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圆桌讨论:如何寻找MEMS代工
2016-08-10 22:03:31   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

最近,Carolyn Mathas有幸与四位MEMS代工厂的代表进行了圆桌交流。大多数情况下,团队的作用总是令人印象深刻,他们能在这快速发展、时常又令人困惑的MEMS代工领域愉快地合作,并为客户提供必要的支持。

据麦姆斯咨询报道,最近,Carolyn Mathas有幸与四位MEMS代工厂的代表进行了圆桌交流。大多数情况下,团队的作用总是令人印象深刻,他们能在这快速发展、时常又令人困惑的MEMS代工领域愉快地合作,并为客户提供必要的支持。

因此,想要找到一家好的MEMS代工厂,不妨听听他们的意见。每个人所关注的焦点不同,就会发出不一样的声音,而你所要做的就是取其精华。本次圆桌会议的参与者包括:

* Carolyn White, AMFitzgerald公司合伙人,为MEMS和传感器公司的MEMS器件早期研发、设计、原型制作,提供设计和加工咨询服务,同时也为它们提供代工厂的工艺流程设计。

* Paul Pickering是Micralyne公司(一家中等规模的MEMS器件制造公司)的全球业务发展副总裁。Micralyne公司提供晶圆代工、后道工艺、封装和测试等服务,致力于为客户提供一整套完整的MEMS解决方案。公司就后端原型制作和制造工艺开发与客户展开合作,共同致力于实现产品的生产制造。

延伸阅读:《MEMS代工厂Micralyne最新动态及公司策略》

* Jessica Gomez是Rogue Valley Microdevices(简称RVM)公司的创始人兼首席执行官。RVM专注于经由试生产的MEMS代工开发工艺。RVM服务的公司包括大型企业及中小型企业。

* Brian Stephenson是Tronics公司的首席运营官,Tronics为MEMS代工提供定制化的生产制造服务,公司同时还为市场提供一款高性能陀螺仪。Tronics作为成熟的代工厂,主要为那些已经准备好产业化、走向大批量生产的客户服务,服务内容也包括一些前期的合作开发项目。

延伸阅读:《TDK子公司EPCOS出价4865万欧元收购Tronics》

Carolyn Mathas:我们应该在产品研发的哪个阶段,开始考虑与代工厂合作?

Jessica Gomez:这取决于公司,以及它们开始进行产品研发时所具有的资源。许多公司起源于大学或公共的Fab实验室,第一轮产品开发往往都是它们自己完成的,当它们准备好为了更快速地制做原型产品而寻求合作时,或者它们想要利用某些它们自己无法获取的材料时,它们便来代工厂寻求合作。代工厂能够加速它们的产品研发,并使它们获得公共Fab实验室无法给予的一致性更好的数据。

Carolyn White:理想情况下,当一家公司具有测试良好的产品原型时,它就可以与代工厂合作。如果代工厂自身对产品很感兴趣,并把这个产品当作机遇来把握时,能够降低公司所要面临的风险,我们认为这是一种很理想的合作情境。此外,如果想要将项目进行到最终量产阶段,明确的商业计划和充足的资金也很重要。

Paul Pickering:对概念的早期论证以及器件和结构的试验往往在共享实验室或大学就能完成。Micralyne只接手那些概念论证清晰明了的项目,然后我们就这些确实能够产业化的项目与客户展开合作。

Brian Stephenson:在我们看来,我们青睐于选择那些真正想要量产的公司展开合作,他们有很明确的开发计划,对实现量产所需要花费的资源(材料和时间)有合理的预判。我们碰到过一些在大学里已经做了很多研发工作的项目,项目开发者希望很快就能实现批量生产,不过,当他们了解到他们所开发的器件在具有可制造性之前,还需要做出很多改善时,他们会对此表示惊讶。潜在客户选择开始代工流程的时机非常重要,开始的越早当然越好,但是太早也可能会有问题。这是我们与客户在初期讨论阶段时就需要共同决定的。

Carolyn Mathas:你们能够与多家代工厂合作制造器件吗?如果可以,在此期间你们会遇到哪些挑战?

