前言:
優秀的MEMS代工廠,會為企業、高校、科研機構帶去時間和成本的節約,從而加快產品的開發和投入市場的速度。
近年來,隨著MEMS技術的發展和市場需求的逐漸興起,MEMS 標準化的程度大大發展,平臺化基礎正在形成,越來越多的MEMS產品的產業鏈垂直分工。
全球主流MEMS代工類型
①純MEMS代工:該類代工企業不提供任何設計服務,企業根據客戶提供的 MEMS 芯片設計方案,進行工藝制程開發以及代工生產服務。代表企業有公司、TeledyneDalsa、IMT 等。
②IDM企業代工:由于晶圓制造、封裝和測試的生產線建設均需要巨額資金投入,因此 IDM 模式對企業的研發力量、資金實力和市場影響力都有極高的要求。
在滿足自身晶圓制造需求后,IDM 企業會將剩余的產能外包出去,提供 MEMS代工服務。
采用 IDM 代工模式的企業均為全球芯片行業巨頭,主要代表為博世(Bosch)、意法半導體(STMicro)、德州儀器(TI)等企業。
③傳統集成電路MEMS代工:傳統集成電路(主要為 CMOS)代工企業以原有的 CMOS 產線為基礎,嵌套部分特殊的生產 MEMS 工藝技術,將舊產線轉化為 MEMS 代工線。
由于批量生產能力突出,傳統集成電路企業往往會集中向出貨量較高的消費電子領域的MEMS 產品提供代工,該類代工企業以臺積電(TSMC)、Global Foundries 等為代表。
國際MEMS代工產業現狀
從趨勢上看,全球MEMS代工業務,尤其是純MEMS代工業務將會快速擴張;從結構上看,純MEMS代工業務在MEMS代工業務中所占比重將逐步升高。
其中IDM廠商垂直參與到整條產業鏈的各個環節,比如Bosch、ST、TI 等巨頭都擁有自己的代工廠。
從結構上看,純MEMS代工業務在MEMS代工業務中所占比重將逐步升高。
根據Yole Development的預計,2019年全球EMS 代工業務市場規模將達到16．68億美元,純MEMS代工業務市場規模則將超過突破11 億美元,約占66%。
國際產業影響國內代工趨勢
隨著MEMS產業的大規模發展,各環節開始出現分工的趨勢。其中,樓氏電子、InvenSense等Fabless廠商已經躋身全球MEMS領域前30大廠商。
盡管目前過半的MEMS業務仍然掌握在IDM企業中,但MEMS生產大批量、標準化后使得MEMS產業專業化分工將成為趨勢。
由于MEMS傳感器在消費端的應用已經由高端市場逐步擴散到一些低端手機、可穿戴式設備。
國內MEMS傳感器市場的起步和發展與中國3C產品(包括計算機、通信和消費類電子產品)及汽車電子產品保持快速增長、全球電子整機產業向中國轉移密切相關。
如今,我國MEMS傳感器產品在精度和敏感度等性能指標上與國外存在巨大差距,應用范圍也多局限于傳統領域。
中高檔傳感器產品絕大部分從國外進口,90%的芯片依賴國外。
目前,中國MEMS產業尚處于起步階段。目前,具有一定知名度和出貨量的本土MEMS企業仍然屈指可數,逐鹿中國市場的主要競爭者仍以跨國企業為主。
國內MEMS公司由于與國際大公司的技術差距,未來會集中攻克低端消費MEMS領域,在這些要求不高的領域還是有很強的竟爭力。
國內 MEMS 代工制造以 6 英寸和 8 英寸產線為主,封裝測試環節是強項,應用領域正從手機、汽車走向 VR/AR、物聯網等領域。
伴隨中國MEMS傳感器行業的進一步專業化,中國本土封裝測試代工廠將逐漸完善。
代工制造是中國MEMS產業重要特點。MEMS工藝也在逐步標準化、兼容化,且MEMS與IC比體量小得多,IDM模式投入巨大、運營難度大,對公司綜合實力要求高,大部分MEMS企業其實更適合代工模式。
國際主要代工企業及發展現狀
