3. 國內(nèi)本土MEMS的進展將更加迅速
2012年全球微機電(Micro Electro Mechanical System;MEMS)前4大廠依序為意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)、博世(Robert Bosch)、德州儀器(Texas Instruments)、惠普(Hewlett Packard;HP),其中,意法半導(dǎo)體在消費性電子應(yīng)用居領(lǐng)先地位,博世則從汽車領(lǐng)域逐漸涉入到消費性電子應(yīng)用,其MEMS營收年增長優(yōu)于以微投影機用MEMS元件為主的德州儀器,及印表機用MEMS元件為主的惠普。
2012年全球第5至第10大MEMS廠商依序為樓氏電子(Knowles Electronics)、Panasonic、Denso、Canon、安華高科技(Avago Technologies)、Freescale,除以印表機用MEMS為主的Canon較2011年營收衰退外,其他廠商營收皆較2011年成長,2012年以消費性電子或汽車應(yīng)用為主要營收來源的MEMS廠營收表現(xiàn)相對較佳,預(yù)計2013年此情形亦將延續(xù)。
2012年全球MEMS市場規(guī)模較2011年成長10%,達109.3億美元,已連續(xù)4年成長,因該產(chǎn)業(yè)前四大廠營收領(lǐng)先第5大廠一段距離,在優(yōu)先觀察全球前四大MEMS廠營收排名變化情形下,2012年以消費性電子為主要營收來源的意法半導(dǎo)體因領(lǐng)先達成10億美元,首次居龍頭地位,其次系自汽車漸跨足消費性電子的博世,以8.4億美元自2011年第4名躍居第2地位。
比較2010~2012年全球前四大MEMS廠營收年成長率變化,意法半導(dǎo)體2010~2011年連續(xù)2年維持在48.9%以上,然2012年縮小至10.3%,博世則于2011~2012年連續(xù)2年維持在14%以上,反觀2012年惠普營收年衰退率以15.4%大于德州儀器9.6%的年衰退幅度。

從全球前10 大廠商的營收變化可看出,受全球經(jīng)濟疲軟影響,全球MEMS 感測器市場增長速度放緩,預(yù)計未來幾年將保持年均8%的復(fù)合增長率,而主要增長動力來自消費電子領(lǐng)域特別是手機領(lǐng)域,汽車電子領(lǐng)域增幅則有所放緩。未來幾年平板電腦和智慧手機領(lǐng)域的MEMS 感測器應(yīng)用仍將保持強勁增長,但產(chǎn)品零售價呈逐步下降趨勢。
目前全球市場的份額情況逐漸在向亞太地區(qū)傾斜,美國地區(qū)市場份額維持穩(wěn)定,仍是全球高端技術(shù)及產(chǎn)品的發(fā)源地,歐洲方面受債務(wù)危機及汽車工業(yè)下滑影響,市場份額逐漸降低,其中德國、芬蘭、法國等地的MEMS 產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為迅速。受到平板電腦和智慧手機的旺盛需求拉動,亞太地區(qū)的市場份額不斷提升,市場地位亦在逐漸提高,特別是中國大陸地區(qū),增速明顯高于全球增速。