Carolyn White:是的,AMFitzgerald公司可以与不止一家MEMS代工厂展开合作,但是这就意味着两倍的工作量。你在一家代工厂所做的开发工作并不一定能转移到另一家,两家代工厂的设备不同,加工制造能力也不尽相同。公司需要权衡第二供应商有多重要。最终需要根据它们所处的开发阶段做决定,不过,最好的选择是将所有的精力和资源集中在一起,打造一条成功的生产线。

Paul Pickering:我曾经接触过双源项目(dual-source),往往是因为他们需要很高的产量,或因为一些重要原因而需要有备选供应商。缩小不同代工厂之间的差距非常困难,因此,接手此类项目是一件非常让人头疼的事情,成本也将增加到2倍或更多。两家代工厂的产线也很少有相似之处可以互相利用,因此这种情况下的挑战很大。大多数情况下,我们在前期就会对此进行劝阻。

Brian Stephenson:我们也接手过类似的项目,但是在时间、成本方面确实很难,尤其在MEMS领域,这么做会难上加难。

Jessica Gomez:如果一家公司想要和两家不同的代工厂合作,作为其一级和二级供应商,期间会遇到非常多的挑战,成本也会增高,最后很有可能需要创造两条完全不同的工艺。不过,也有一些案例,有些公司的设计比较独特,设计本身就具有挑战性,并且(或者)工艺比较独特,这种情况下,可能一家代工厂无法支持整个工艺流程。

按照我们以往的经验,步骤1-3在第一家代工厂完成,步骤4-6则在第二家代工厂完成,后端由公司自己或交给另一一家合作伙伴来完成。此举其实并不理想,并且两个团队之间也需要大量的交流。不过,有些项目可能不得不采用这样的方式。

Carolyn White:对于Jessica所说的,在一家工厂进行初步开发,然后将生产转移到另一家工厂的解决方案也有其优点。但是,在项目开展初期,通常不需要这么做。只有在项目进行到与产品相关的时间节点时,才需要考虑这些问题。

Jessica Gomez:是的,这是一种非常具有成本效益的方法,也有利于在早期创造一个更具可制造性的工艺流程。此后,公司在换到更大型的代工厂后,便能获得规模化的经济收益,因此,这是一个行之有效的策略。

Carolyn Mathas:那么,当你们开始与一家公司合作的时候,发现它们有可能会在中途更换代工厂,你们会继续合作并给出建议吗?还会为下一家代工厂给出相关建议吗?

Jessica Gomez:当我们刚开始介入一个项目时,项目计划对产量的预期通常都很高,不过,我们知道这仅仅是计划。我们希望在最初就能与客户沟通,明确他们的时间计划,如果客户说“我们想要在6个月内提高产出,我们还有这些要求……”,我们就会为他们引荐能满足他们公司需求的代工厂。如果客户未来有可能需要更换代工厂,我们应该会先跟他们合作,然后在适当的时候帮助他们将工艺转移出去,转回他们自己的产线,或者转移至其它的代工厂。

Brian Stephenson:你所假设的情况反过来也成立。有些时候,客户在找到我们的时候,项目还太过早期,这时我们会给他们介绍能处理早期项目的代工厂。或者,有些时候他们还需要自己再做一些进一步地开发,亦或他们会有一些特殊的要求,这时我们也会选择将项目转交出去。

Carolyn Mathas:作为合作伙伴,你们与客户的关系是怎样的?就技术和业务层面而言,如何选择代工厂?

Paul Pickering:代工厂和客户之间建立的紧密联系,需要双方在技术能力和产线的产能方面相互匹配。从半导体行业到MEMS行业,我最要吐槽的一点,是对于大多数MEMS代工厂而言,一切皆有可能的同时,又可能什么都不能。有这样一种观点,如果客户能够支付足够的钱,我们就一定能为其找到解决问题的方案。这些方案或许包括特别引进一些设备等,但整体而言,我并不赞同上述观点。MEMS产业界存在大量的机会,现有的代工厂可以找到匹配他们产能的优质客户,建立更好的客户关系,获得更好的发展,这样远远好过于长期经历技术失败的风险。对MEMS产业界而言,代工厂与客户之间的技术匹配至关重要。

Brian Stephenson:对这些项目进行预期管理非常具有挑战性,这取决于客户的经验和他们所拥有的背景。如果他们是半导体公司出身,他们的预期与MEMS产业的现实状况可能会有很大的出入。客户需要提前做好心理准备,合作双方也需要保持紧密、开放的伙伴关系。他们也需要理解,在大学或其它代工厂开发出来的工艺可能会被改动或调整。双方在技术方面的密切合作是关键。MEMS器件本身的制造流程涉及整个生态系统、供应链、封装等,它不是独立存在的,还必须作为整体的一部分考虑。逐渐了解整个制造工艺所需要的周期和费用,将会令你大开眼界。

Jessica Gomez:成立一个联合技术小组非常重要,尤其是在客户需要启用代工厂此前没有与客户合作过的新工艺和新器件时。通常情况下,最初的会议会由业务人员参加,会议会设定一些目标和预期。为了实现这些目标和预期,在整个工艺开发期间,需要双方相互信任并贡献各自的技术能力。根据器件的复杂程度,有些工艺流程可能会很长。开放、融洽的合作关系,对工艺的开发帮助很大。你最不希望看到的,就是在出现问题时,任何一方所表现出的无能为力。

