你是否还在忽视MEMS传感器机会？

　　随着各式物联网（IoT）应用开枝散叶，微机电系统（MEMS）传感器技术也不断精进。在高端手机亦已大量导入九轴MEMS传感器后，加入气压计 （Barometric Pressure Sensor）的十轴传感器（10-axis）亦已受到游戏产业青睐，逐渐在市场占有一席之地，预计2014年后各式应用将加速萌芽，汽车领域正爆发出前所未有的MEMS大风暴。你是否还在忽视着MEMS传感技术带来的巨大商机？以下就让电子发烧友网编辑为您解读从汽车应用为切入口的一些主要MEMS传感器芯片商以及国内厂商存在的一些机会。

　　博世（Bosch），总部设在德国，是全球顶级汽车MEMS传感器供应商。根据咨询公司IHS最新报告显示，博世MEMS出货量继续保持强劲的增长势头，但是由于价格侵蚀显著，市场营收受到挤压。去年博世的年度营收排名第一，达到7.4亿美元，是第二位日本电装（Denso）的3倍多。2013年，全球十大汽车MEMS供应商的营收合计21.8亿美元，占整个汽车MEMS市场的88%份额。2012年，十大供应商的营收合计21.2亿美元，也占据相同的市场份额。

　　

　　“尽管博世排名第一，但是其营收还在增长，而其它供应商营收则接近2012年。”IHS首席分析师Richard Dixon博士说道，“日本电装和松下（Panasonic）因为日元-美元的汇率问题而导致营收下降，两者总体营收跌幅为22%，同样受到影响的还有日本的Epson Toyocom和Fuji Electric，因此没有挤进前十。而其它竞争对手，如森萨塔（Sensata）、亚德诺（Analog Devices）和英飞凌（Infineon），则借此缩小差距。”

　　总体来说，2013年该行业出货量继续攀升，增长幅度为13%，高于2012年的11%。由于价格侵蚀，营收增长则慢的多，仅为3%。价格侵蚀比较严重的是多传感器解决方案或称为组合传感器，如电子稳定控制系统（ESC）和胎压监测系统（TPMS）。

　　博世从2012年的6.53亿美元增长到2013年的7.4亿美元，增幅为13.3%。公司受益于其强大的市场垄断能力，众多一类客户保证营收增长。博世也拥有丰富的产品线，其MEMS传感器包括加速度计、陀螺仪、压力传感器、流量传感器和红外传感器等。

　　排名第二和第七的分别是电装和松下，虽然因为汇率问题导致营收下降，但是两家公司负责人均表示，出货量保持稳定增长。电装是供暖、通风和空调系统应用的 MEMS顶级供应商，同时在日本连续可变传输系统市场上，保持第一。松下的大部分营收来自汽车级陀螺仪业务，但是面临村田（Murata）和Epson Toyocom的竞争。

　　排名第三的是全球性跨国公司森萨塔，总部位于美国马萨诸塞州。该公司的压力传感器市场份额排名第二，仅落后于博世。其它产品包括陶瓷压力传感器和基于聚合物的湿度传感器等。森萨塔是目前全球唯一的MEMS气缸压力传感器商业供应商，大众汽车和戴姆勒均采用。2013年，森萨塔营收同比增长8.5%，达到2.17亿美元。

　　总部位于美国德克萨斯州的飞思卡尔（Freescale）排名第四，总部位于美国马萨诸塞州的亚德诺排名第五，而总部位于德国的英飞凌排名第六。

　　飞思卡尔的成功依赖于几道“主食”，如加速度计的稳健表现，其出货到北美的安全气囊市场。飞思卡尔的MEMS业务受到2011年日本海啸的影响，目前其仙台的工厂已完全恢复。2013年飞思卡尔营收增长7.5%，达到2.14亿美元。