現(xiàn)階段中國大陸MEMS 的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中,壓力感測器和加速度計占據(jù)較大比例,陀螺儀的增長也相當(dāng)迅速。值得深思的是,中國大陸MEMS 市場雖然快速發(fā)展,但在核心晶片上的取得仍極大部分倚靠歐洲和美國等國家。
根據(jù)中國大陸國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006~2020)之863 計劃,規(guī)劃資訊技術(shù)、生物和醫(yī)藥技術(shù)、新材料技術(shù)、先進制造技術(shù)、先進能源技術(shù)、資源環(huán)境技術(shù)、海洋技術(shù)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)、現(xiàn)代交通技術(shù)、地球觀測與導(dǎo)航技術(shù)…等10 大技術(shù)領(lǐng)域,做為未來重點發(fā)展新興技術(shù)領(lǐng)域,其中針對先進制造技術(shù)下之微納制造技術(shù)(包含微機電與納米),于近幾年來投入大量政策資源,并密切串連產(chǎn)官學(xué)研能量,希望能在下階段扶植出一具國際競爭力之戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。
在政策鼓勵下,中國大陸MEMS 的研發(fā)進程迅速向全國地區(qū)滲透,已在長三角和京津冀地區(qū)建立完整的產(chǎn)學(xué)研發(fā)展族群。目前長三角地區(qū)總計有上海深迪、上海矽睿、蘇州固锝…等約15 家MEMS 設(shè)計生產(chǎn)企業(yè),與中科院蘇州納米技術(shù)與仿生研究所、中科院上海微系統(tǒng)與資訊研究所、上海交大…等學(xué)研單位合作研發(fā)。京津冀地區(qū)包括北京思比科、北京廣微機電…等4 家企業(yè)與北大微電子所、北京清華、中科院等進行研發(fā)合作。除長三角與京津冀兩大產(chǎn)官學(xué)研重鎮(zhèn)外,包括珠三角、中西部省份、海西經(jīng)濟區(qū)、東北三省…等地區(qū)也都開始建構(gòu)MEMS 產(chǎn)學(xué)研能量,凸顯政策支援下,已逐步帶動國內(nèi)MEMS 產(chǎn)業(yè)扶值力度的全面升溫。
中國大陸本土MEMS Sensor 設(shè)計產(chǎn)業(yè)正快速萌芽,包括美新與矽睿兩家廠商已分別擁有加速度器、磁力計與陀螺儀、磁力計方案,蘇州固锝的加速度器已獲得臺積電和中芯國際的代工,未來亦會向陀螺儀發(fā)展,另蘇州敏芯微電子則同時橫跨矽麥克風(fēng)、壓力計兩大產(chǎn)品。除此之外,CMOS 影像感測器與Uncooled IR Sensor 等光學(xué)感測元件也有上海格科微、北京思比科、東莞新迪電子…等6 家廠商投入,融合演算法軟體能量則相對較弱, 目前只有江蘇英特神斯一家廠商投入,環(huán)境與生物相關(guān)感測器也已逐步走出學(xué)校實驗室階段,總計有無錫康森斯克電子、深圳仁民科技…等7 家廠商投入。

4. 先進封裝制程的議題依舊甚囂塵上
半導(dǎo)體行業(yè)對晶片封裝技術(shù)水平的劃分存在不同的標(biāo)準(zhǔn),目前國內(nèi)比較通行的標(biāo)準(zhǔn)是采取封裝晶片與基板的連接方式來劃分,總體來講,積體電路封裝技術(shù)的發(fā)展可分為四個階段:
第一階段:20世紀(jì)80年代,主要封裝技術(shù)為PTH(通孔直插式封裝),其特點是插孔安裝到PCB上,主要形式有DIP(雙列直插式封裝)、PGA,它們的不足之處是密度、頻率難以提高,難以滿足高效自動化生產(chǎn)的要求。
第二階段:20世紀(jì)80年代中期以表面貼裝為主,表面貼裝技術(shù)改變了傳統(tǒng)的PTH插裝形式,通過細微的引線將積體電路貼裝到PCB板上。主要形式為SOP(小外形封裝)、PLCC(特殊引腳晶片封裝)、PQFP(塑膠方塊平面封裝)、J型引線QFJ(四側(cè)J形引腳扁平封裝)和SOJ(小尺寸J形引腳封裝)、LCCC(無引線陶瓷封裝)等。其優(yōu)點在于引線細、短,間距小,封裝密度提高;電氣性能提高;體積小,重量輕;易于自動化生產(chǎn)。不足之處是在封裝密度、I/O數(shù)以及電路頻率方面還是難以滿足ASIC、微處理器發(fā)展的需要。
第三階段:20世紀(jì)90年代進入面積陣列封裝時代。主要的封裝形式有BGA(球柵格陣列封裝)、CSP(晶片級封裝)、PQFN(QFN增強版)、MCM(多晶片組件)。BGA技術(shù)使得在封裝中占有較大體積和重量的“管腳”被“焊球”所替代,晶片與系統(tǒng)之間的連接距離大大縮短。CSP技術(shù)解決了長期存在的晶片小而封裝大的根本矛盾,引發(fā)了一場積體電路封裝技術(shù)的革命。
第四階段:進入21世紀(jì),迎來了微電子封裝技術(shù)堆疊式封裝時代,它在封裝觀念上發(fā)生了革命性的變化,從原來的封裝元件概念演變成封裝系統(tǒng)。
目前,全球半導(dǎo)體封裝的主流正處在第三階段的成熟期,以PQFN、BGA和CSP等主要封裝技術(shù)進行大規(guī)模生產(chǎn),部分產(chǎn)品已開始在向第四階段發(fā)展。

