自1880年法國物理學家居里兄弟發現壓電效應以來,壓電材料已成為深入到現代社會各個層面的重要功能材料。對于壓電器件來說,目前正在經歷一個光明的快速發展期!5G通信、個人語音助手、可穿戴設備、指紋識別和醫療設備都是壓電器件的潛在熱門應用。據麥姆斯咨詢報道,2019年全球壓電器件市場規模為1935億元人民幣,預計2024年將增長至3320億元人民幣,2019~2024年期間的復合年增長率(CAGR)為11.4%。
壓電器件市場規模預測(薄膜型 vs. 塊體型)
長期以來,壓電器件主要采用基于石英或陶瓷等塊體材料,器件不僅體積龐大,價格昂貴,還難以采用連續生產模式制造,因此局限于一些特殊應用或高端應用。21世紀初以來,隨著先進材料和半導體技術不斷發展,壓電薄膜材料沉積技術與MEMS/CMOS制造工藝的集成度越來越高,為薄膜型壓電器件的“親民”路線開辟了一條新路。雖然薄膜型壓電器件的市場份額看似不高,但是增長幅度卻高于塊體型壓電器件,薄膜型壓電器件的市場滲透率將從2019年的11.4%增加到2024年的15.4%,其“黃金時代”正在悄然來臨!
薄膜型壓電器件“黃金時代”的功臣則是體聲波濾波器(BAW),其市場份額大概為整個薄膜型壓電器件市場的99%。隨著5G通信時代的來臨,射頻前端模組變得越來越復雜,要求濾波器在縮小尺寸的同時提高性能,薄膜體聲波濾波器(FBAR)成為各大巨頭廠商和初創企業的“競技之地”!此外,MEMS麥克風和揚聲器、陀螺儀、MEMS微鏡、MEMS馬達、能量收集器、微泵等MEMS傳感器和執行器,以及超聲波換能器和指紋識別傳感器等產品,與壓電技術融合后,正在為全球MEMS產業帶來一場革命!
典型薄膜型壓電器件:Avago FBAR芯片(左)、Vesper壓電式MEMS麥克風(中)、TDK超聲波飛行時間(ToF)傳感器(右)
制約薄膜型壓電器件走向量產的一個重要因素是其制造工藝復雜,特別是PZT薄膜沉積需要在低溫下完成,與CMOS/MEMS工藝的兼容性較差,能提供相關技術的設備廠商和晶圓代工廠資源也相對稀缺。當前,越來越多的MEMS代工廠開始提供壓電器件的制造服務,包括IDM巨頭——博世(Bosch)和意法半導體(STMicroelectronics)也積極參與其中。
為了滿足廣大MEMS從業人員對壓電技術的知識渴求,麥姆斯咨詢曾在2019年10月開設了一期《壓電MEMS和傳感器培訓課程》,該課程一經推出就受到了行業人士的熱捧,并獲得了很好的培訓效果。2020年,麥姆斯咨詢秉承精益求精、不斷進取的精神,特推出新一期課程!
(相關報道:把握壓電MEMS核心技術,開啟5G萬物互聯時代)
在本次培訓課程中,將為學員帶來以下豐富的內容:(1)壓電材料體系知識;(2)射頻濾波器:SAW濾波器和BAW濾波器(含FBAR);(3)基于壓電MEMS超聲換能器(PMUT)的指紋傳感器和飛行時間(ToF)傳感器;(4)SAW傳感器和SAW微流控;(5)壓電執行器:壓電MEMS微鏡、壓電MEMS變形鏡、壓電MEMS微振動臺和壓電MEMS馬達;(6)壓電薄膜制備工藝詳解:氮化鋁(AlN)薄膜和鋯鈦酸鉛(PZT)薄膜;(7)壓電MEMS器件設計與仿真。
責任編輯:pj
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