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1200萬美元進行了升級。
其優勢在于擁有目前業界最先進的硅通孔絕緣層工藝和制造平臺,研發出包括深反應離子刻蝕等在內的六十余項MEMS核心專利,以上專利為實現功能化晶圓級封裝和3D集成提供了關鍵工藝。
②意法半導體(ST)是IDM企業,也是全球最大的MEMS代工廠,不僅提供車載、工業、民用等方面的MEMS產品,作為全球最大的MEMS Foundry,也為其他公司代工生產MEMS。
③Teledyne Dalsa作為純MEMS代工企業的代表之一,分別擁有一條6英寸及8英寸MEMS生產線,該公司制造經驗豐富, 擁有量產實踐,其產品組成主要包括圖像傳感器及微鏡,與Silex產品存在部分重疊。
④IMT為美國排名第一的純代工廠,主要為無晶圓廠提供MEMS工藝開發及制造服務,代工業務覆蓋生物醫療、工業、光學、軍事、RF開關和磁力計等多個領域,其中生物醫療是其最大收入來源。
⑤Tronics從成立之初單純提供代工服務逐漸向產業鏈上游延伸,形成目前“代工+IDM”的全服務經營模式。在法國擁有一條6英寸MEMS生產線,在美國擁有一條6英寸MEMS生產線和一條8英寸MEMS生產線,美國工廠產能可達為6萬片/年。
⑦臺積電是全球第一家,以及最大的專業集成電路制造服務(晶圓代工)企業,也是全球最大的傳統代工廠代工MEMS模式工廠。
⑧TowerJazz提供世界級的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,并具有快速實施量產和逐步擴大量產規模的能力。
⑨世界先進(Globalfoundries)以2．36億美元收購了格芯新加坡8英寸廠,包含廠房、廠務設施、機器設備與MEMS IP等業務,該廠的核心業務就是MEMS代工。
中國主要的MEMS代工廠商
中芯國際從2008年進入MEMS產業,目前國內排名第一的MEMS代工廠。并與Silicon Labs合作開發的CMEMS技術,把MEMS架構直接構建于標準CMOS晶圓上,從而實現“CMOS+MEMS”單芯片解決放纜。
上海先進:由傳統模擬芯片代工廠轉型MEMS代工,在MEMS(微機電系統)代工領域取得重大進展,在打造國內MEMS工藝生產平臺的同時,首條MEMS工藝生產線已進入量產。
罕王微電子作為國際一流的專注于MEMS傳感器IDM制造商之一,擁有先進的8英寸MEMS芯片產業化規模生產線,工藝能力涵蓋MEMS芯片生產全流程。今年2月其8英寸MEMS芯片后端制造生產線順利啟動生產。
華潤微的MEMS產線是國內規模最大的與CMOS生產線兼容的MEMS傳感器量產生產線,并已自主研發多套具有國內領先水平的 MEMS 表面和體硅加工技術,用于制造壓力、硅麥克風、光電、溫濕度等MEMS傳感器。
華虹宏力在8英寸CMOS-MEMS制造平臺上,成功實現了MEMS器件與標準CMOS工藝及生產線的全兼容,已流片的產品包括磁力計、加速度計、壓力傳感器等。
賽微電子公司控股子公司近日投資建設的“8英寸MEMS國際代工線建設項目”正式通線投產運行,產能為1萬片/月。這也標志著北京首條商業量產、全球業界最先進的8英寸MEMS芯片生產線進入實際生產階段。
結尾:全球MEMS產業鏈競爭加劇
全球范圍內,MEMS產能主要集中在歐美等發達國家,目前國際主要 MEMS 代工廠商之間市場份額差距不大,且市場整體集中度較低,因此競爭較為激烈。
國內目前尚未出現擁有持續量產實踐的 MEMS制造企業,但國內市場需求巨大,政策及產業合力助推 MEMS全產業鏈布局。
未來產能將部分向國內轉移,預計短期內國內MEMS 市場將處于弱競爭洼地,隨著國內 MEMS 產業的發展與成熟,未來國內MEMS 企業間摩擦將日益加劇。