前言:
优秀的MEMS代工厂,会为企业、高校、科研机构带去时间和成本的节约,从而加快产品的开发和投入市场的速度。
近年来,随着MEMS技术的发展和市场需求的逐渐兴起,MEMS 标准化的程度大大发展,平台化基础正在形成,越来越多的MEMS产品的产业链垂直分工。
全球主流MEMS代工类型
①纯MEMS代工:该类代工企业不提供任何设计服务,企业根据客户提供的 MEMS 芯片设计方案,进行工艺制程开发以及代工生产服务。代表企业有公司、TeledyneDalsa、IMT 等。
②IDM企业代工:由于晶圆制造、封装和测试的生产线建设均需要巨额资金投入,因此 IDM 模式对企业的研发力量、资金实力和市场影响力都有极高的要求。
在满足自身晶圆制造需求后,IDM 企业会将剩余的产能外包出去,提供 MEMS代工服务。
采用 IDM 代工模式的企业均为全球芯片行业巨头,主要代表为博世(Bosch)、意法半导体(STMicro)、德州仪器(TI)等企业。
③传统集成电路MEMS代工:传统集成电路(主要为 CMOS)代工企业以原有的 CMOS 产线为基础,嵌套部分特殊的生产 MEMS 工艺技术,将旧产线转化为 MEMS 代工线。
由于批量生产能力突出,传统集成电路企业往往会集中向出货量较高的消费电子领域的MEMS 产品提供代工,该类代工企业以台积电(TSMC)、Global Foundries 等为代表。
国际MEMS代工产业现状
从趋势上看,全球MEMS代工业务,尤其是纯MEMS代工业务将会快速扩张;从结构上看,纯MEMS代工业务在MEMS代工业务中所占比重将逐步升高。
其中IDM厂商垂直参与到整条产业链的各个环节,比如Bosch、ST、TI 等巨头都拥有自己的代工厂。
从结构上看,纯MEMS代工业务在MEMS代工业务中所占比重将逐步升高。
根据Yole Development的预计,2019年全球EMS 代工业务市场规模将达到16．68亿美元,纯MEMS代工业务市场规模则将超过突破11 亿美元,约占66%。
国际产业影响国内代工趋势
随着MEMS产业的大规模发展,各环节开始出现分工的趋势。其中,楼氏电子、InvenSense等Fabless厂商已经跻身全球MEMS领域前30大厂商。
尽管目前过半的MEMS业务仍然掌握在IDM企业中,但MEMS生产大批量、标准化后使得MEMS产业专业化分工将成为趋势。
由于MEMS传感器在消费端的应用已经由高端市场逐步扩散到一些低端手机、可穿戴式设备。
国内MEMS传感器市场的起步和发展与中国3C产品(包括计算机、通信和消费类电子产品)及汽车电子产品保持快速增长、全球电子整机产业向中国转移密切相关。
如今,我国MEMS传感器产品在精度和敏感度等性能指标上与国外存在巨大差距,应用范围也多局限于传统领域。
中高档传感器产品绝大部分从国外进口,90%的芯片依赖国外。
目前,中国MEMS产业尚处于起步阶段。目前,具有一定知名度和出货量的本土MEMS企业仍然屈指可数,逐鹿中国市场的主要竞争者仍以跨国企业为主。
国内MEMS公司由于与国际大公司的技术差距,未来会集中攻克低端消费MEMS领域,在这些要求不高的领域还是有很强的竟争力。
国内 MEMS 代工制造以 6 英寸和 8 英寸产线为主,封装测试环节是强项,应用领域正从手机、汽车走向 VR/AR、物联网等领域。
伴随中国MEMS传感器行业的进一步专业化,中国本土封装测试代工厂将逐渐完善。
代工制造是中国MEMS产业重要特点。MEMS工艺也在逐步标准化、兼容化,且MEMS与IC比体量小得多,IDM模式投入巨大、运营难度大,对公司综合实力要求高,大部分MEMS企业其实更适合代工模式。
国际主要代工企业及发展现状
