微機電系統(tǒng)(MEMS)為采用它的所有行業(yè)都帶來了革命性變化,參加前不久于圣地亞哥舉行的MEMS經(jīng)理人大會的與會者一致如此認為。例如,MEMS加速器極大強化了汽車安全氣囊的安全性；同樣,任天堂Wii基于運動的控制器已改變了游戲的玩法；而蘋果的iPhone也為手機設立了新范本。現(xiàn)在,在手機設計中正在迅速采用MEMS芯片(結合能操控它們的智能軟件),其速度之快堪比照相機進入手機的速度,從而催生出一類新的受消費者喜愛的電子設備。

“我預計到2010年,將有100億塊MEMS芯片用在手機中。”Fullpower Technologies公司主席Philippe Kahn在其于MEMS經(jīng)理人大會上面對150名代表所做的主旨演講中表示?！癢ii和iPhone只是開端。借助MEMS加速器實現(xiàn)的運動感知不久將支持全部功能,例如晃動一下手機接可接聽來電:沒有按鍵、不用手指,僅憑簡單自然的動作?！?

Kahn發(fā)明了照相機手機,他出資成立了Borland Software、Starfish Software(1998年被摩托羅拉收購)以及Lightsurf(2005年被VeriSign收購)。Kahn最新創(chuàng)建的公司是Fullpower Technologies,該公司為嘗試利用MEMS加速器、接近傳感器、環(huán)境光檢測器、壓力傳感器、磁力計(指南針)、全球定位系統(tǒng)(GPS)芯片、以及用于測量心跳速率、血葡萄糖及其它健康參數(shù)的MEMS壓力和流速傳感器的消費產(chǎn)品設計師,提供一種多任務優(yōu)先級搶占(preemptive priority)的操作環(huán)境。

“大家都有過這樣的經(jīng)歷:為實現(xiàn)想要的功能,需要一個菜單接一個菜單地找；若能通過搖晃或傾斜手機就能得到所需的功能,必定會把用戶體驗提升至新的高度?！盡icrovision產(chǎn)品管理總監(jiān)Russell Hannigan表示。Microvision生產(chǎn)一款投影儀顯示芯片,它使手機能將圖像投影到墻上。

法國Yole Development公司的創(chuàng)辦人兼總經(jīng)理Jean-Christophe Eloy也是與會者,他表示2006年全球MEMS市場約為70億美元,預計到2011年將增長到110億美元以上。2007年大約付運了4億塊MEMS芯片,約占全球整個代工市場的5%。

“我們認為,整個MEMS市場在2016年將達到200億美元,其年增長率為13%,其中70%來自半導體公司?！盓loy表示,“風險投資也大量投向MEMS,在2006年,MEMS公司共拿到4.43億美元投資,其中12家公司得到的資金超過1,500萬美元?！?

目前,大部分付運的MEMS芯片為噴墨打印機頭、壓力傳感器和加速器,但初創(chuàng)公司和老牌半導體公司向其它新型MEMS傳感器的進軍也在加速。例如,眼下只有4家公司生產(chǎn)MEMS麥克風,它們分別是:美國的Akustica和Knowles Acoustics、丹麥的Sonion MEMS A/S及新加坡的MEMS Technology Bhd。但全球的半導體制造商正蜂擁向這一領域。

圖:MEMS得到了Philippe Kahn的支持。Kahn是照相機手機的發(fā)明者,Borland Software、Starfish Software、Lightsurf、以及Fullpower Technologies公司的創(chuàng)始者。

“據(jù)我們所知,已有20多家公司正在開發(fā)MEMS麥克風。我們估計出貨量將從2006年的1,200萬只上升到2011年的3億只。”Eloy表示,“例如,為滿足這些需求,歐姆龍已從IBM公司買下一條8英寸生產(chǎn)線用于制造其自己的MEMS麥克風,并計劃在2008年開始供貨。”

Eloy介紹,其它種類MEMS芯片的情況也一樣。例如,胎壓傳感器最初主要是由歐洲的英飛凌和美國的GE Novasensor開發(fā),但現(xiàn)在,全球有15家公司在開發(fā)TPMS,Eloy透露。

新MEMS器件種類也是層出不窮。例如,過去Discera、Vectron International和SiTime這3家美國公司是僅有的MEMS時序芯片制造商,致力于在1-125MHz頻段替代晶體振蕩器。但現(xiàn)在,Silicon Clocks(美國)和其它一些公司正在設計更高頻率的RF MEMS器件。Yole估計,RF MEMS市場將在2011年飆升至4億美元。

“到2008年,我們預計還會見到其它類型的新MEMS器件,例如用于耳機的微型喇叭及專門的電池替代芯片。”Eloy表示。

在MEMS經(jīng)理人大會上描述的其它新類型MEMS器件包括:Qualcomm MEMS Technologies推出的干涉儀調(diào)制器(iMoD)顯示器,它與LCD一樣亮, 但無需背光、且功耗很低。iMoD顯示器置于一個內(nèi)嵌法布里-珀羅標準具的光學共振腔上,共振腔由一個薄膜棧和一個可形變反射膜組成。入射光被從頂部共振腔的薄膜棧及底部反射膜反射出去,從而允許相移波長有選擇地加強特定色彩,因此,不需要像處理從LCD發(fā)射的光那樣要采用濾光器和偏光器,就能實現(xiàn)光的強化。

比方糖還小的相機模塊

在這次會議上還描述了一款為手機研制的MEMS照相機模塊,它包括了一般尺寸照相機所具有的諸如變焦和自動對焦等全部功能,但體積只有一款方糖的幾分之一。該MEMS照相機模塊由美國初創(chuàng)公司Siimpel制造,它利用微型MEMS調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)光學自動對焦和變焦,沒有使用任何外部移動部件。

“我們在急速擴張生產(chǎn)能力,以便能夠為手機照相機模塊每月生產(chǎn)30萬個器件?！盨iimpel的創(chuàng)辦人Roman Gutierrez透露。

Siimpel有5,000平方英尺的Class 100無塵廠房、以及10,000平方英尺的Class 10,000裝配車間。

除初創(chuàng)公司外,諸如通用電氣(GE)等老牌公司也在急速擴張其MEMS制造能力。例如,GE聲稱其內(nèi)部的MEMS業(yè)務業(yè)已達到10億美元,且正在開發(fā)更多新的MEMS器件,GE的MEMS、微結構和納米技術全球產(chǎn)品經(jīng)理Brian Wirth表示。

“GE的全球研發(fā)中心正在開發(fā)幾種新MEMS器件,包括:一款用于化學和生物分析的MEMS Raman顯微分光計；一個用于生命科學和安全研究的微流體識別系統(tǒng)；一個用于氣流控制的MEMS微型真空管；還有一個電容超聲波轉(zhuǎn)換器?！盬irth指出。

作者:羅克鈴

（電子工程專輯）