测试&技术提高 - 物联网给MEMS带来新商机 为何芯片商却很谨慎？

　　测试

　　测试MEMS器件需要不同的方法，因为有些MEMS芯片包含可动作的机械器件，测试时需要摇动器件来测试移动范围与结构的一致性，但是这种测试各自有相应的问题，例如成本。

　　“用大型ATE设备测试成本敏感型MEMS器件有点像大炮打蚊子，并不适合，”NI首席市场开发经理 Joey Tun说，“不过现在已经有一点标准化的趋势，每一个半导体公司都把MEMS当作重要的IP资产，并开发自己的测试方案。与传统测试方法完全不同，需要很多垂直领域的知识。”

　　Tun表示仅MEMS封装本身就可能会需要线性加速测试或旋转测试，当然芯片公司可以基于公开平台来定制化自己的测试需求。

　　“用户决定MEMS器件如何测试，”他说，“例如，汽车级产品就对测试要求严格得多。现在，测试成本占了MEMS产品的成本的30%至50%。虽然测试成本有下降的趋势，但物理世界还是给测试造成了很多麻烦。物理刺激（physical stimulus）有其本身的不确定性，需要微调和校正，但如果真对物理刺激进行微调，还是非常花时间的。”

　　技术提高

　　为满足新一代射频滤波器与压电式MEMS（用于喷墨打印机）的需求，人们开始把钪和掺杂氮化铝等新材料引入到MEMS中，因此微调和测试在MEMS产业中变得越来越普遍。

　　“喷墨打印机最开始采用溶剂型墨水，现在采用腊型（wax-based）墨水，”应用材料的Rosa说，“要让腊在100℃融化，才能喷射出去。但是要喷射更粘稠的材料，需要采用一个能输出高压力的致动器（actuator），压电致动器就是可输出这种高压力的器件。”

　　Rosa表示在射频滤波器与指纹识别传感器中，采用钪材料的情况越来越普遍，这些器件中钪的浓度在5%到40%左右，每5%的浓度相当于1分贝信噪比。“射频滤波器的频率响应曲线基本是个钟形，钪材料可以让频响曲线的两边更为陡峭，所以提高了信噪比。”

　　目前为止，几乎所有的MEMS都是由8英寸晶圆产线制造的。不过由于汽车电子与物联网需求的不断攀升，导致8英寸产线利用率极高，晶圆代工厂开始考虑能否用12英寸晶圆制造MEMS，是否可行还要看是否12英寸MEMS有足够的利润率以保证投资能够收回来。

　　“在MEMS制造中，工艺尺寸缩小与流程复用很多时候并不适用，因为其是非标准化的，”联电的Ng说，“在一些特殊应用方面我们成功了，出货量大，也有规模经济效应。但是有些MEMS器件的生产制造还存在不少挑战，它们体积很小，用量又不多。由于芯片面积小，所以每个月用到的晶圆数量不大。”

　　然而，8英寸晶圆存在一些局限。用8英寸晶圆制造的陀螺仪放不下大侧壁（sidewall），采用12英寸晶圆就可以解决这个问题。Rosa表示，因为现在把ASIC（专用集成电路，很多是12英寸工艺）和MEMS芯片放在一起加工的情况越来越多，因此把两片12英寸晶圆绑定在一起越来越简单，成本也越来越低。

　　“ASIC正在变得越来越复杂，开发人员在努力把更多的功能集成到一颗芯片上，”Rosa说，“在MEMS行业我们看到三个趋势：驱动器件的新器件、现有器件的新应用以及持续的价格下跌。MEMS公司必须在价格策略方面更具创意。”

　　这些更具创意的策略包括晶圆绑定、将ASIC和MEMS封在一个先进封装里面，或者直接用CMOS工艺制造MEMS，从而将ASIC与MEMS封装成单颗芯片。

　　结论

　　毫无疑问，MEMS在很多市场扮演越来越重要的角色。压力和运动传感器是物联网和联网设备的关键部件，MEMS是一项核心技术。

　　但由于MEMS产品的价格下跌无法阻止，未来几年整个MEMS市场规模可能停滞在现在的水平。除非通过足够多的并购使得市场上只剩巨头玩家，或者开发出新的需求使得供不应求，这样才有可能保证足够高的投资回报率，并让MEMS企业有资金投入到新技术与新工艺的开发。

　　至少现在来看，很多公司仍然在权衡将来的策略，这些公司仍然在设计制造大量的MEMS芯片，但是未来几年会怎样，谁也说不清。