移动设备需求量大，MEMS封装迈向标准化
2012-08-21 23:45:17   来源：微迷   评论：0   点击：

平板电脑、智能手机等移动设备对传感器的需求，正改变MEMS产业传统的“手工艺”设计文化，让MEMS器件封装由过去定制化形式，朝向标准化技术平台发展，从而达成产品快速上市与降低成本的目标，并为更多封装测试代工业者带来好处。

随着MEMS传感器在移动设备上逐渐普及，2012～2017年间，相关器件出货量的年复合成长率可到20%（如图1），营收也有13 %的优异表现，等于是IC封装数量的两倍，以及IC营收市值的三倍以上。

图1 2010～2016年全球IC封装与MEMS封装出货量预测

尽管MEMS封装、组装、测试及校准只占整体市场的小部分，但今年却将有高达14亿美元的营收，并可望在2016年提升至23亿美元规模。特别是MEMS现仅约30%由代工业者封装，约等于全部IC封装量的50%，因此对代工产业而言还有非常大的营收成长空间。

锁定移动设备应用商机，MEMS业者另辟委外代工蹊径

MEMS产业发展正快速转往大量消费型的市场型态，虽部分特殊需求及高性能应用仍须定制化的特殊封装，但越来越多的消费移动应用很快就会主宰MEMS产业的营收及数量，单在2011年MEMS产业的营收就有高达一半以上来自消费应用。其中四种主要传感器，包括加速度计、陀螺仪、磁力计和麦克风，占2011年所有MEMS器件出货量的一半以上（含汽车领域）。

随着智能手机需求持续成长，MEMS出货量也将随之攀升，预估2011～2016年，将由三亿颗骤增至八亿颗，而目前每部智能手机约具备四到八个MEMS器件的数量也会显著成长（如图2）。

图2 MEMS器件在智能手机中的应用正快速激增

举例来说，导航功能的精确度已成智能手机的重要功能指标，因此三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴电子罗盘及压力传感器将扮演更重要的角色。此外，具备四个以上麦克风的手机也可有效降低噪音，并在不同的环境中发出更好的音质，将带动MEMS麦克风导入需求激增。

至于更精密的RF MEMS、滤波器及振荡器则可改善手机收讯，并提供使用者转换频宽的选择。手机前后的镜头加上MEMS影像稳定及自动对焦执行器，也能达到更高的照片品质。不仅如此，手机也可望新增MEMS微投影功能，预计未来每部手机将使用超过十五个以上MEMS器件，促进整体MEMS产量呈现前所未见的成长，而其他手机芯片用量则会显著下降。

迎合大量、低成本市场特性，MEMS通用封装平台势起

完全定制化封装的MEMS器件相当耗能费时，很难在瞬息万变的消费市场中生存。因此，预估MEMS封装技术将逐渐向具共通性的标准平台方向发展，至少像麦克风、惯性传感器及压力传感器等主流器件将是如此。

而这些市场中，主流业者所使用的技术，将促使各种技术汇流成几种通用封装平台。如晶圆级封装（WLP）和硅通孔（TSV）的串联、结合微型导线架（Leadframes）的系统级封装(SiP)模组，或是运用成型（Molded）或空腔（Cavity）封装的芯片阵列。

举例来说，目前几个封装麦克风的方式是在金属盖下将MEMS与ASIC在SiP模组上打线连接，并将这个模组置放在球闸阵列/栅格阵列压合的印刷电路板上，以空气检查孔连接，就是一种一般性平台的方式。

未来，MEMS走向平台式技术的转变，将使原先IC领域的基底供应商及封装承包商逐步开发出各种通用平台技术，让各种需要MEMS封装技术的产品更容易设计。

举例而言，台湾的欣兴电子目前正在研发新型MEMS打孔技术，期望制作出适合各式各样MEMS应用的基底，借此赋予BGA及LGA基板技术新的生命。无独有偶，同欣电子同样也在发展可重复使用的装置，希望能加速各种需要MEMS封装产品的发展。

MEMS成本议题发酵，组合传感器需求急攀

除使用通用封装加速MEMS产品上市外，生产成本压力也将使MEMS逐渐简化为多种芯片一次封装。尽管此种复合式封装方式在中后段制程更加复杂，但预计采用该封装的MEMS传感器数量将快速取代分立传感器，且成为未来支撑惯性传感器市场成长的主要动力，预计2017年可望上涨到17亿美元。

集成多种传感器的惯性组合传感器因共用同一封装及ASIC，成本可显著降低。同时也能交叉校正各个传感器数据，借此提高器件性能。但相对来说，要有效处理更多数据，就需要比目前标准打线连接更简短快速，才能降低传感器飘移，并获得更精确的定位功能。

此发展走向会驱使MEMS模组向硅中介板（Interposer）及硅通孔（TSV）解决方案演进，意味着未来模组须以大量高良率的芯片组装，才能达到经济效益，接着再测试及交叉校正模组里的六个、九个或十个传感器轴。

为顺应该趋势，MEMS业者也需要提供用户组合传感器封测平台。以MEMS加速计为例，封装、组装及测试现占制造成本的35～45%左右，比MEMS或ASIC成本都多，而组合传感器封测更加复杂，因此产值占比会进一步攀升。