SITRI-BSAC产业化研讨会：破解MEMS产品从研发到量产的难题
2015-08-18 11:29:07   来源：SITRI   评论：0   点击：

美国加州大学伯克利分校的Berkeley Sensor & Actuator Center（BSAC）是世界著名的MEMS科研机构，在新材料研究、工艺开发和工程应用领域都拥有全球顶尖的成果。更令人瞩目的是，BSAC通过与产业界的密切合作，成功地搭起一座学术界与产业界的沟通桥梁，帮助MEMS的基础技术研究和商业应用更加高效的相互匹配——这对于尚处在发展初期的中国MEMS/传感器产业具有非常高的借鉴价值。8月12日，来自BSAC的国际知名专家学者来到上海微技术工业研究院（SITRI），与中国的MEMS同仁分享了他们最新的研究成果及对MEMS行业的深度观察。

MEMS产业无疑具有巨大的市场潜力及吸引力。得益于智能手机和平板设备的推动，MEMS器件在过去的七年实现了两位数的年增长；而随着物联网时代的到来，智能化的进一步发展，各种新兴应用如可穿戴设备、智慧家居、智慧交通以及智能制造等等将为MEMS发展提供更强进的动力。根据市场调研机构Yole Development的数据，2014年，硅基MEMS器件的市场规模为111亿美元，预计到2020年底该数字将增长至约200亿美元。 在市场的推动下，近几年国内也逐步涌现出一些优秀的MEMS企业，并初步形成了以上海为中心的长三角产业聚集带。

然而，在中国MEMS产业蓬勃发展的同时，一些突出的问题也不容忽视，如技术相对落后，多数企业规模较小，科技成果难以产业化等。如果说前两者分别还可以随着时间的积累和市场自发的竞争逐渐解决，那么MEMS科技成果产业化困难的问题已经成为了制约中国MEMS产业快速发展的结构性问题。“MEMS器件没有标准工艺，半导体代工厂也不愿为一些新创的MEMS企业专门开发专用工艺”，矽睿科技CEO谢志峰博士说到，“新创企业产品的出货量非常小，对于讲究出货量的Fab而言往往不愿为其投入生产资源，更不用说专门为其开发新工艺。新创企业想寻求Fab的帮助是非常困难的。”MEMS产品“一种产品一种工艺”的特点，使得MEMS企业无法像IC设计公司一样可以方便地利用Fab的标准CMOS工艺，而必须转而开发自己新的特种工艺；新工艺的开发则又意味着更长的研发时间，更大的资金投入，以及Fab不愿配合的窘境，导致MEMS技术产业化的门槛过高。针对这一问题，来自中科院上海微系统所的李昕欣教授说：“中国虽然目前还没有顶级的MEMS IDM厂商，但中国不缺代半导体工厂和MEMS研究者，将两者结合起来建设‘虚拟IDM’的形式可以大大促进MEMS行业发展。”——整合MEMS基础研究与产业界资源，降低MEMS技术产业化门槛，已经成为业界共识，也是上海微技术工业研究院一直致力解决的关键难题。

对于这一问题，作为全球最大的MEMS研究中心的BSAC走出了一条非常值得借鉴的道路。来自BSAC的教授Ming Wu在演讲中介绍道：“BSAC的研究与产业界密切联系。以无线CS-FET多气体传感器为例，BSAC在大学实验室开发出基础技术后，通过与NANOSHIFT公司的合作，在村田制作所实现了技术的量产化；之后又与另外一家系统开发的合作伙伴ROSEMOUNT合作实现了系统级的应用，并最终应用到Chevron公司的相关产品；Chevron反过来又根据产业界应用的经验，将新的需求反馈给BSAC并提供新的研究基金，从而形成周而复始的良性循环。由于BSAC在其中的高效工作，使得这一产品的‘研发到量产（Lab-to-fab）’时间缩减到三年”。由此可见，科研机构与产业界的合作开发将大大提高双方的工作效率，帮助各技术提供方准确定位市场，实现各方的共赢。据吴教授介绍，BSAC与Bosch、Siemens、Honeywell、ADI等产业巨头都拥有10年以上的密切合作，不少公司更是合作了25年以上；而由BSAC研究平台独立出来的成功创业公司更是数不胜数。

BSAC研究与产业界密切结合的理念从BSAC教授们的研究成果分享中就可见一斑。无论是用于室内3D定位和无人机探测的激光MEMS雷达，还是定位于能量收集应用的压电材料纳米线，都准确地抓住了物联网时代具有巨大潜力的市场，一旦时机成熟就能迅速的产生巨大的产业价值。David Horsley教授专注于磁传感器和陀螺仪的研究。他在演讲中多次强调MEMS研究要尽量结合产业界当下的技术能力，充分利用现有的资源。“MEMS的开发要尽量利用产业界已有的技术和与Fab兼容的工艺，只有这样才有可能快速的量产；很多人有不少美妙的想法，但产品却需要相当特殊的工艺才能实现，这样想法往往很难成功。我们（指Horsley教授团队）的MEMS都是利用Fab中已有的工艺开发的，并且达到了相当高的性能，最关键的是都可以直接利用现有的代工厂工艺生产”，Horsley教授说道。

上海微技术工业研究院借鉴BSAC成功的的产业化理念和模式，通过与MEMS产业链上下游的密切合作，为MEMS企业和科研机构提供全面的技术和信息服务、对接技术研发、产品量产、终端应用的各方资源。业界期待的8英寸MEMS研发中试线也即将于明年建成运行，届时MEMS企业和科研机构可以利用该研发中试线完善工艺开发，在工艺有一定成熟度后再将技术转移至晶圆厂量产。这一工艺中试平台将有效解决困扰MEMS公司的新产品开发的瓶颈问题。“对于初创企业来说，从Lab到Fab是一个时间长、风险高的过程；MEMS工艺技术开发需要平衡好Lab的创新性和Fab的可制造性”，SITRI总裁杨潇在演讲中提到，“SITRI的目标就是帮助MEMS创新企业解决上述‘最后一公里’的问题”。借助SITRI的8英寸研发中试线，MEMS企业和创业团队能够高效率实现产品初期的研发和验证，以及量产前的产品完善。不仅如此，SITRI还拥有经验丰富的技术团队和完整的工程服务平台，能够提供从器件研发，应用开发到产品测试、可靠性分析等一系列技术服务，整合上下游关键技术，帮助企业掌握业界最新产品技术核心，从而减少研发成本并提高产品开发的效率。

会上多位中外专家对于MEMS产业都提到了一个词——“机遇”！的确，物联网时代的到来给MEMS行业带来了千载难逢的历史机遇；而中国庞大的市场和完善的半导体产业链资源则为MEMS产业腾飞奠定了坚实基础。借用BSAC教授Ming Wu的一句话：“中国MEMS已经占据了天时地利，只欠一个更好些的发展环境。”SITRI的目标就是营造这样一个高效率的产业化平台。SITRI希望与产学研同仁一起，紧紧抓住这一历史机遇，早日将中国MEMS产业推向高速稳健发展的快车道！