①Silex Microsystems AB是一家纯MEMS代工厂,在纯MEMS代工厂中排名第二。Silex在瑞典Jarfalla拥有6英寸和8英寸晶圆厂,并在瑞典投资1200万美元进行了升级。
其优势在于拥有目前业界最先进的硅通孔绝缘层工艺和制造平台,研发出包括深反应离子刻蚀等在内的六十余项MEMS核心专利,以上专利为实现功能化晶圆级封装和3D集成提供了关键工艺。
②意法半导体(ST)是IDM企业,也是全球最大的MEMS代工厂,不仅提供车载、工业、民用等方面的MEMS产品,作为全球最大的MEMS Foundry,也为其他公司代工生产MEMS。
③Teledyne Dalsa作为纯MEMS代工企业的代表之一,分别拥有一条6英寸及8英寸MEMS生产线,该公司制造经验丰富, 拥有量产实践,其产品组成主要包括图像传感器及微镜,与Silex产品存在部分重叠。
④IMT为美国排名第一的纯代工厂,主要为无晶圆厂提供MEMS工艺开发及制造服务,代工业务覆盖生物医疗、工业、光学、军事、RF开关和磁力计等多个领域,其中生物医疗是其最大收入来源。
⑤Tronics从成立之初单纯提供代工服务逐渐向产业链上游延伸,形成目前“代工+IDM”的全服务经营模式。在法国拥有一条6英寸MEMS生产线,在美国拥有一条6英寸MEMS生产线和一条8英寸MEMS生产线,美国工厂产能可达为6万片/年。
⑦台积电是全球第一家,以及最大的专业集成电路制造服务(晶圆代工)企业,也是全球最大的传统代工厂代工MEMS模式工厂。
⑧TowerJazz提供世界级的MEMS代工解决方案,其在全球的6英寸,8英寸和12英寸制造工厂中,具有150mm和200mm的MEMS制造能力,并具有快速实施量产和逐步扩大量产规模的能力。
⑨世界先进(Globalfoundries)以2．36亿美元收购了格芯新加坡8英寸厂,包含厂房、厂务设施、机器设备与MEMS IP等业务,该厂的核心业务就是MEMS代工。
中国主要的MEMS代工厂商
中芯国际从2008年进入MEMS产业,目前国内排名第一的MEMS代工厂。并与Silicon Labs合作开发的CMEMS技术,把MEMS架构直接构建于标准CMOS晶圆上,从而实现“CMOS+MEMS”单芯片解决放缆。
上海先进:由传统模拟芯片代工厂转型MEMS代工,在MEMS(微机电系统)代工领域取得重大进展,在打造国内MEMS工艺生产平台的同时,首条MEMS工艺生产线已进入量产。
罕王微电子作为国际一流的专注于MEMS传感器IDM制造商之一,拥有先进的8英寸MEMS芯片产业化规模生产线,工艺能力涵盖MEMS芯片生产全流程。今年2月其8英寸MEMS芯片后端制造生产线顺利启动生产。
华润微的MEMS产线是国内规模最大的与CMOS生产线兼容的MEMS传感器量产生产线,并已自主研发多套具有国内领先水平的 MEMS 表面和体硅加工技术,用于制造压力、硅麦克风、光电、温湿度等MEMS传感器。
华虹宏力在8英寸CMOS-MEMS制造平台上,成功实现了MEMS器件与标准CMOS工艺及生产线的全兼容,已流片的产品包括磁力计、加速度计、压力传感器等。
赛微电子公司控股子公司近日投资建设的“8英寸MEMS国际代工线建设项目”正式通线投产运行,产能为1万片/月。这也标志着北京首条商业量产、全球业界最先进的8英寸MEMS芯片生产线进入实际生产阶段。
结尾:全球MEMS产业链竞争加剧
全球范围内,MEMS产能主要集中在欧美等发达国家,目前国际主要 MEMS 代工厂商之间市场份额差距不大,且市场整体集中度较低,因此竞争较为激烈。
国内目前尚未出现拥有持续量产实践的 MEMS制造企业,但国内市场需求巨大,政策及产业合力助推 MEMS全产业链布局。
未来产能将部分向国内转移,预计短期内国内MEMS 市场将处于弱竞争洼地,随着国内 MEMS 产业的发展与成熟,未来国内MEMS 企业间摩擦将日益加剧。
