前言:
優(yōu)秀的MEMS代工廠,會(huì)為企業(yè)、高校、科研機(jī)構(gòu)帶去時(shí)間和成本的節(jié)約,從而加快產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和投入市場(chǎng)的速度。
近年來(lái),隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)需求的逐漸興起,MEMS 標(biāo)準(zhǔn)化的程度大大發(fā)展,平臺(tái)化基礎(chǔ)正在形成,越來(lái)越多的MEMS產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈垂直分工。
全球主流MEMS代工類型
①純MEMS代工:該類代工企業(yè)不提供任何設(shè)計(jì)服務(wù),企業(yè)根據(jù)客戶提供的 MEMS 芯片設(shè)計(jì)方案,進(jìn)行工藝制程開(kāi)發(fā)以及代工生產(chǎn)服務(wù)。代表企業(yè)有公司、TeledyneDalsa、IMT 等。
②IDM企業(yè)代工:由于晶圓制造、封裝和測(cè)試的生產(chǎn)線建設(shè)均需要巨額資金投入,因此 IDM 模式對(duì)企業(yè)的研發(fā)力量、資金實(shí)力和市場(chǎng)影響力都有極高的要求。
在滿足自身晶圓制造需求后,IDM 企業(yè)會(huì)將剩余的產(chǎn)能外包出去,提供 MEMS代工服務(wù)。
采用 IDM 代工模式的企業(yè)均為全球芯片行業(yè)巨頭,主要代表為博世(Bosch)、意法半導(dǎo)體(STMicro)、德州儀器(TI)等企業(yè)。
③傳統(tǒng)集成電路MEMS代工:傳統(tǒng)集成電路(主要為 CMOS)代工企業(yè)以原有的 CMOS 產(chǎn)線為基礎(chǔ),嵌套部分特殊的生產(chǎn) MEMS 工藝技術(shù),將舊產(chǎn)線轉(zhuǎn)化為 MEMS 代工線。
由于批量生產(chǎn)能力突出,傳統(tǒng)集成電路企業(yè)往往會(huì)集中向出貨量較高的消費(fèi)電子領(lǐng)域的MEMS 產(chǎn)品提供代工,該類代工企業(yè)以臺(tái)積電(TSMC)、Global Foundries 等為代表。
國(guó)際MEMS代工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
從趨勢(shì)上看,全球MEMS代工業(yè)務(wù),尤其是純MEMS代工業(yè)務(wù)將會(huì)快速擴(kuò)張;從結(jié)構(gòu)上看,純MEMS代工業(yè)務(wù)在MEMS代工業(yè)務(wù)中所占比重將逐步升高。
其中IDM廠商垂直參與到整條產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié),比如Bosch、ST、TI 等巨頭都擁有自己的代工廠。
從結(jié)構(gòu)上看,純MEMS代工業(yè)務(wù)在MEMS代工業(yè)務(wù)中所占比重將逐步升高。
根據(jù)Yole Development的預(yù)計(jì),2019年全球EMS 代工業(yè)務(wù)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到16．68億美元,純MEMS代工業(yè)務(wù)市場(chǎng)規(guī)模則將超過(guò)突破11 億美元,約占66%。
國(guó)際產(chǎn)業(yè)影響國(guó)內(nèi)代工趨勢(shì)
隨著MEMS產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展,各環(huán)節(jié)開(kāi)始出現(xiàn)分工的趨勢(shì)。其中,樓氏電子、InvenSense等Fabless廠商已經(jīng)躋身全球MEMS領(lǐng)域前30大廠商。
盡管目前過(guò)半的MEMS業(yè)務(wù)仍然掌握在IDM企業(yè)中,但MEMS生產(chǎn)大批量、標(biāo)準(zhǔn)化后使得MEMS產(chǎn)業(yè)專業(yè)化分工將成為趨勢(shì)。
由于MEMS傳感器在消費(fèi)端的應(yīng)用已經(jīng)由高端市場(chǎng)逐步擴(kuò)散到一些低端手機(jī)、可穿戴式設(shè)備。
