产官界资源整合 台湾CMOS MEMS萌芽
2012-05-18 20:57:09   来源：微迷   评论：0   点击：

日前，台湾经济部业界科专通过四项以混合信号(Mixed-signal)/微机电系统(MEMS)互补式金属氧化物半导体(CMOS)技术为主题的产业技术计划，台联电、硅品精密、京元电子及联阳半导体将携手开发CMOS MEMS的设计、制造、封装及测试平台，期能透过半导体业者上、中、下游的合作，与国外整合元件制造商(IDM)并驾齐驱。

此外，由于MEMS技术向来掌握在欧美厂商手中，值此技术已臻成熟之际，再加上亚洲地区MEMS晶圆制程日渐成形，为求降低制造成本，欧美MEMS大厂商已逐渐向国内台积电、台联电等晶圆厂释出代工机会与技术，促成中国大陆与台湾MEMS厂商势力崛起，未来，国外MEMS大厂对于亚洲市场的布局，以及MEMS制造重镇是否向亚太地区位移将备受瞩目。

杀出外商重围台商力拼CMOS MEMS

不让欧、美业者专美于前，国内台积电、台联电两大半导体龙头，以及其他MEMS厂商正戮力开发CMOS MEMS，期能透过晶片商上、中、下游的合作，媲美国外IDM，甚至造成MEMS大厂不小威胁。

台湾工研院南分院微系统科技中心副主任张平表示，晶圆厂投资费用庞大，国内中小企业无法负荷，因此往后CMOS MEMS势将由晶圆代工厂主导，凭藉晶圆代工厂擅长的CMOS制程能力，把MEMS结构在CMOS制程上，一旦顺利成行，台湾CMOS MEMS产业可望朝向垂直整合分工模式发展，再加上台商制造与成本竞争力，将成为传统MEMS大厂不可小觑的新兴势力。

由于MEMS市场竞争激烈，儘管看好CMOS MEMS后势潜力，多半属于中小型企业规模的台商仍不敢贸然投资晶圆厂，遂使CMOS MEMS产业资本日后将高度集中在晶圆代工厂。张平认为，CMOS MEMS技术挑战大，但可以克服，若台积电、台联电CMOS MEMS製程可正式量产，相较于国外IDM，晶圆代工价格将更具竞争力，使得拥有成本优势的台商发展CMOS MEMS更加如虎添翼。此外，张平分析，台积电、台联电的CMOS MEMS製程研发成功后，遂使台湾所有特定应用积体电路(ASIC)皆有机会与台积电、台联电合作，做大市场大饼。

值此MEMS技术已臻成熟之际，加上MEMS市场竞争者众，在僧多粥少之下，产业界咸认，将来MEMS市场将会由少数业者寡占，现阶段为求降低製造成本，以巩固既有市场版图，欧、美MEMS大厂已逐渐向台湾释出代工订单，另值得关注的是，受惠于中国大陆政府大力扶植，中国大陆MEMS厂商势力正酝酿成形，在MEMS制造重镇转移至亚洲已为大势所趋之下，未来欧、美MEMS大厂如何因应亚洲业者的兴起与其市场布局将备受瞩目。

抢CMOS MEMS商机 硅创加速度计将上市

CMOS MEMS因能整合多元化功能，故掀起市场热潮，国内不仅台积电、台联电两大半导体龙头竞相投入研发，不少其他晶圆代工、MEMS厂商对此市场亦跃跃欲试，日前，硅创电子证实已与台湾晶圆代工、封装、测试业者策略合作，预计于2011年推出首款CMOS MEMS加速度计。

硅创电子创新感测事业处处长翁焕翔透露，硅创已与国内晶圆代工、封装及测试厂商结盟，计画于2011年发表首款CMOS MEMS产品--三轴加速度计，而因陀螺仪技术难度偏高，预定2012～2013年才会发布CMOS MEMS三轴陀螺仪。

相较于传统双晶片的MEMS方案，CMOS MEMS技术是将MEMS与特定应用积体电路(ASIC)整合在单一晶片，因此制造成本占上风，且具备整合多样性功能的优势，吸引台湾晶圆代工、MEMS业者趋之若鹜。

不过，翁焕翔强调，台湾晶片商凭藉ASIC设计与制造成本优势，若台湾CMOS MEMS供应链顺利成形，将对于国外IDM构成不小的威胁，然尽管CMOS MEMS生产成本低，良率亦低，现为台商戮力克服的技术挑战。

瞄准CMOS MEMS后势潜力，台湾排名前十大IC设计公司的硅创电子，藉由过去IC设计的丰富经验，以及成本和通路竞争力，积极抢进CMOS MEMS市场。翁焕翔认为，未来CMOS MEMS产业将由晶圆代工厂主导，但即便CMOS MEMS发展成功，现阶段因传统成本较高的MEMS良率相对较高之下，CMOS MEMS和传统MEMS市场主流之争仍难分高下。

不仅硅创，为力抗国外MEMS麦克风大厂如楼氏(Knowles)，继2010年10月发表CMOS MEMS麦克风后，着眼于类比MEMS麦克风干扰多，遂使笔记型电脑、手机对于数位化MEMS需求殷，鑫创预计2011年第四季推出首款高整合数位CMOS MEMS麦克风。

抗衡国外IDM鑫创高整合CMOS MEMS麦克风上市

鑫创市场行销处协理林育川分析，相较于传统驻极体电容式麦克风(ECM)，CMOS MEMS兼具尺寸、成本等诸多优势，加上为避免类比式MEMS信号妨碍，因此数位式MEMS麦克风在笔记型电脑、平板电话、功能手机及智能手机前景可期，鑫创计划于2011年底前推出首款整合类比数位转换器(ADC)的数位式CMOS MEMS麦克风，与传统ECM和MEMS竞逐市场商机。相对于手机，笔记型电脑对于讯号干扰要求较为严苛，致使笔记型电脑内建数位麦克风需求看涨，然随着CMOS MEMS价格、品质改良，可望刺激手机需求攀升。