　　亚德诺的汽车MEMS业务很大一部分也来自安全气囊加速度计，2013年营收增长8.5%，达到1.91亿美元。

　　英飞凌是全球领先的TPMS供应商，但是由于价格下跌，在一定程度上影响了其收入。2013年，英飞凌营收增长15%，达到1.74亿美元。

　　日本村田、密歇根州的德尔福（Delphi）、马萨诸塞州的通用电气（GE）分别位居第八、第九和第十。

　　村田的优势产品是用于ESC的加速度计。目前，越来越多的使用组合传感器（加速度计+陀螺仪）。2013年村田营收增长7.9%，达到1.37亿美元。

　　德尔福的优势产品也是安全气囊，但是2013年营收下降了1.6%，为6200万美元。

　　通用电气在TPMS领域表现抢眼，公司出货量的增长有38%的贡献来自于TPMS。2013年通用电气营收增长22.5%，达到4000万美元。

　　事实上，MEMS技术在汽车领域的应用只是其冰山一角，MEMS传感器技术在其他各热点领域也有着举足轻重的影响。

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　　进军MEMS,本土企业商机有多大？

　　在一窝蜂地为平板电脑和智能手机开发国产应用处理器之后，中国企业家现在又得出结论：智能手机中的MEMS器件数目快速增长，这是不容放过的巨大商机。因此，中国企业又信心十足地转向了MEMS。

　　市场调研公司Yole Développement列出了20家排名最领先的MEMS厂商，其中没有中国企业的身影，至少现在还没有。新兴的中国MEMS厂商可能集中在低端领域，比如麦克风和压力传感器。

　　中国初创企业能否成为全球MEMS市场中的风云人物，这是中国微电子产业历史尚未书写的篇章，后事如何，未来10年甚至20年才能见分晓。

　　

　　2011-2012年销量最大的MEMS玩家

　　单位：百万美元

　　Source： Yole Development

　　在基于CMOS的SoC开发领域，中国无厂设计公司尽管开始的时候经验相对缺乏，但上手非常迅速。该领域的机会造就了几个国内赢家（即展讯、全志和瑞芯微），他们脱颖而出。但是，大量厂商最终只能相互大打价格战。这一章节提供了一个极好的例子，它充分显示：广泛的可授权IP内核（来自ARM、 Imagination和其它一些厂商）、设计、SPICE和掌握更精细节点的代工厂商，给中国无线设计公司创造了前所未有的公平竞争环境。

　　MEMS可能与此不同。MEMS将考验中国初创企业的耐心、远见，以及他们拥有的IP资源的广度与深度。中国企业在这些方面通常没有优势。

　　目前，中国只有四家MEMS企业，即美新半导体（MEMSIC）、深迪、上海矽睿科技（QST）和明皜传感（MiraMEMS）。据称还有大量MEMS厂商在中国涌现，主要是因为本地创投公司与企业家对MEMS的兴趣越来越大。

　　

　　注：红色部分是中国MEMS厂商。

　　Source：上海微技术工业研究院（SITRI）

　　地方政府也在联手研究机构推动MEMS产业发展。上海微技术工业研究院（SITRI）由中国科学院与上海政府联合建立，致力于开发“超越摩尔”的技术。

　　上海微技术工业研究院仿效***工研院（ITRI）的模式，是一个开放性的创新平台，主要包括8寸微制造线、研发设施、工程中心、供应链伙伴和行业协会等。SITRI还提供专门的投资基金。

　　上海矽睿科技

　　据上海矽睿科技有限公司（QST）总经理谢志峰，公司成立于2012年，从一开始就专注于生产“高端磁传感器与MEMS传感器”。

　　谢志峰是半导体行业的资深人士，职业生涯从英特尔开始，在美国加州从事设计X86处理器。他后来返回亚洲，积累了16年的晶圆代工经验：开始是在新加坡特许半导体，后来到上海的中芯国际。

　　2011年，年过半百的谢志峰开始感到不安，毅然创立了自己的公司。“我在英特尔工作的时候，老板对我说，如果不是为英特尔工作，我就无足轻重，”他说，“我感觉必须创建一家公司，只是为了向原来的老板证明我可以自立。”

　　谢志峰看上了MEMS。虽然他不是这方面的专家，但他喜欢MEMS，因为当初这个领域没有什么竞争。

　　

　　HyGreen公司采用恩智浦低功耗射频技术设计手部卫生系统

　　TU：上海矽睿科技有限公司（QST）总经理谢志峰

　　在做尽职调查的时候，谢志峰偶然发现了上海微系统与信息技术研究所（SIMIT），该研究似乎拥有不错的陀螺仪技术。

　　谢志峰发现，几乎世界任何地方的研究所，“对于把技术转化为成功产品必然涉及的可制造性、占位面积和成本都不了解，尤其是转为消费电子市场中的成功产品。”

　　谢志峰说服SIMIT把陀螺仪技术和相关专利授予QST，换取QST的股份。谢志峰说：“不涉及金钱交换。”

