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《Globalpress電子高峰論壇特別報導(三)》

代工/設計服務崛起 MEMS專業分工雛形漸具

2011/6  王智弘
半導體產業鏈專業分工的架構已逐漸在MEMS市場發酵,其中,MEMS代工廠與設計服務角色的誕生,不僅可為Fabless設計業者營造良好的發展環境,並協助其加快產品開發速度,更有機會改寫過去由IDM主導MEMS市場的局面。
設計服務興起 MEMS供應鏈更完備 

MEMS市場的蓬勃,除帶動專業MEMS代工商機外,亦讓MEMS設計服務的商業模式應運而生,讓MEMS產業供應鏈的發展,逐漸朝向類似半導體產業專業分工明確的架構邁進,除可降低MEMS元件開發的進入門檻外,亦有助擴大MEMS市場的規模。  

圖4 AMFitzgerald創辦人Alissa M. Fitzgerald認為,MEMS設計服務可協助相關元件開發商降低研發風險。
2003年成立並專注於MEMS設計服務的AMFitzgerald創辦人Alissa M. Fitzgerald(圖4)表示,並非所有公司都能具備開發MEMS元件的專業領域知識,因此,透過該公司的服務,可協助需要MEMS方案卻缺乏相關人才與技術的公司快速切入,並降低每個技術研發階段的風險。  

現階段,AMFitzgerald所提供的服務,包括完整設計和專案管理、可製造性與成本分析、設計模擬與最佳化、4吋或6吋晶圓製程研發、測試系統開發、封裝和系統整合,以及將技術轉移至量產晶圓廠等。  

Fitzgerald指出,至今AMFitzgerald已服務超過七十家以上的客戶,涵蓋規模較小的新創公司至財星(Fortune)雜誌前五百大企業,其中,大部分是不熟悉MEMS專業知識的客戶,但也有少數具備MEMS技術能力的廠商為將研發資源聚焦產品製造,因而委由AMFitzgerald進行設計。至於客戶的應用領域則相當多元,主要以工業用感測器、醫療、半導體、生物科技、影像、太陽能和材料等範疇居多(圖5)。  

圖5 AMFitzgerald主要客戶群分布 資料來源:AMFitzgerald

然而,不可諱言的,MEMS設計服務或晶圓代工市場規模若要進一步擴大,Fabless設計業者將是不可或缺的關鍵觸媒,但以目前MEMS元件製造商通常須耗費4,000∼6,000萬美元,並投入4∼7年的時間才能開發出一款產品的情況來看,非常不利Fabless設計業者的發展。  

對此,Fitzgerald分析,由於MEMS缺乏標準製程,因此,元件製造商必須在建立完製程後,才能進行產品驗證,導致研發時間與費用大幅增加。不過,一旦未來MEMS製程逐漸標準化,且相關電子設計自動化(EDA)工具更加成熟,這個問題即可獲得改善,並促成Fabless設計公司在MEMS市場更加活躍,而屆時,MEMS產品的數量也將大量激增。  

值得注意的是,所謂MEMS製程的標準化,並非如互補式金屬氧化物半導體(CMOS)製程一般適用多種產品製造,而是將MEMS不同製程工序標準化、模組化,讓製造商可根據產品的需要配置適合的製程。Fitzgerald進一步解釋,每種MEMS元件的製程工序的排列組合不盡相同,因此,透過將微影(Lithography)、深蝕刻(Deep Silicon Etch)或沉積(Deposition)等製程工序加以標準化,即可像樂高積木一樣,按照MEMS元件的需求,隨意組合調整,這與半導體製程的開發概念截然不同。  

此外,針對市場人士提出將產品發展已相當成熟的加速度計(Accelerometer)製程標準化的看法,Fitzgerald則認為,專利問題將是首要須克服的問題。她表示,仔細觀察意法半導體、Bosch Sensortec和飛思卡爾(Freescale)等加速度計大廠的產品規格即可發現,三家產品外觀與封裝雖大同小異,但內部構造卻天差地別,這意味同樣的加速度計產品,可以許多技術方案實現,因此,在如此激烈競爭的產品市場中,很容易面臨專利侵權的問題,即便是採取全新製程技術的產品,亦不可不慎。  

除代工廠、設計服務商的出現可刺激MEMS市場的蓬勃外,致力推動MEMS發展的MEMS產業小組(MIG)亦積極整合相關技術、市場與產品資源,以協助更多業者進入MEMS領域。目前,MEMS產業小組已有一百家多家MEMS相關業者加入,除訊息分享交流外,也會提供可靠的產業資料協助MEMS技術的演進,同時促進MEMS技術和產品的商業應用與發展。  

由此可見,MEMS產品與製程的特殊性,並未局限相關業者的發展空間,反而在更多廠商加入後,讓整體供應鏈更加完備,再加上產業組織的共同推動,MEMS產業將大有可為。

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