MEMS產業向多傳感器集成方向前進

 

然而
，正是由於MEMS產品應用領域多樣，而且應用場景複雜
，因此，相應的封裝形式也必須滿足這些紛繁複雜的應用，由此，在MEMS產(chan)品(pin)量(liang)產(chan)化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong)，封(feng)裝(zhuang)的(de)成(cheng)本(ben)比(bi)重(zhong)已(yi)經(jing)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)，通(tong)常(chang)超(chao)過(guo)四(si)成(cheng)
，再(zai)結(jie)合(he)測(ce)試(shi)部(bu)分(fen)的(de)成(cheng)本(ben)，一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)
，後(hou)端(duan)的(de)成(cheng)本(ben)往(wang)往(wang)占(zhan)據(ju)產(chan)品(pin)成(cheng)本(ben)的(de)大(da)半(ban)
，有(you)的(de)甚(shen)至(zhi)超(chao)過(guo)七(qi)成(cheng)
，甚(shen)至(zhi)八(ba)成(cheng)。因(yin)此(ci)，為(wei)了(le)盡(jin)量(liang)適(shi)應(ying)各(ge)個(ge)領(ling)域(yu)的(de)應(ying)用(yong)，以(yi)便(bian)盡(jin)可(ke)能(neng)形(xing)成(cheng)大(da)規(gui)模(mo)的(de)批(pi)量(liang)生(sheng)產(chan)，降(jiang)低(di)研(yan)發(fa)到(dao)市(shi)場(chang)的(de)導(dao)入(ru)成(cheng)本(ben)
，整(zheng)合(he)MEMS產品的封裝形式已經成為各大OSAT封裝廠商（外包半導體封裝測試廠）熱衷於思考和探索的課題。目前
，MEMS產業正向多傳感器（現有的和新興的傳感器）集成方向前進，並形成三大類組合傳感器，即：密閉封裝（ClosedPackage）組合傳感器
、開放腔體（Open Cavity）組合傳感器
、光學窗口（Open-eyed）組合傳感器。以滿足基於慣性等機理開發的運動傳感器、溫濕度等環境傳感器
、以及與光學相關的傳感器等各方麵的應用需求。

 

圖：三大類組合傳感器

 

全球MEMS封裝市場概況

 

根據Yole的報告中所給出的市場預估可以看出基於MEMS產品類型分類後的MEMS封裝市場情況，2016年全球MEMS封裝市場規模為25.6億美元
，預計到2022年將增至64.6億美元，2016年至2022年的複合年增長率高達16.7%。特別是隨著5G時代的來臨，用於4G和5G的射頻濾波器的需求明顯增長，其中射頻（RF）MEMS（體聲波濾波器BAW）封裝市場是整個MEMS封裝市場增長的最大貢獻者
，其複合年增長率高達35.1%
；光學MEMS封裝市場（包括微鏡和微測輻射熱計）受到消費類、汽車類和安全類應用的驅動

，以28.5%的複合年增長率位於MEMS封裝市場增長貢獻者的第二位；聲學MEMS（含MEMS麥克風）和超聲波MEMS封裝市場對增長的貢獻位居第三
，智能手機
、汽車、智慧工廠和智慧家庭等都需要多個MEMS麥克風提供連續不斷的聲音監測
，因此在高級應用上MEMS麥克風的數量逐漸增加，音頻處理需求顯得特別強烈。

 

圖：基於MEMS產品類型分類後MEMS封裝市場情況（出自：Yole）

 

中國市場倍受關注，

 

MEMS產品封裝發展良好？

 

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，競相將封裝測試基地轉移到中國，如飛思卡爾

、英特爾、英飛淩、瑞薩、意法半導體、海力士

、恩智浦半導體、三星電子、NEC

、東芝、鬆下半導體等
，中國台灣的一些著名專業封裝企業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80億元投資項目於2011年9月21日落戶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排名中外資企業占到多數。

 

相對外資企業
，中國本土封裝企業，盡管已經有兩千餘家，但大部分從事中低端產品封裝，國內具備先進封裝能力的隻有長電科技、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。

 

此外，近幾年來，國內的封裝測試企業分布區域基本格局也基本沒有改變，主要還是集中於長江三角洲
、珠江三角洲和京津環渤海灣地區，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
、成都等地的區位優勢在不斷凸顯，封測產業得到持續發展，2016 年占比達到12.4%。

 

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

 

由此，國內的MEMS企業，包括封裝以及前端的設計企業都要關注MEMS產品封裝方麵的發展趨勢
，結合應用端的具體需求
，完成對特定MEMS產品的開發工作，其主要的發展趨勢如下：

 

根據封裝技術發展特點和實際的市場應用需求
，各種混合封裝形式將應運而生
，在成本可控的情況下

，逐漸從板級逐漸過渡到SiP級別

，以實現更小體積
，更小功耗，更多功能信號的集成輸出
，提高產品的性價比，滿足特殊領域的應用需求
，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軸傳感器就是一個很典型的SiP應用的例子。

 

此外，未來MEMS產品可能會逐漸演變為以消費電子為代表的低端、以(yi)民(min)用(yong)產(chan)品(pin)為(wei)代(dai)表(biao)的(de)中(zhong)端(duan)
，以(yi)及(ji)航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)等(deng)特(te)殊(shu)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)為(wei)代(dai)表(biao)的(de)高(gao)端(duan)三(san)類(lei)。由(you)此(ci)，產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)要(yao)求(qiu)的(de)不(bu)同(tong)導(dao)致(zhi)了(le)對(dui)封(feng)裝(zhuang)要(yao)求(qiu)的(de)不(bu)同(tong)，這(zhe)也(ye)必(bi)將(jiang)推(tui)動(dong)封(feng)裝(zhuang)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)

，以(yi)滿(man)足(zu)不(bu)同(tong)的(de)應(ying)用(yong)層(ceng)級(ji)的(de)市(shi)場(chang)要(yao)求(qiu)。

 

最後，隨著應用端應用種類和應用層級逐漸趨於明朗，MEMS封裝市場將成為MEMS產業中，有機會成為最快實現標準化的技術之一。這意味著
，封裝形成的芯片化、模塊化產品將決定某一特定領域的實現智能傳感器產品的應用速度，也成為企業更為易於獲得在某一特定領域取得成功的關鍵。基於MEMS技術的麥克風產品在某種意義上就是一個典型的例子。

 

要實現MEMS的產業化，封裝必須跟上MEMS產品設計的步伐，麵對MEMS產品在封裝領域的發展狀況
，你準備好了嗎？

 

（來源：上海微技術工研院
，作者：付世）

 

 

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