進入納米時代后,半導(dǎo)體工藝的前進步伐便日顯困難,向先進制程挺進不僅需要耗費大量資本支出,產(chǎn)線建設(shè)和量產(chǎn)進程亦面臨重重挑戰(zhàn)。為了延續(xù)摩爾定律,先進封裝的議題便如火如荼的展開,涉及到SiP(系統(tǒng)級封裝)、3D堆疊、TSV(矽通孔)等各類前沿技術(shù)。先進封裝是目前國內(nèi)少有的能保持較高毛利水準(zhǔn)的行業(yè),實際上對于投資先進封裝而言,技術(shù)人員的經(jīng)驗水平和對產(chǎn)品的高客制化要求構(gòu)成了兩大進入門檻:1)整條封裝產(chǎn)線需要將近30天的工作過程,對每段設(shè)備的調(diào)整必須要有核心技術(shù),僅進行設(shè)備購置和鉅資投入是很難保證產(chǎn)品質(zhì)量和競爭力 ;2)先進封裝的一條產(chǎn)線往往只能滿足于一種產(chǎn)品的應(yīng)用,不同的產(chǎn)品和不同的客戶需要對產(chǎn)線進行大幅調(diào)整,客制化的高要求也拉高了先進封裝的投資門檻。
現(xiàn)階段先進封裝的產(chǎn)能大約占整體封裝產(chǎn)能的5~10%,未來10年的占比(包括IDM廠和專業(yè)封裝廠)可能會達到70%以上,這邊提及的先進封裝制程包括銅線、Flip Chip(覆晶/倒裝)、WLP(晶圓級封裝)、TSV(矽通孔)等等。
SiP封裝或3D IC封裝要實現(xiàn)商業(yè)化,極可能會由IDM廠、晶圓代工廠、IC封裝廠來共同爭奪主導(dǎo)權(quán),甚至由于具體采用哪種封裝技術(shù)往往要滿足客戶和產(chǎn)品的實際要求,晶圓廠在資金實力和對客戶產(chǎn)品參數(shù)的熟悉度上遠優(yōu)于IC封裝廠。這邊還必須要提一點,SiP的最終整合必須要涉及瞭解晶片內(nèi)部有幾個模組,模組的輸入輸出規(guī)格是什麼等等,而SiP的所有信號都在內(nèi)部進行處理,輸出的僅僅是最后結(jié)果,晶片設(shè)計廠并不會開放具體的參數(shù),那就使得封裝廠在做這件事上困難重重,因此這種主導(dǎo)權(quán)最終花落誰家尚難以斷言,而對國內(nèi)的封裝廠而言則更是如此,更不用說對內(nèi)部結(jié)構(gòu)極為保密的MEMS。臺積電和聯(lián)電正紛紛在積極投入布局SiP,使得日月光和矽品倍感壓力,此舉對封裝廠商的市場會有一定蠶食,但由于整個封裝行業(yè)的蛋糕在不斷壯大,傳統(tǒng)的封裝廠仍可分得一杯羹,未來空間亦相當(dāng)可觀。
就封裝技術(shù)水平而言,***、美國及新加坡等廠商仍處于國際領(lǐng)先,并已具備Flip Chip、SiP、3DIC等部分高端封裝制程的量產(chǎn)能力,而國內(nèi)目前的主流封裝技術(shù)仍集中在BGA和CSP階段,高端制程方面仍處于研發(fā)攻堅階段,部分廠商具備一定高端制程能力。

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