他们想要的整个流程的端到端集成在一个包中,然后他们想要帮助农场OSAT出来。面临的挑战是如何支持的。”

精度变得非常关键
在MEMS终端市场领域,也需要更高的精度。汽车加速度计用于ADAS系统,例如,需要比一个更准确的用于智能手机。虽然这转化为附加值更高的销售价格,大量的工程工作的复杂性,显著上升。在某些情况下,它将需要新的技能。

“精确自主车辆的要求远远高于气囊或展期,通常测量当你超过一个阈值,“Coventor的布莱特说。“现在,惯性传感器是用于航迹推算的一段时间。有一场比赛能达到更高的规格为这些设备,凡先将有一个真正的竞争优势。”

这不是一个简单的工作。“你需要考虑噪音偏压和稳定,温度和敏感,”圣的Esfandyari说。“你需要减少噪音,增加偏置稳定性,提高分辨率。所以一个陀螺仪,1000度/秒现在需要4000度/秒。和噪声地板需要非常低。一些完成ASIC,平均处理,消除噪音。你必须保证集成电路低噪声,。”

这些设备需要新材料,,加强准确性。

“体系结构没有改变,但是规格正在收紧,“应用的罗莎说。“指纹传感器和麦克风正从容性piezo-based材料。以前的规范麦克风的锥手指被胎侧+ / - 0.5度的倾斜,并在实践中晶圆中心的直板造型,晶片的边缘会倾斜的规范,创建了一个正交误差,会说,例如,一个电话是倾斜的。所以规范之间现在是+ / - 0.5到0.3度倾斜。”

指纹传感器正在改变添加更多的安全设备,。新的设备可以读取指纹的凹槽手指使用激光。“我们的客户正在考虑新的光学薄膜,III-V材料的集成在一个硅片,和新的光学涂层,”罗莎说。

图2:USound MEMS-based扬声器。

物联网/ IIoT
即使有更便宜的设备,有更多的工程。入口的屏障是上升的,所以是基础水平所需的专业知识开发这些设备。

“答案投入更多的智能单片机是使用便宜的传感器,然后做更多的处理信号,从这些传感器回来,”约翰·Tinson说销售的副总裁Sondrel有限公司”如果你减少组件数量,减少单位的总数。这是一个路要走。它确实有设计复杂性,因为没有什么是免费的。但传感器中心是一个设计方向,他们会变得更受欢迎。”

这让人不得不怀疑他们是否会取代其他设备或与它们共存。迈克Eftimakis,物联网产品经理手臂的系统和软件,相信这将是后者,尤其是在使用多个传感器和需要处理更多的数据生成的传感器。

“如果你考虑物联网,总的来说,它是关于获得的数据字段和流媒体云,“Eftimakis说。“如果你做数十亿或数以万亿计的设备,不可能得到所有的数据到云上。所以你需要一些预先处理。如果是在同一芯片上,传感器融合。但它也可以用网关处理器或其他临时状态的RTF(富文本格式)的设备去云。所以会有越来越多的要求处理的优势,能够在本地处理越来越多的数据。”

在这两种情况下,这对MEMS世界来说是个好消息,因为许多这样的传感器是基于机电组件的集成。和扩展前端设计一直到制造和材料。

”的根本扩张28/22nm射频节点和MEMS传感器的发展过程技能是两个关键环节来支持各种各样的应用程序被部署为自主驾驶,而基于云计算的基础设施将处理大规模的机器对机器(M2M)数据处理需求,“Wenchi Ting说,助理副总裁负责联华电子的专业技术部门。

结论
随着越来越多的连接设备上市,需要将物理世界连接到数字世界需要大量的传感器。其中许多将基于MEMS技术,而且需要高度专业化,精密设备。MEMS市场,这看起来有前途的诸多方面,从新兴市场到高附加值的硅。但现在也更艰难的工作,公司能在这个空间可能需要一个更大的削减。

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