就商业角度而言,明确的预期也很重要,因为这些预期是从技术角度来分析的,包括通过哪些方面的优化来满足商业目标。通常,与初期预见的价格相比,后期定下来的价格也可能会与之有很大的出入,因此,最好从开始就能清楚地了解上述需要优化的因素有哪些。

Carolyn White:你所要记住的第一件事情是,从你将硅晶圆采购回来开始,双方就开始了持续的合作关系,对于代工厂和客户而言,这都是一项投资。你会想要确保代工厂和客户各自的短期、长期的目标都能相互匹配。然而世事无常,如果想要在代工厂和客户之间维持成功的合作关系,双方都需要牢记各自的当前目标和长远目标。

Carolyn Mathas:选择代工厂、通过初步可行性测试、试生产运行的最佳时机分别是什么时候?你们如何设定时间、资金相关的期望值?

Brian Stephenson:因为整个工艺流程包含多道工序,因此时间也各不相同。选择过程取决于客户打算在多短的时间内完成,大部分案例都需要2-3个月,部分案例需要的时间稍少,部分案例则需要更多的时间才能完成。代工合作一旦确定,除非是非常简单的器件,不需要设立一系列复杂的制造流程,大多数情况下,通过开发验证最少需要12-18个月,设计迭代也需要适应中等复杂的器件设计。

如何在前期设定期望值?你需要对整个流程所需的步骤非常公开且明确,你的计划是什么,你希望从客户那获得哪些支持。我们接触过非常积极的客户,他们致力于推动事情的发展,而有些客户则不然,那我们就需要付出更多的时间。我们需要确保客户的理解,当整个流程遇到挑战时,我们有技术能力和技巧去解决。要想让整个工艺流程成功运行,代工厂和客户之间必须保持紧密的合作关系。

Jessica Gomez:这是一个有趣的问题,因为对MEMS而言,整个制造工艺流程包含许多步骤,就像建筑物或房屋的施工,取决于你的最终目标是什么。对客户而言,最终的成本和时间都会超出他们的预期。我们尽量在前期做出基于现实的预判。如果我们与初创公司合作,或是那些对工艺开发阶段知之甚少的公司,我们会给他们解释“哪些是我们能做的,为什么采取这种方法”,我们觉得解释清楚也很重要。

根据器件的复杂程度,我们做出第一个原型所要花费的时间通常在6个星期到几个月之间,而要达到让客户满意的程度,所需花费的时间可以长达6个月之久。有些时候,我们在接手项目时,客户已经正在对项目进行优化,于是我们会做一些实验,当客户看到我们的实验结果时,他们会说“你们很专业!你们能帮助我们做进一步优化吗?因为这样可以帮助我们获得更好的结果……”,这时,双方的技术伙伴关系就真正开始了。

Carolyn White:在产品研发的前期就参与进来,并进行预期管理是我们的主要工作。不过,当我们在项目研发前期就涉足时,常常会在研发过程中给客户传递不好的消息。客户通常对他们的项目都期望值很高,因为他们的订单已经需要排队,他们会为整个器件的流程开发提供所需的费用和时间。这种情况下,我们传递的坏消息似乎有些令人泄气。但是,尽早为客户传达这些坏消息,可以使客户尽可能提前做好准备,让他们了解接下来将要怎么做。MEMS器件的研发过程变数很多。市场上也经常有某某人在短时间内完成整个研发工艺的传言,我们的客户希望他们的项目也能如此。不幸的是,在MEMS领域,每个客户的产品开发过程都是独一无二的。

Paul Pickering:大多数MEMS公司都在早期就致力于项目开拓,设定准确的客户预期。这大部分取决于客户是否有足够的MEMS开发经验。我可以说几乎每位客户,“一旦开始进行周期长且充满挑战的开发时,总会经历不可预测的挫折。这个过程有点像婚姻,两个人总会有不想看到对方的时候,有时也会涌现出一些不愉快的情绪。双方都需要一定的成熟度来共同度过不愉快的阶段。”在研发大型项目的公司内部,因为工程师的疏忽,我们也曾经历过挫折。不管代工厂多有经验,也会因为各种各样的问题而遭遇困难。我们正在处理一些物理难题,很多时候,器件不能很好的建模,很多物理效应我们也不了解其原理。唯一能真正理解并解决新问题的方法,便只有不断地进行尝试。另一方面,我们尝试为双方公司设立具有合理、固定检查节点的项目计划,方便合作双方在每个时间节点坐下来并探讨“在我们开始进行下一步开发前,目前的结果足够好了吗?”对大多数MEMS器件开发商而言,短周期项目是他们最喜闻乐见的。

Carolyn Mathas:现如今,新材料的引进对MEMS代工厂有哪些影响?

