MEMS传感器集成度提高消费电子成最大应用

ST的专利还包括在MEMS传感器小型化道路中起到关键作用的单硅片制造技术。“标准技术利用在玻璃底板或者硅晶圆上邦定(Bonding)硅薄膜形成空气腔(Air cavity)，这一程序阻碍了传感器体积的进一步缩小。”Vigna指出，“无需邦定，ST的全硅(Full-silicon)技术能够在单硅片上实现更小的空气腔。这使得腔体宽度能够从100微米迅速缩小到1微米左右，而表面薄膜也从50微米降到了10微米。”硅片内腔的瘦身为外围尺寸的降低带来可能。据悉，在标准技术下，传感器尺寸为2mm×1mm，采用全硅技术后，可以缩小到1mm×300μm。

借助上述工艺，ST已经将其MEMS传感器产品成功推进到第四代产品，随着集成度的不断提高，芯片尺寸也以超过摩尔定律的速度迅速缩小。以三轴运动传感器(Motion Sensor)为例，芯片面积从最初的14mm2缩小到如今的4mm2。

由于目前仍然没有解决利用COMS工艺来实现MEMS器件的标准化制造，为了将MEMS传感器与模拟或数字电路集成在一起，SiP成为必由之路。2005年，ST率先首次推出了采用小型化的LGA封装的MEMS传感器，进一步降低了该器件的普及成本。此外，据Vigna介绍，目前位于意大利和法国的两家代工厂分别负责MEMS器件的机械和电子部分制造。而随着产量的增长，该公司明年可能会将LGA的MEMS传感器转移到深圳工厂进行封装。

汽车是MEMS传感器比较成熟的应用领域：低重力加速度传感器可用于电子停车制动(EPB)、安全带预紧器(Pre-tensioner)、防侧翻、汽车动态控制(VDC)；中/高重力加速度传感器可用于悬吊系统、气囊；MEMS陀螺仪则可用于惯性导航以及防侧翻和VDC。另外，MEMS压力传感器还可以用在进气歧管(Manifold)绝对压力、气压计、气囊、动态悬吊系统等场合。

但是，仅有来自汽车应用的支持是远远不够的。众多业界人士一致认为，MEMS传感器的辉煌未来是同以时尚和迅速更新换代而著称的消费电子联系在一起的。市场调研公司In-Stat/MDR报告指出，当MEMS开始全面进入消费电子产品时，市场将快速成长。该公司预测，2003~2008年消费电子市场中MEMS销售额的复合年增率将达到13.2%。“2010年，消费电子市场对于这种器件的需求将达到15亿件。”Vigna预计，“届时，将会有大约14-15亿美元的市场容量。”

正是基于这一点，ST开发出了Thelma和VenSen标准生产工艺平台。“消费类者需要便宜、可靠、性能正好(Just-enough)、久经考验以及易于扩大产量的MEMS传感器。”Vigna指出。毫无疑问，这种标准的生产工艺将改善规模经济。受到鼓舞，TSMC也号称将在今年推出自己的生产工艺平台。不过由于产量有限，TSMC的MEMS代工计划受到包括ST在内的多家MEMS器件供应商的质疑。

其他公司也在为实现MEMS的标准生产工艺而努力。Akustica公司最近推出了全球首款基于MEMS技术的单芯片数字扬声器，采用的CMOS-MEMS技术正是利用了CMOS标准制造工艺来实现MEMS结构。而Dalas半导体也在积极开发针对不同MEMS器件的模块化CMOS工艺。
　
“四个主要领域正在推动MEMS传感器在消费电子中的应用。”Vigna介绍，“它们是：手机、笔记本、数码相机等便携设备中的硬盘保护；利用倾斜度的变化在新出现的复杂手持设备中实现多种功能界面(游戏和浏览网页)；为实现精确导航而使用的导航推算系统；比压电解决方案更经济省电的静态和动态成像设备中的防抖动功能。”