大家熟知的微信“搖一搖”，背后實(shí)現(xiàn)這一功能的是一個叫陀螺儀傳感器的芯片。但去年我國出貨的5億部手機(jī)所用陀螺儀傳感器幾乎完全依賴進(jìn)口。
“花了多年的時間，我們完成了研發(fā)，也實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn)。”陀螺儀設(shè)計企業(yè)水木智芯科技(北京)有限公司總經(jīng)理劉雪松告訴《中國電子報》記者，“盡管我國有六七條相關(guān)的中試生產(chǎn)線，但是目前沒有一家能夠幫助我們實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。”
手機(jī)加速度傳感器的自給率僅有10%
與水木智芯相比，蘇州明皜傳感科技有限公司的境況要好得多。加速度計和陀螺儀同屬于應(yīng)用在手機(jī)中的慣性傳感器，該公司從事加速度計的研發(fā)和銷售，2015年出貨量達(dá)到5000萬顆。按照2015年國產(chǎn)手機(jī)出貨量5億部計算，該公司國內(nèi)市場占有率達(dá)到10%
但是，由于僅有這一家國內(nèi)加速度計供應(yīng)商，所以我國手機(jī)加速度傳感器的自給率也僅有10%。
“其實(shí)我們的制造環(huán)節(jié)也面臨很大的問題，只能靠臺積電來代工生產(chǎn)。”該公司董事、副總經(jīng)理吳文皜向《中國電子報》記者坦言，“即便依托全球最大的集成電路代工廠，一片晶圓的良率從10%提高到90%也花了兩年，每片晶圓的良率都提高到95%以上又花了兩年，而這樣的良率也僅僅能夠保證我們不虧本而已。”
實(shí)際上，得益于母公司固锝收購美國明銳公司，蘇州明皜對于制造工藝的積累甚至可以上溯到2005年。
沒有在制造工藝方面的多年積累，水木智芯難以承受海外代工的高額費(fèi)用。“擺在我們面前的路有兩條，一是把器件做得更小，以此降低成本。目前我們的三軸陀螺儀可以做到和世界先進(jìn)水平的意法半導(dǎo)體同類產(chǎn)品性能相當(dāng)，而且尺寸還小1/3。”劉雪松說，“但即便這樣做也只是勉強(qiáng)具備了出貨能力，完全不掙錢。”
水木智芯們的另一條路，就是苦等國內(nèi)產(chǎn)線工藝成熟。
我國MEMS工藝制程研發(fā)相對落后
以上所說的制造工藝即微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-MechanicalSystem)制造工藝，簡稱MEMS工藝。該工藝以半導(dǎo)體微細(xì)加工技術(shù)和超精密機(jī)械加工技術(shù)為基礎(chǔ)，集微傳感器、微執(zhí)行器、微機(jī)械結(jié)構(gòu)、微電源微能源、信號處理和控制電路、接口等于一體。
2010年時陀螺儀在智能手機(jī)中的采用率還僅為9%，如今幾乎每部手機(jī)都會用到一到兩個陀螺儀。目前看來，一部中高端智能手機(jī)采用的MEMS傳感器已多達(dá)十幾顆，包括組合慣性導(dǎo)航傳感器(陀螺儀、加速度計、磁力計)、壓力計、振蕩器、CMOS圖像傳感器、RF元件、硅麥克風(fēng)、指紋傳感器等。
當(dāng)下的全球消費(fèi)類慣性傳感器市場主要被國際巨頭所瓜分。意法半導(dǎo)體和博世抓住了組合慣性傳感器這一巨大市場迅速成為MEMS廠商的龍頭，目前意法半導(dǎo)體處于消費(fèi)類慣性傳感器的領(lǐng)導(dǎo)地位，占據(jù)四成市場份額，博世占據(jù)一成份額。