Jessica Gomez:新材料对我们而言非常有意义。有些时候,我们会比其它公司更早察觉到一些行业趋势,我们就会去试验一些新奇的材料。当同样的材料不断重复出现时,我们就应该对其引起重视。例如,之前我们很少有客户对负阻型项目感兴趣,现在,对此类项目感兴趣的人越来越多。还有的情况是,同样的材料可以采用不同的处理技术,如喷涂技术。业内开始越来越多地将高分子聚合物材料应用于制造工艺流程,如干燥光阻剂等我们平时不常接触到的材料。客户会来找到我们,跟我们说他们希望可以尝试这些新型材料,并问我们“使用这些新材料进行工艺开发对你们而言有哪些困难?”

Carolyn White:就材料而言,最重要的问题是要确保其可制造性。在MEMS器件开发过程中,新材料也是至关重要的一部分,甚至可能决定了MEMS器件能否正常工作。如果你将一种新材料引进代工厂,对开发工作期许很大,新材料将有可能影响你的产线转移能力。客户更倾向于在公司内部进行新材料的开发。Jessica提到,在代工厂完成工艺流程中的某一部分,然后转移到另一家在材料方面有专长的代工厂,这就像一幅拼图中非常重要的一块,但是你需要知道,你正处于技术前沿,应该了解与此相关的所有问题。

Paul Pickering:新材料行业是一个有趣且不断发展的领域。市场上正在展开与此相关的工作来提高制造业的效率。我觉得最让人感到兴奋的是压电、氮化铝(AIN)和PZT技术,能够广泛应用于低功耗和能量采集应用,是非常具有吸引力的新材料技术。我希望我们能够有资金来投资一些固定设备,用于研究上述新材料应用,但是,我们在技术上可能已经有些略显落后。我认为在MEMS产业的发展过程中,新材料将成为其中很重要的一部分。

Brian Stephenson:一提到新材料,我们就会联想到高分子聚合物、基板,就像是我们正在进行中的项目或市场的一种功能。例如,隶属于医疗MEMS传感器领域的生物医疗器件。新材料的存在,就是为了缩小现有传统医疗MEMS器件的尺寸。对于电信领域,以及具有专业涂层技术和独特沉积技术的光学产品领域,也同样如此。因此,我们所能看到的材料种类,最终还是由市场决定的。如果你将那些基于硅材料的加速度计、陀螺仪和MEMS麦克风等真正驱动MEMS市场爆发的器件,从MEMS市场剔除,然后你为了开拓新市场和新应用再进入MEMS市场,你就会发现对于MEMS市场来说,缩小器件的尺寸是多么的必要。

Carolyn Mathas:如果客户是首次寻找MEMS代工厂,他们所需要铭记于心的三件事情是什么?

Carolyn White:如果你拥有一个产品工艺,你正在与代工厂交流,那么你需要考虑的三个问题是:第一件需要考虑的是双方在技术上是否匹配?代工厂所具备的产能是否符合我的需求?第二件需要考虑的是,代工厂的开发能力或许足够强大,但长期来看,双方的合作能否匹配?第三件需要考虑的事情就是成本。

Paul Pickering:在我看来,首先是技术能力。器件与代工厂的能力是否匹配?财务方面是否长期匹配?许多客户想要将精密复杂的技术应用于大批量生产。我们经常可以碰到那些拥有很棒的创意和可行的器件结构的客户,但是真正谈到量产,他们就想把一款器件的成本从20美元缩减至2美元。诸如此类的事情经常发生。其次,客户和代工厂之间能否在技术上产生协同效应?有时,双方的技术人员匹配的不是很好,如果他们开始成为合作伙伴,那这个项目就会便得异常艰难。

Brian Stephenson:我同意Paul的观点,最需要考虑的就是技术匹配和商业计划,因为我们需要确认客户是否真的有决心达成他们的目标。针对客户,我们希望他们受过相关的培训并抱有期望,并且可以理解不论他们过去做过哪些器件代工以及在哪里进行的器件代工,一套完整的代工工艺流程都很可能会在成本和时间上超出他们的预期,即使进入了量产阶段,也需要面对很多的挑战。

Jessica Gomez:我认为,如果代工厂没有参与客户的器件设计,那么当客户在寻求代工厂时,客户给出的设计必须经过仔细的审查和验证。为了获取项目的成功,客户必须给出设计材料,并为代工厂指出真正关键的工艺步骤。如果找的代工厂在技术和其他方面都非常匹配,很多事情就会迎刃而解。我必须要提出的一点是,客户需要确保与代工厂沟通过其近期与长期的定价目标,以便代工厂据此评估该项合作所需要的投资金额。最后,我认为客户应该派出一位已经准备好且愿意与代工厂进行持续交流合作的代表,这也很关键。

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