國(guó)內(nèi)MEMS傳感器市場(chǎng)的起步和發(fā)展與中國(guó)3C產(chǎn)品(包括計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)類電子產(chǎn)品)及汽車電子產(chǎn)品保持快速增長(zhǎng)、全球電子整機(jī)產(chǎn)業(yè)向中國(guó)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。
如今,我國(guó)MEMS傳感器產(chǎn)品在精度和敏感度等性能指標(biāo)上與國(guó)外存在巨大差距,應(yīng)用范圍也多局限于傳統(tǒng)領(lǐng)域。
中高檔傳感器產(chǎn)品絕大部分從國(guó)外進(jìn)口,90%的芯片依賴國(guó)外。
目前,中國(guó)MEMS產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段。目前,具有一定知名度和出貨量的本土MEMS企業(yè)仍然屈指可數(shù),逐鹿中國(guó)市場(chǎng)的主要競(jìng)爭(zhēng)者仍以跨國(guó)企業(yè)為主。
國(guó)內(nèi)MEMS公司由于與國(guó)際大公司的技術(shù)差距,未來(lái)會(huì)集中攻克低端消費(fèi)MEMS領(lǐng)域,在這些要求不高的領(lǐng)域還是有很強(qiáng)的竟?fàn)幜Α?/p>
國(guó)內(nèi) MEMS 代工制造以 6 英寸和 8 英寸產(chǎn)線為主,封裝測(cè)試環(huán)節(jié)是強(qiáng)項(xiàng),應(yīng)用領(lǐng)域正從手機(jī)、汽車走向 VR/AR、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。
伴隨中國(guó)MEMS傳感器行業(yè)的進(jìn)一步專業(yè)化,中國(guó)本土封裝測(cè)試代工廠將逐漸完善。
代工制造是中國(guó)MEMS產(chǎn)業(yè)重要特點(diǎn)。MEMS工藝也在逐步標(biāo)準(zhǔn)化、兼容化,且MEMS與IC比體量小得多,IDM模式投入巨大、運(yùn)營(yíng)難度大,對(duì)公司綜合實(shí)力要求高,大部分MEMS企業(yè)其實(shí)更適合代工模式。
國(guó)際主要代工企業(yè)及發(fā)展現(xiàn)狀
①Silex Microsystems AB是一家純MEMS代工廠,在純MEMS代工廠中排名第二。Silex在瑞典Jarfalla擁有6英寸和8英寸晶圓廠,并在瑞典投資1200萬(wàn)美元進(jìn)行了升級(jí)。
其優(yōu)勢(shì)在于擁有目前業(yè)界最先進(jìn)的硅通孔絕緣層工藝和制造平臺(tái),研發(fā)出包括深反應(yīng)離子刻蝕等在內(nèi)的六十余項(xiàng)MEMS核心專利,以上專利為實(shí)現(xiàn)功能化晶圓級(jí)封裝和3D集成提供了關(guān)鍵工藝。
②意法半導(dǎo)體(ST)是IDM企業(yè),也是全球最大的MEMS代工廠,不僅提供車載、工業(yè)、民用等方面的MEMS產(chǎn)品,作為全球最大的MEMS Foundry,也為其他公司代工生產(chǎn)MEMS。
③Teledyne Dalsa作為純MEMS代工企業(yè)的代表之一,分別擁有一條6英寸及8英寸MEMS生產(chǎn)線,該公司制造經(jīng)驗(yàn)豐富, 擁有量產(chǎn)實(shí)踐,其產(chǎn)品組成主要包括圖像傳感器及微鏡,與Silex產(chǎn)品存在部分重疊。
④IMT為美國(guó)排名第一的純代工廠,主要為無(wú)晶圓廠提供MEMS工藝開(kāi)發(fā)及制造服務(wù),代工業(yè)務(wù)覆蓋生物醫(yī)療、工業(yè)、光學(xué)、軍事、RF開(kāi)關(guān)和磁力計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域,其中生物醫(yī)療是其最大收入來(lái)源。
⑤Tronics從成立之初單純提供代工服務(wù)逐漸向產(chǎn)業(yè)鏈上游延伸,形成目前“代工+IDM”的全服務(wù)經(jīng)營(yíng)模式。在法國(guó)擁有一條6英寸MEMS生產(chǎn)線,在美國(guó)擁有一條6英寸MEMS生產(chǎn)線和一條8英寸MEMS生產(chǎn)線,美國(guó)工廠產(chǎn)能可達(dá)為6萬(wàn)片/年。
⑦臺(tái)積電是全球第一家,以及最大的專業(yè)集成電路制造服務(wù)(晶圓代工)企業(yè),也是全球最大的傳統(tǒng)代工廠代工MEMS模式工廠。
