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摸索中前行中国MEMS众生相

发布时间:2019-08-15 18:32:15

  MEMS技术无疑已经成为最炙手可热的半导体技术之一。物联大发展背景下,可以预见传感器率先受益,而MEMS传感器优势明显,将成未来趋势,空间巨大。中国现在已经是世界上最大的和汽车市场,不过令人遗憾的是,我们的中高端传感器进口比例达80%,传感器芯片进口比例更高达90%,中国本土的MEMS产业链更是仍有很长的路要走。值得欣喜的是,这一产业正在迅速崛起。

  中国MEMS产业,弱在哪里?

  毋庸置疑,虽然正在快速崛起中,中国整体MEMS产业现状与国外先进水平相比仍有不小的差距。敏芯微电子总裁李刚博士分析,造成此差距的原因在于,首先国内MEMS产业起步较晚,产业链端整体上比较落后,其次国内整体技术能力与国外先进水平有较大差距。他指出: 我个人认为SMIC在2009年宣布进入MEMS代工业务,算是国内MEMS大规模产业化的元年。美国的MEMS fabless设计公司帮助台湾打通了MEMS制造产业链(代工厂、封装厂、测试厂),顺畅的制造产业链也孵化了台湾本土的一些MEMS fabless设计公司。而本土MEMS产业链如何构建呢?代工厂最商业的思维就是承接国际大厂的代工业务,可是本土厂商如果没有很好的技术积累,国际大厂通常也不会与你合作。

  除了产业链不完善,李刚还表示, 本土MEMS产业缺乏高端研发人员,与欧美发达国家相比,我们的研发水平相对较低,从基础研究上就处于落后地位;亦缺乏经验丰富的本土MEMS工程师,导致产业化难度较大。同时国内创业环境较差,对很多MEMS初创公司来说较难募集到资金。由于存在上述发展障碍,国内外的MEMS技术差距正在不断增大。

  上海矽睿科技有限公司总裁谢志峰博士表示,在全球MEMS初期发展阶段,国内这方面的研究集中于科研院所,但是产业化发展一直没有形成规模;近几年在政府大力支持和各渠道资金的投入下,本土MEMS产业开始快速成长,产业链逐渐形成规模。目前国内已经建成了多条达到国际水准的8寸MEMS生产线,但是在工艺制程的研发上还有较长的路要走。目前国内大部分MEMS厂商在国际市场上还缺乏竞争力,但是在个别领域,例如麦克风产品已经具有了可观的市场占有率。 由于MEMS产品种类的多样性,使得工艺的发展也各有不同,供应商的数量较多而缺乏规模效应,这一点在本土显得尤为突出。 他指出。

  的确,与IC技术相异的是,MEMS技术的工艺、制造是其技术集中的核心领域,在相当大的程度上制约了中国MEMS产业,特别是MEMS创业设计公司的发展。 在美新1999年在国内和美国同时启动时,全世界基本上没有MEMS代工。所有做MEMS的公司,包括美新在内,都得自己建立内部工厂。这使得MEMS创业难上加难。 美新半导体董事长兼CEO赵阳博士指出。因此受整个基础薄弱的影响,MEMS产业还没能在国际竞争中占据有利地位,各个产业链上缺乏规模企业,没有产生在国际市场上具有领导地位的企业。无锡必创传感科技有限公司总经理徐锋补充道: 相比起国际主流厂家,中国MEMS企业出货量都比较小,所以没有积累起大规模市场验证反馈的经验,在可靠性、稳定性等规模生产工艺技术方面差距巨大。而MEMS传感器和一样,具有很强的规模效应,国内企业的出货量上不去,导致整个产业链,比如前端流片等环节加工能力比较薄弱,一致性、生产重复性都不能满足设计的加工工艺要求。因此整个MEMS产业链均处于投入阶段,盈利比较困难,产生了恶性循环。

  来自制造端的上海华虹宏力半导体技术研发暨设计服务执行副总裁孔蔚然博士表示,相对于欧美的MEMS企业,中国的MEMS产业处于起步阶段,短期内无法满足对MEMS市场的旺盛需求。 与标准化的IC制造相比,MEMS制造通常需要一些专用基础设备投入,并且需要设计环节和生产制造环节紧密配合。一方面,很多原来制造中的问题要移到设计中去解决;另一方面,一些设计中的困难需要制造工艺来克服。从MEMS产业发展历程来看,各类MEMS产品的初期研发阶段往往是始于那些欧美日IDM大厂。到目前为止,IDM大厂在大多数MEMS产品的技术和市场上仍处于绝对领先态势。

  同时他还特别指出,当前中国MEMS产业存在专业支撑平台能力不足、技术成果转化周期长等问题。 国内发展CMOS集成MEMS方案务必需要研究其他大厂的现有专利,以防止误触他人的专利范畴。此外,在MEMS市场竞争激烈之下,为了在市场上占据一席之地,降低生产成本已成为刻不容缓的课题。

  市场摇篮能否孕育中国MEMS产业后发优势?

  那么,依靠中国这个最大的半导体、电子消费市场,中国MEMS产业是否有机会凭借地域优势赶超先进?答案是肯定的。对此,孔蔚然总结了三点优势所在。第一,最直接的终端消费市场需求。由于智能、平板电脑的巨大市场需求,以及增长潜力无限的可穿戴和物联市场的驱动,MEMS传感器的市场增量将相当可观。根据IHS的资料,MEMS传感器市场于2014年的规模为9 亿美元,并预测于2019年增至1 0亿美元,年复合增长率为7%。

  同时,作为世界制造大国,中国是、汽车的最大生产和消费国,这也决定了中国是芯片消费大国。相比IC产品,中国在MEMS传感器产品的自给率更低。但是,差距同时也是机遇。国内MEMS产业势必需要加快自主研发进度,发扬技术创新,加强上中下游合作,尽早形成产业化,并最终在MEMS市场中占据一席之地甚至持续扩大市场份额。

  第二,成熟的CMOS技术工艺和产能。国内200mm CMOS工艺及产线已经具备多年相当成熟的量产经验,CMOS集成MEMS方案是国内MEMS传感器发展壮大的唯一出路。以Fabless+Foundry模式,利用成熟的CMOS生产线,整合MEMS专用设备及工艺,实现MEMS器件与标准CMOS工艺及产线的全兼容,有利于加快MEMS产业的发展,降低成本,避免重复投资,延长200mm设备及厂房技术寿命。

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