尽管MEMS麦克风价格已接近传统ECM，以及尺寸、可扩充性、耐热性、耐震度、耗电量和音质等方面，皆较ECM有着明显的优势，进而打开消费性电子市场大门，然因ECM仍掌握绝大多数市占，成为鑫创积极抢攻的市场版图，林育川指出，CMOS MEMS麦克风成本上较MEMS麦克风、ECM低，体积比ECM更小，鑫创更规划于2011年推出厚度(t)仅1毫米的CMOS MEMS麦克风。现阶段，该公司发布的CMOS MEMS麦克风体积为2.35毫米×1.65毫米×1.2(t)毫米，预计于2011年7月正式出货。此外，ECM过高温锡炉容易变质，须採用人工焊接至印刷电路板(PCB)，即便现已开发出可过锡炉的ECM，然良率、成本未达市场要求，市场接受度仍不高，相比之下，CMOS MEMS采用表面贴片技术(SMT)，因此可减少成本、人工失误率。

图1 看好CMOS MEMS前景，鑫创预计于2011年发表微型化CMOS MEMS麦克风。（图片来源 ：鑫创）

林育川透露，鑫创CMOS MEMS麦克风是由台联电代工，透过制程技术微调，良率已达约80%，藉由规避楼氏MEMS麦克风专利，瞄准北美、中国大陆及台湾市场。

鑫创于2008年投入CMOS MEMS麦克风技术研发，短短3年产品已问世，林育川认为，初期囿于CMOS MEMS价格仍高，目前单价约30美分以下，消费性电子尚未成为CMOS MEMS主力应用领域之外，MEMS仍有众多新兴应用待开发，如助听器等医疗电子市场，鑫创已预定2011年底月产能将达一百万颗，至2012～2013年月产能将可调高至千万颗，年产能上看一亿颗。

然而，值此台湾晶圆代工、封装、测试及半导体设计厂商如火如荼投入CMOS MEMS之际，亦有国内MEMS业者对于COMS MEMS发展抱持相反的看法，认为台商应抛开过去半导体产业垂直分工的思维去经营CMOS MEMS，否则将事倍功半。

CMOS MEMS前景　台商不同调

利顺精密科技不讳言，看待CMOS MEMS前景悲观，主要是投入的台商多半非MEMS供应商，再者，MEMS属于特殊制程技术，然台湾因在半导体产业夙负盛名下，遂试图藉由CMOS制程开发MEMS，以增加本业的营收，却难摆脱由半导体产业的角度去筹划CMOS MEMS事业。

至今，全球仅德州仪器(TI)与亚德诺(ADI)发展CMOS MEMS製程，分别耗费约20、16年时间开发，不过，亚德诺先前已宣布放弃CMOS MEMS的投资计划，平添外界对于CMOS MEMS技术竞争力的诸多揣测。利顺精密科技认为，尽管CMOS MEMS产品问世，但目前台湾晶圆代工厂的MEMS良率仍不高，未来台湾发展的CMOS MEMS是否具备价格与性能优势仍是未知数。

此外，不同于半导体制程经由不断微缩，即可满足尺寸、效能要求，利顺精密科技强调，三轴与六轴MEMS感测器设计大相迳庭，且三轴MEMS加速度计制造商并不见得具备电子罗盘、陀螺仪或六轴以上感测器的开发能力，在台商大举进驻CMOS MEMS市场前，须认知MEMS和半导体产业特性的差异化。

另一方面，翁焕翔指出，事实上，国外大厂已掌握不少CMOS MEMS制程技术，台湾须先参考其他大厂的专利，以防止误触外商的专利范畴。不过，即便CMOS MEMS制程技术门槛高，但翁焕翔认为，台湾尚有力晶、世界先进、亚太优势、探微等七至八家晶圆代工厂，若CMOS MEMS顺利成形，将为台商利多消息。

继2010年3月推出三轴加速度计后，着眼于可携式装置、手机内建的游戏功能如雨后春笋般冒出头，激励MEMS陀螺仪需求看涨，利顺精密已预定于2011年3～4月发表三轴陀螺仪，并于2011年第三季发布六轴陀螺仪。利顺精密科技指出，MEMS供应商正致力透过多轴感测器提高毛利率，以提高营收，避免MEMS市场迈入成熟期后，毛利率下滑的隐忧。

图2 继三轴加速度计后，利顺精密科技已计划推出三轴陀螺仪

此外，在MEMS市场竞争激烈之下，降低生产成本已成刻不容缓课题，利顺精密科技即藉由自行开发设备、提高制造良率及缩小晶片体积，以改变MEMS成本结构，达成缩减成本目标。

值得关注的是，相对于台湾MEMS厂商孤军奋战，在中国大陆政府扶植之下，中国大陆MEMS业者正蓄势待发，将为台商不可忽视的潜在威胁。

国内MEMS与CMOS MEMS厂商咸认，囿于技术层次，短期内，中国大陆MEMS业者对于台商不具影响力，尽管未来中国大陆MEMS供应商大打价格战，凭藉台商的成本优势不见得居于弱势。反而是CMOS MEMS技术能否成功达成量产目标，扭转目前国外IDM大厂独大的态势，考验较大，加上迫于成本压力，外商可能对于亚洲代工的倚赖比重，以及中国大陆MEMS势力渐抬头，恐造成MEMS制造重镇挪移至亚洲，均将是MEMS厂商持续高度关注的议题。