EETIMES：中国能否占领MEMS市场？

    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。

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台湾工研院(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。

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。”