⑧TowerJazz提供世界級(jí)的MEMS代工解決方案,其在全球的6英寸,8英寸和12英寸制造工廠中,具有150mm和200mm的MEMS制造能力,并具有快速實(shí)施量產(chǎn)和逐步擴(kuò)大量產(chǎn)規(guī)模的能力。
⑨世界先進(jìn)(Globalfoundries)以2．36億美元收購(gòu)了格芯新加坡8英寸廠,包含廠房、廠務(wù)設(shè)施、機(jī)器設(shè)備與MEMS IP等業(yè)務(wù),該廠的核心業(yè)務(wù)就是MEMS代工。
中國(guó)主要的MEMS代工廠商
中芯國(guó)際從2008年進(jìn)入MEMS產(chǎn)業(yè),目前國(guó)內(nèi)排名第一的MEMS代工廠。并與Silicon Labs合作開(kāi)發(fā)的CMEMS技術(shù),把MEMS架構(gòu)直接構(gòu)建于標(biāo)準(zhǔn)CMOS晶圓上,從而實(shí)現(xiàn)“CMOS+MEMS”單芯片解決放纜。
上海先進(jìn):由傳統(tǒng)模擬芯片代工廠轉(zhuǎn)型MEMS代工,在MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))代工領(lǐng)域取得重大進(jìn)展,在打造國(guó)內(nèi)MEMS工藝生產(chǎn)平臺(tái)的同時(shí),首條MEMS工藝生產(chǎn)線已進(jìn)入量產(chǎn)。
罕王微電子作為國(guó)際一流的專注于MEMS傳感器IDM制造商之一,擁有先進(jìn)的8英寸MEMS芯片產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)線,工藝能力涵蓋MEMS芯片生產(chǎn)全流程。今年2月其8英寸MEMS芯片后端制造生產(chǎn)線順利啟動(dòng)生產(chǎn)。
華潤(rùn)微的MEMS產(chǎn)線是國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的與CMOS生產(chǎn)線兼容的MEMS傳感器量產(chǎn)生產(chǎn)線,并已自主研發(fā)多套具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的 MEMS 表面和體硅加工技術(shù),用于制造壓力、硅麥克風(fēng)、光電、溫濕度等MEMS傳感器。
華虹宏力在8英寸CMOS-MEMS制造平臺(tái)上,成功實(shí)現(xiàn)了MEMS器件與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝及生產(chǎn)線的全兼容,已流片的產(chǎn)品包括磁力計(jì)、加速度計(jì)、壓力傳感器等。
賽微電子公司控股子公司近日投資建設(shè)的“8英寸MEMS國(guó)際代工線建設(shè)項(xiàng)目”正式通線投產(chǎn)運(yùn)行,產(chǎn)能為1萬(wàn)片/月。這也標(biāo)志著北京首條商業(yè)量產(chǎn)、全球業(yè)界最先進(jìn)的8英寸MEMS芯片生產(chǎn)線進(jìn)入實(shí)際生產(chǎn)階段。
結(jié)尾:全球MEMS產(chǎn)業(yè)鏈競(jìng)爭(zhēng)加劇
全球范圍內(nèi),MEMS產(chǎn)能主要集中在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家,目前國(guó)際主要 MEMS 代工廠商之間市場(chǎng)份額差距不大,且市場(chǎng)整體集中度較低,因此競(jìng)爭(zhēng)較為激烈。
國(guó)內(nèi)目前尚未出現(xiàn)擁有持續(xù)量產(chǎn)實(shí)踐的 MEMS制造企業(yè),但國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求巨大,政策及產(chǎn)業(yè)合力助推 MEMS全產(chǎn)業(yè)鏈布局。
未來(lái)產(chǎn)能將部分向國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)移,預(yù)計(jì)短期內(nèi)國(guó)內(nèi)MEMS 市場(chǎng)將處于弱競(jìng)爭(zhēng)洼地,隨著國(guó)內(nèi) MEMS 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與成熟,未來(lái)國(guó)內(nèi)MEMS 企業(yè)間摩擦將日益加劇。