MEMS產(chǎn)業(yè)向多傳感器集成方向前進(jìn)

 

然而，正是由于MEMS產(chǎn)品應用領(lǐng)域多樣，而且應用場(chǎng)景復雜，因此，相應的封裝形式也必須滿(mǎn)足這些紛繁復雜的應用，由此，在MEMS產(chǎn)品量產(chǎn)化過(guò)程中，封裝的成本比重已經(jīng)越來(lái)越大，通常超過(guò)四成，再結合測試部分的成本，一般來(lái)說(shuō)，后端的成本往往占據產(chǎn)品成本的大半，有的甚至超過(guò)七成，甚至八成。因此，為了盡量適應各個(gè)領(lǐng)域的應用，以便盡可能形成大規模的批量生產(chǎn)，降低研發(fā)到市場(chǎng)的導入成本，整合MEMS產(chǎn)品的封裝形式已經(jīng)成為各大OSAT封裝廠(chǎng)商（外包半導體封裝測試廠(chǎng)）熱衷于思考和探索的課題。目前，MEMS產(chǎn)業(yè)正向多傳感器（現有的和新興的傳感器）集成方向前進(jìn)，并形成三大類(lèi)組合傳感器，即：密閉封裝（ClosedPackage）組合傳感器、開(kāi)放腔體（Open Cavity）組合傳感器、光學(xué)窗口（Open-eyed）組合傳感器。以滿(mǎn)足基于慣性等機理開(kāi)發(fā)的運動(dòng)傳感器、溫濕度等環(huán)境傳感器、以及與光學(xué)相關(guān)的傳感器等各方面的應用需求。

 

圖：三大類(lèi)組合傳感器

 

全球MEMS封裝市場(chǎng)概況

 

根據Yole的報告中所給出的市場(chǎng)預估可以看出基于MEMS產(chǎn)品類(lèi)型分類(lèi)后的MEMS封裝市場(chǎng)情況，2016年全球MEMS封裝市場(chǎng)規模為25.6億美元，預計到2022年將增至64.6億美元，2016年至2022年的復合年增長(cháng)率高達16.7%。特別是隨著(zhù)5G時(shí)代的來(lái)臨，用于4G和5G的射頻濾波器的需求明顯增長(cháng)，其中射頻（RF）MEMS（體聲波濾波器BAW）封裝市場(chǎng)是整個(gè)MEMS封裝市場(chǎng)增長(cháng)的最大貢獻者，其復合年增長(cháng)率高達35.1%；光學(xué)MEMS封裝市場(chǎng)（包括微鏡和微測輻射熱計）受到消費類(lèi)、汽車(chē)類(lèi)和安全類(lèi)應用的驅動(dòng)，以28.5%的復合年增長(cháng)率位于MEMS封裝市場(chǎng)增長(cháng)貢獻者的第二位；聲學(xué)MEMS（含MEMS麥克風(fēng)）和超聲波MEMS封裝市場(chǎng)對增長(cháng)的貢獻位居第三，智能手機、汽車(chē)、智慧工廠(chǎng)和智慧家庭等都需要多個(gè)MEMS麥克風(fēng)提供連續不斷的聲音監測，因此在高級應用上MEMS麥克風(fēng)的數量逐漸增加，音頻處理需求顯得特別強烈。

 

圖：基于MEMS產(chǎn)品類(lèi)型分類(lèi)后MEMS封裝市場(chǎng)情況（出自：Yole）

 

中國市場(chǎng)倍受關(guān)注，

 

MEMS產(chǎn)品封裝發(fā)展良好？

 

目前，全球排在前20名的大半導體公司都紛紛看好中國的市場(chǎng)，競相將封裝測試基地轉移到中國，如飛思卡爾、英特爾、英飛凌、瑞薩、意法半導體、海力士、恩智浦半導體、三星電子、NEC、東芝、松下半導體等，中國臺灣的一些著(zhù)名專(zhuān)業(yè)封裝企業(yè)也在向中國大陸加速轉移，全球電子封裝第一大公司日月光集團的80億元投資項目于2011年9月21日落戶(hù)上海浦東新區張江高科技園區。2013年中國十大半導體封裝測試企業(yè)排名中外資企業(yè)占到多數。

 

相對外資企業(yè)，中國本土封裝企業(yè)，盡管已經(jīng)有兩千余家，但大部分從事中低端產(chǎn)品封裝，國內具備先進(jìn)封裝能力的只有長(cháng)電科技、通富微電子、華天科技、晶方半導體、蘇州固锝等不到10家企業(yè)。

 

此外，近幾年來(lái)，國內的封裝測試企業(yè)分布區域基本格局也基本沒(méi)有改變，主要還是集中于長(cháng)江三角洲、珠江三角洲和京津環(huán)渤海灣地區，其占比分別為56.2%、12.4% 和14.6%；特別需要指出的是，西安、武漢、成都等地的區位優(yōu)勢在不斷凸顯，封測產(chǎn)業(yè)得到持續發(fā)展，2016 年占比達到12.4%。

 

圖：國內的封裝測試企業(yè)分布（出自: CSIA, SITRI整理，2017/9)

 

由此，國內的MEMS企業(yè)，包括封裝以及前端的設計企業(yè)都要關(guān)注MEMS產(chǎn)品封裝方面的發(fā)展趨勢，結合應用端的具體需求，完成對特定MEMS產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)工作，其主要的發(fā)展趨勢如下：

 

根據封裝技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)和實(shí)際的市場(chǎng)應用需求，各種混合封裝形式將應運而生，在成本可控的情況下，逐漸從板級逐漸過(guò)渡到SiP級別，以實(shí)現更小體積，更小功耗，更多功能信號的集成輸出，提高產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比，滿(mǎn)足特殊領(lǐng)域的應用需求，由InvenSense（應美盛）/TDK推出的整合加速度計、陀螺儀和壓力傳感器的7軸傳感器就是一個(gè)很典型的SiP應用的例子。

 

此外，未來(lái)MEMS產(chǎn)品可能會(huì )逐漸演變?yōu)橐韵M電子為代表的低端、以民用產(chǎn)品為代表的中端，以及航空航天等特殊應用領(lǐng)域為代表的高端三類(lèi)。由此，產(chǎn)品質(zhì)量要求的不同導致了對封裝要求的不同，這也必將推動(dòng)封裝技術(shù)的發(fā)展，以滿(mǎn)足不同的應用層級的市場(chǎng)要求。

 

最后，隨著(zhù)應用端應用種類(lèi)和應用層級逐漸趨于明朗，MEMS封裝市場(chǎng)將成為MEMS產(chǎn)業(yè)中，有機會(huì )成為最快實(shí)現標準化的技術(shù)之一。這意味著(zhù)，封裝形成的芯片化、模塊化產(chǎn)品將決定某一特定領(lǐng)域的實(shí)現智能傳感器產(chǎn)品的應用速度，也成為企業(yè)更為易于獲得在某一特定領(lǐng)域取得成功的關(guān)鍵?；贛EMS技術(shù)的麥克風(fēng)產(chǎn)品在某種意義上就是一個(gè)典型的例子。

 

要實(shí)現MEMS的產(chǎn)業(yè)化，封裝必須跟上MEMS產(chǎn)品設計的步伐，面對MEMS產(chǎn)品在封裝領(lǐng)域的發(fā)展狀況，你準備好了嗎？

 

（來(lái)源：上海微技術(shù)工研院，作者：付世）

 

 

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