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MEMS產業鏈 - 傳統傳感器的唯一替代:MEMS產業鏈一覽

2016年11月29日 14:43 國海證券 作者:佚名 用戶評論(0

  MEMS產業鏈

  MEMS沒有一個固定成型的標準化的生產工藝流程,每一款MEMS都針對下游特定的應用場合,因而有獨特的設計和對應的封裝形式,千差萬別。

  MEMS和傳統的半導體產業有著巨大的不同,她是微型機械加工工藝和半導體工藝的結合。MEMS傳感器本身一般是個比較復雜的微型物理機械結構,并沒有PN結。但同時單個MEMS一般都會集成ASIC芯片并植在硅晶圓片上,再封裝測試和切割,后道工藝流程又類似傳統COMS工藝流程。

  因此MEMS性能的提升很大程度上不會過分依賴于硅晶圓制程工藝的升級,而更傾向于根據下游應用需求定制設計、對微型機械結構的優化、對不同材料的選擇,實現每一款傳感器的獨特功能,因此也不存在傳統半導體工藝晶圓廠不同世代的制程工藝升級路線圖(ROAD MAP)。

  

  IC制程工藝更接近于2D平面VSMEMS3維立體堆疊

  典型的MEMS系統如圖所示,由傳感器、信息處理單元、執行器和通訊/接口單元等組成。其輸入是物理信號,通過傳感器轉換為電信號,經過信號處理(模擬的和/或數字的)后,由執行器與外界作用。

  每一個微系統可以采用數字或模擬信號(電、光、磁等物理量)與其它微系統進行通信。MEMS將電子系統與周圍環境有機結合在一起,微傳感器接收運動、光、熱、聲、磁等自然界信號,信號再被轉換成電子系統能夠識別、處理的電信號,部分MEMS器件可通過微執行器實現對外部介質的操作功能。

  

  傳感器工作原理

  MEMS產業鏈類似于傳統半導體產業,主要包括了四大部分:前端fabless設計環節、ODM代工晶圓廠生產環節、封裝測試到下游最終應用的四大環節。

  

  MEMS產業鏈劃分

  全球前十名MEMS廠商主要包括博世意法半導體、惠普、德州儀器、佳能、InvenSense、Avago和Qorvo、樓氏電子、松下等等。其中BOSCH因為其在汽車電子和消費電子的雙重布局,牢牢占據著行業的第一的位置,其營收約占五大公司合計營收的三分之一。

  大部分MEMS行業的主要廠商是以Fabless為主,例如樓氏、HP、佳能等。同時,平行的也有IDM廠商垂直參與到整條產業鏈的各個環節,比如Bosch、ST等都建有自己的晶元代工生產線。

  

  全球主要MEMS廠商的生產模式定位

  基于之前闡述的MEMS本身區別于傳統IC產業特征,我們認為行業的核心門檻在于兩點:設計理念和封測工藝。

  前者不僅僅包括對傳統IC設計的理解,更需要包括多學科的綜和,例如微觀材料學、力學、化學等等。原因是因為內部涉及機械結構,空腔,和不同的應用場景,如導航,光學,物理傳感等。可以展開細說。

  后者,因為單個MEMS被設計出來的使用用途、使用環境、實現目的不同,對封裝有著各種完全不同的要求。比如對硅麥有防水和不防水區分,光學血氧濃度傳感器需要穿孔和空腔安裝透鏡,氣壓傳感器需要向外界敞開不能密封等等。在整個MEMS生產中,封測的成本占比達到35%-60%以上。

  

  MEMS成本結構拆分

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(14) 25.9%

( 發表人:方泓翔 )

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