低价平板电脑燃引信六轴MEMS元件战火引爆

研究机构Yole Dveloppement预估，20122017年，MEMS市场出货量及营收的年复合成长率(CAGR)将分别达到20%和13%；至2017年时产值将达210亿美元。其中，加速度计与陀螺仪等动作感测器正加速普及于平板电脑与智慧型手机中，出货成长的力道最具潜力，并推升各家业者营收向上(图1)。  

有鉴于市场需求畅旺，意法半导体正全力提升微机电系统(MEMS)产能。特别是各种新款低价平板将陆续在下半年登场，势将带动加速度计、陀螺仪、电子罗盘、压力计与MEMS麦克风等元件出货量向上攀升；因此，意法半导体的日产能已从去年9月的一百五十万颗，扩大三百万颗，以因应市场需求。  

低价平板需求飙ST MEMS日产能翻倍

其中，关乎使用者体验的MEMS元件，受惠平板价格日趋下滑，规格却日渐提升，出货量比起过往已大幅增长。郁正德进一步指出，平板制造商为满足使用者更多感测体验，已从过往只导入加速度计与陀螺仪，转变为将电子罗盘、压力感测计等元件均列为标准配备，因而助长MEMS元件出货量。  

值得注意的是，随着行动装置采用的MEMS数量逐渐增加，占位面积与功耗弊病也随之衍生；因此，可解决上述问题的高整合型MEMS市场商机已开始浮现。郁正德认为，整合加速度计与陀螺仪的六轴MEMS元件，不仅制造成本较低，且符合行动装置轻薄设计的趋势，将成为今年MEMS业者产品布局的一大重点。

因应此一趋势，意法半导体也推出高整合度六轴感测器模组--LSM330；除整合该公司新款三轴加速度计与三轴陀螺仪外，还加入两个嵌入式有限状态机( Finite State Machine)，透过这两个可编程电路，能在模组内部实现客制化动作识别功能。  

郁正德补充，可编程状态机能让感测器模组识别特定的动作或手势，并启动相关程式或应用；例如用特定的手势移动手机，可打开扩增实境功能查看附近的物体或地标。在MEMS感测器内整合此一处理功能，有助于行动装置降低耗电量，并为系统设计人员带来更多的设计自由度和灵活性。  

此外，整合加速度计、陀螺仪与磁力计等三种元件的九轴MEMS元件，亦逐渐受到市场重视。郁正德分析，过去九轴MEMS元件囿于整合技术未臻完备，且磁力计易受电磁干扰(EMI)，以及成本过高等挑战，市场发展并不顺遂。[!--empirenews.page--]然而，现今九轴MEMS感测器已可微缩至4毫米(mm)×4毫米，有助减少干扰发生，且价格也因经济规模成形而降低，市场潜力不容小觑。  

据了解，意法半导体全球共有六座工厂正全力生产MEMS元件，目前日产能约为三百万颗，年底时将扩增为四百万颗。郁正德强调，此一产能的扩张，除了持续看好MEMS市场未来需求不坠外，亦代表着意法半导体可透过以量制价的方式，提供客户更具价格竞争力的解决方案。  

根据研究机构IHS iSuppli指出，目前各家MEMS供应商都已皆积极扩产中，以因应不断升温的行动装置市场需求，但却同时也造成元件价格快速跌落；现今单一MEMS元件已不到1美元，对于主打低价的行动装置产品而言，导入各式各样的MEMS已非难事，MEMS市场渗透率也因此将持续扩大。  

事实上，为提升行动装置更佳的使用者经??验，多轴MEMS解决方案已成为各家业者势在必行的设计新趋势。其中，InvenSense正积极透过其六轴MEMS产品--MPU-6050抢攻平板市场，并已获Google Nexus 7采用，宣告六轴整合型MEMS将正式成为低价平板标配之一。

打进Nexus 7供应链InvenSense拔头筹 

过往在低价平板中，无论是加速度计或者陀螺仪等常见的元件，通常为节省成本、加速系统设计，皆采用制程与良率相当成熟的独立式MEMS，而非采用技术较高的整合型MEMS。然而，现今MEMS制程与良率比起过往已显著提升，多轴MEMS不仅价格已比独立元件便宜，且系统设计的时程依旧不受影响，驱使市场对MEMS的需求开始改变。  