應(yīng)美盛作為全球前20大MEMS企業(yè)中完全以MEMS器件為主的企業(yè)，專注于消費(fèi)電子用MEMS產(chǎn)品，憑借先進(jìn)的設(shè)計及運(yùn)動感測應(yīng)用平臺占據(jù)一成以上的市場份額，而且目前仍然還處于上升勢頭。旭化成的市場份額和應(yīng)美盛相當(dāng)，其余的諸多企業(yè)只剩下20%多的市場空間。
賽迪智庫集成電路研究所副所長林雨告訴記者，MEMS產(chǎn)業(yè)鏈和集成電路相似，也分為設(shè)計、制造、封測、設(shè)備等環(huán)節(jié)。但由于其具有微機(jī)械的結(jié)構(gòu)特征，需要有別于IC的獨(dú)特加工技術(shù)，目前我國雖然已經(jīng)建成了一些MEMS生產(chǎn)線，但是在工藝制程研發(fā)上相對落后，主要瞄準(zhǔn)能夠大批量生產(chǎn)的低端MEMS產(chǎn)品，難以承擔(dān)特殊工藝生產(chǎn)。
他說，國內(nèi)MEMS產(chǎn)業(yè)雖然正在快速崛起中，但是與國外先進(jìn)水平相比仍有不小差距，產(chǎn)業(yè)鏈整體上比較落后。受MEMS工藝、制造技術(shù)的制約，整個芯片產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，MEMS產(chǎn)業(yè)鏈上缺乏規(guī)模企業(yè)，初創(chuàng)型設(shè)計企業(yè)居多。相比起國際主流企業(yè)，國內(nèi)MEMS企業(yè)出貨量都比較小，沒有積累起大規(guī)模市場驗(yàn)證反饋的經(jīng)驗(yàn)，在可靠性、穩(wěn)定性等規(guī)模生產(chǎn)工藝技術(shù)方面差距巨大。
同時，MEMS和IC芯片一樣，具有很強(qiáng)的規(guī)模效應(yīng)，國內(nèi)企業(yè)的出貨量缺乏，導(dǎo)致整個產(chǎn)業(yè)鏈特別是前端流片等環(huán)節(jié)加工能力比較薄弱，一致性、生產(chǎn)重復(fù)性都不能滿足設(shè)計的加工要求。因此整個MEMS產(chǎn)業(yè)鏈均處于投入階段，盈利比較困難。
應(yīng)注重人才培養(yǎng)和工藝研發(fā)
國內(nèi)的六七條中試線，水木智芯大部分都有過接觸。“在理念上和國外企業(yè)有差距。”劉雪松告訴記者，“硬件方面很舍得花錢，都是進(jìn)口的高端設(shè)備，動輒幾億元。但在技術(shù)、人才方面的投入相對來說就很不夠。”
但是傳感器的制造，看的不光是設(shè)備，更取決于代工企業(yè)的加工水平。“一條生產(chǎn)線的投資需要十幾億元，一個晶圓代工廠里要配套幾十個設(shè)計師，這不是我們設(shè)計企業(yè)能夠負(fù)擔(dān)的。”吳文皜建議，“對于國內(nèi)各地在建的生產(chǎn)線來說，要把眼光從設(shè)備轉(zhuǎn)移到人才培養(yǎng)和工藝研發(fā)上，特別是要培養(yǎng)具備晶圓廠管理經(jīng)驗(yàn)的人才。”
消費(fèi)電子市場用傳感器的最大特點(diǎn)就是總量大、單價低，2016年蘇州明皜出貨量有望翻倍，有望突破1億顆。“我們立足國內(nèi)市場，目標(biāo)也是在國內(nèi)上市，迫切需求在我國大陸整合從設(shè)計到制造的各個環(huán)節(jié)，來進(jìn)一步降低成本。”吳文皜說，“我們希望和國內(nèi)代工企業(yè)通力合作，盡快讓我國大陸具備高端傳感器的制造能力。”
“如果夠快的話，我國大陸產(chǎn)線應(yīng)該會在一到兩年內(nèi)有所突破。”劉雪松說，“我們會堅持到那個時候。”
01月07日 18:14