　　谢志峰随后取得了另一个突破，获得了“全球著名的霍尼韦尔各向异性磁阻（AMR）磁传感器技术的独家、全球和永久授权”。

　　借助上海华虹宏力半导体制造有限公司的一条生产线，并与这家晶圆代工厂商合作，QST去年秋天得以推出其首款产品：AMR磁传感器QMC6983。QST在霍尼韦尔技术的基础上开发了这款三轴单芯片磁传感器。自从两个月以前开始，这款产品卖出了70万个。

　　由于存在干扰，智能手机中的压力传感器通常不能很好地用于室内GPS。谢志峰表示，他的公司推出的AMR磁传感器解决了这个问题。该传感器拥有内置自检验功能和温度漂移补偿模块，因此可以实现高精度和更好的可靠性。QST表示，由于具有这种优点，其AMR磁传感器可以用于穿戴式系统和各种其它应用。

　　但谢志峰承认，要想追上博世和意法半导体等领先厂商，QST和其它中国MEMS企业还有很长的路要走。初创企业不仅要追赶领先者，而且也必须制订长期计划，使自己能够对传感器的发展作出快速反应。

　　MEMS的新模式

　　Yole Développement最近发表的报告指出：“惯性MEMS一直面临剧烈的市场与技术进化。”在“独立”MEMS器件方面，“6和9轴自由度 （DOF）传感器正在组合传感器领域形成新的模式，”该公司写道。正在兴起的一个趋势是，把几个惯性传感器组合在一个封装之中。该报告指出，这类传感器的主要应用是消费领域。主要形式包括加速计与磁力计组合，或者加速计与陀螺仪组合。

　　比较随意的MEMS观察者认为，中国人对MEMS感兴趣，主要是因为MEMS是一个模块，不会被手机中的大型SoC集成，这样就给他们足够的喘息空间独立生存。

　　但是，实情远非如此。

　　谢志峰表示，MEMS市场的进入门槛比多数企业家所认为的要高得多。他一口气列出了六条进入MEMS市场之前必须了解的事情。

　　● 第一，每项MEMS技术都要求独特的制造工艺。你不能随便找一家代工厂商生产自己的MEMS。多数代工厂商并不拥有生产你们MEMS所必需的IP。

　　● 第二，MEMS要求你有自己的传感器设计。

　　● 第三，MEMS也要求传感器与低功耗ASIC配合，低功耗ASIC在弱信号条件下精度很好。

　　● 第四，传感器与ASIC必须放置在一个封装之中。但多数代工厂商可能缺乏这方面的经验。

　　● 第五，MEMS需要在运动过程中测试。

　　● 第六，传感器需要与系统中的主芯片通讯，比如手机中的传感器。但是，每个传感器都是不同的，而且每个手机模块也是不同的。因此，他们的通信方式也不同。

　　如果说谢志峰在进入MEMS市场之前低估了什么的话，那就是他的公司和现场应用工程师的软件工作量，他们花费了大量精力来微调应用软件。他说，当发现公司生产的MEMS能够在一款手机中完美工作，在另一款手机中却不行时，“我们意识到软件是关键。”

　　混合与匹配不同的算法以及与不同厂商ASIC集成的传感器，非常复杂性和困难，这是推动MEMS向6D和9D传感器发展的主要是因素。谢志峰解释道：“一站式解决方案让MEMS集成变得更加干净、简单和可靠。”

　　传感器中枢

　　MEMS未来面临的挑战不仅是单一封装中的传感器数量不断增加。新出现的一个事物是“传感器中枢”，即厂商给封装中的传感器-ASIC组合增加了一个微控制器。谢志峰解释道，传感器中枢中需要微控制器，主要用于管理功耗。

　　据谢志峰，以前手机中的主CPU承担了这项任务。但每当传感器需要测量什么东西的时候就唤醒CPU，非常耗电。

　　除了本周刚宣布的公司首款加速计，QST目前还有一个CMOS集成6D运动传感器（比如3轴加速计+3轴陀螺仪，3轴磁传感器+3轴加速计技术）和9D传感器路线图。

　　但谢志峰表示，随着传感器中枢的出现，“我们决定提前我们的计划，更早地在MEMS中增加一个微控制器。”原来公司计划是在2015或2016年这么做。

　　QST有两个选择，可以把MEMS封装外包给一家MCU厂商，或者与一家MCU厂商合作把MCU集成到自己的MEMS之中。QST决定采用后者。谢志峰表示：“考虑到ARM的生态系统，ARM内核将是我们的首要考虑。为了推出专用、低功耗版本，我们也可以考虑MIPS。”