有鉴于此，InvenSense六轴MEMS--MPU-6050已于低价平板市场传来捷报，且随着Nexus 7持续在欧美市场畅销后，该公司MEMS的出货量亦可望水涨船高，进而扩大整体营收。  

据了解，MPU-6050整合三轴陀螺仪与三轴加速器于同一晶片上，内建可处理复杂的运动感测融合算法的数位运动感测处理器(Digital Motion Processor, DMP)，此一整合型MEMS所含的运动感测融合算法，还可连接外部的磁力感测器，使组件得以收集整组感测数据，并且与前一代MPU-3000系列的接脚与引线相同，提供设计人员简单的升级路径，易于安装在空间受限的印刷电路板上。  

另一方面，InvenSense早在今年2012消费性电子展(CES)上，即展出了含有动作感测融合演算技术的九轴MPU-9150产品系列。此一九轴MEMS为整合三轴陀螺仪、三轴加速度计与三轴磁力计的高整合度MEMS，以4毫米(mm)×4毫米×1毫米的小型封装，实现最高整合的九轴动作感测解决方案。  

据了解，MPU-9150内建动作感测融合演算技术，可将原始加速器、陀螺仪、磁力计的输出值融合成单一感测元件融合演算技术资料流程，协助设计人员轻松将运动感测介面功能运用到软体应用中。  

事实上，InvenSense的规模虽无法与意法半导体、Bosch Sensortec等大型MEMS供应商比拟，但该公司与辉达(NVIDIA)关系良好，其MEMS元件往往搭配NVIDIA应用处理器一起出货；现今市场上已有超过一百款采用InvenSense方案的行动装置，且全球主要的智慧手机/平板电脑制造商中，皆有使用MPU-3050及其系统架构，显见InvenSense在整个非苹产品的市场已占有重要地位。  

除意法半导体与InvenSense皆已推出六轴MEMS产品积极抢攻市场外，在车用MEMS市场执牛耳的Bosch Sensortec亦不甘示弱，同样发表整合加速度计与陀螺仪的六轴MEMS产品--BMI055，并瞄准消费性电子市场，以期进一步扩大MEMS业务。  

抢推六轴MEMS方案Bosch Sensortec跨大步

为抢食行动装置多轴MEMS的市场商机，Bosch Sensortec的BMI055可满足进阶消费性电子六轴空间自由度(6DoF)应用系统的需求，诸如游戏机、智慧型手机与平板电脑所使用的游戏应用，提升使用者体验。  

此外，对设计人员而言，6DoF应用系统一站式解决方案的问世是一大利多，可一次获取如加速感测器、陀螺仪、以及其软体等所需的各种元件。BMI055以??平面闸格阵列(LGA)封装，体积仅3.0毫米(mm) ×4.5毫米×0.95毫米。高度整合的特性优势，可为原始设备制造商(OEM)减少整体物料清单成本(BOM)，同时因为元件数量减少，进而可简化组装程序与系统设计时程。  

除BMI055外，Bosch Sensortec也提供一项六轴MEMS专用的软体解决方案，该解决方案结合加速度计与陀螺仪感测器的测量资料，提供最佳化资料组给各种不同目标应用系统，如果再搭配上外部的磁力计，该软体甚至可协助完成九轴应用系统的设计。  

尽管Bosch Sensortec多轴MEMS在消费性电子市场的发展无法与其车用MEMS市场相提并论，但该公司高度垂直整合的优势可进一步降低MEMS制造成本，为其增加市场竞争力。  

郁正德进一步分析，Bosch Sensortec与意法半导体皆拥有自有的8吋晶圆厂，因此价格上，将比委外晶圆代工厂的MEMS业者还更具优势，且关键技术亦不容易外流。  [!--empirenews.page--]

综上所述，从各家MEMS业者纷纷推出六轴MEMS产品的迹象不难发现，行动装置导入各式惯性感测器已是大势所趋，尤其是可兼容多元感测功能的整合型MEMS设计更将成为未来主流；对于低价智慧型手机、低价平板等装置而言，多轴MEMS不但不会造成过高的成本负担，还能提供使用者更多元的感测应用，提升产品更多附加价值，为消费者、厂商创造双赢的局面。