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e世绘 | 市场有多大挑战就有多大?MEMS陷入两大困局

2017/03/19
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阅读需 15 分钟
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微机电系统MEMS)是融合了微电子、机械、材料领域技术发展的产物,也是一项非常复杂的技术。如何量产,怎样的方式是有效的、怎样又是无效的,如何经济的实现大规模产出是一个有挑战性的问题。

对于 MEMS 的设计而言,封装与测试似乎显得不足轻重。然而真的是这样吗?

-MEMS 芯片就像是黑盒子。通常情况下是气密密封,因为大多需要一个真空的工作环境。这给测试带来了很大的难度。高精度加速度计陀螺仪中,封装需要和 MEMS 芯片隔离以优化性能。


- 而产量的问题取决于 MEMS 器件自身之外的因素。因为一些是对热或者压力敏感的,又由于难以进行测试,所以没有简单易行的方法来确定其可靠性。这种“密闭”的形式,让 MEMS 自身与测试等过程中的创新受到了一定的限制。

由于投资回报率的问题,制造商一旦建立模型就不愿意改变它,创新成了一件受到影响的事。

量产是一个问题,尤其是在一开始。因此必须对封装建立一组规范与一套流程。较小客户群可能会进行产品的定制化,或许产量方面就会遭受损失。

现在正是物联网的风口,大量的传感器被需要。在新兴领域,MEMS 体积更小,同样给实现更高利润带来可能。

封装的挑战有哪些?
提高盈利的一个重要的方式就是新的封装方式。如今,绝大多数 MEMS 传感器被封装在聚合物的保护之中。还有其他选择,包括 QFN 封装以及,尽管在经济性方面能有进展,但是也有弊端。

通过使用 QFN 封装,你可以在相同体积的情况下实现更多的功能。还有另外一种封装方式也会是被看好的,这就是扇出晶圆级封装(FO-WLP),可以是实现增加功能性的同时不带来价格的增加。

不同的封装可用于不同的应用,也正因为 MEMS 市场的碎片性,哪个封装方式将成为主流还是有待时间考证的,而关于价格也并非有一套成型的规范。FO-WLP 也可能是未来的一大重点方向。

测试挑战有哪些?
随着新的封装方式的使用,MEMS 的封装成为一件越来越难的事情。扇出晶圆级封装需要在封装前对 MEMS 芯片芯片进行测试。此外,晶片需要在“重构”之前和之后进行测试。这是至关重要的,因为在一些情况下,晶片和 MEMS 器件可能来自不同的供应商。

这其中有一个挑战就是确保测试过程不会带来新的问题。大多的测试会损坏敏感部件,而收不稳定性的影响的测试中比如偏置温度,又往往会有不可靠的器件流入市场中。随着器件缩小,阈值电压会随着施加的应力而发生移位。

封闭性对于 MEMS 器件的测试也是一个大的挑战。

尽管晶片级测试已经得到了应用,但是通过晶片级测试来预测封装后器件的产量仍是具有挑战性的。

MEMS 面临着价格的压力,许多 MEMS 代工厂使用老技术,前期的投资较少。而实际上,规模经济来自新的制造过程和能力,然而很多工厂只对目前的投入产出做出权衡。

根据 IHS,惯性传感器麦克风和体声波装置有超过 10 亿美元的 MEMS 市场规模,然而也是与投资息息相关的。

MEMS 器件的需求在未来几年将显着增长,特别是因为感测运动的装置对传感器的需求。当然有标准化产品的需求也有定制化产品的需求。但制造和测试的方面都存在巨大挑战,尤其是当系统供应商需要更高的可靠性、更小的体积,然而希望更低的价格。

未来 MEMS 的道路并不易,甚至变得更加困难,因为实现这些目标就需要创新,在前期投资和设备方面都需要有投入。变化正在进入这个市场。但是,他们会是什么样子,什么时候发生,谁最终会从这些变化中受益,都还不得而知。

更多关于英特尔的文章,欢迎点击《与非网 MEMS 专栏》

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