大家熟知的微信“搖一搖”,,背后實現(xiàn)這一功能的是加速度計或者陀螺儀傳感器芯片,。但去年我國出貨的5億部手機(jī)中這兩種傳感器的國產(chǎn)化率僅為10%和0,。
“花了多年的時間,我們完成了研發(fā),,也實現(xiàn)了小批量生產(chǎn),。”陀螺儀設(shè)計企業(yè)水木智芯科技(北京)有限公司總經(jīng)理劉雪松說,,“盡管我國有六七條相關(guān)的中試生產(chǎn)線,,但是目前沒有一家能夠幫助我們實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)?!?/p>
手機(jī)加速度傳感器
自給率僅有10%
與水木智芯相比,,蘇州明皜傳感科技有限公司的境況要好得多。加速度計和陀螺儀同屬于應(yīng)用在手機(jī)中的慣性傳感器,,該公司從事加速度計的研發(fā)和銷售,,2015年出貨量達(dá)到5000萬顆。按照2015年國產(chǎn)手機(jī)出貨量5億部計算,,該公司國內(nèi)市場占有率達(dá)到10%,。
但是,由于僅有這一家國內(nèi)加速度計供應(yīng)商,,所以我國手機(jī)加速度傳感器的自給率也僅有10%,。
“其實我們的制造環(huán)節(jié)也面臨很大的問題,只能靠海外企業(yè)代工生產(chǎn),?!痹摴径隆⒏笨偨?jīng)理吳炆皜坦言,,“即便依托全球最先進(jìn)級的晶圓代工廠,,一片晶圓的良率從10%提高到90%花了兩年時間,每片晶圓的良率提高到95%以上又花了兩年時間,,而這樣的良率僅能保證不虧本,。”
實際上,,得益于母公司固锝收購美國明銳公司,,蘇州明皜對制造工藝的積累可以上溯到2005年。
沒有在制造工藝方面的多年積累,,水木智芯難以承受海外代工的高額費用,。“擺在我們面前的路有兩條,,一是把器件做得更小來降低成本,。目前三軸陀螺儀可做到和世界先進(jìn)水平的意法半導(dǎo)體同類產(chǎn)品性能相當(dāng),且尺寸還小1/3,?!眲⒀┧烧f,,“但即便這樣也只是勉強(qiáng)具備了出貨能力,完全不掙錢,?!彼局切镜牧硪粭l路,就是苦等國內(nèi)產(chǎn)線工藝成熟,。
全球慣性傳感器市場
主要被幾個巨頭瓜分
以上所說的制造工藝即MEMS工藝,。該工藝以半導(dǎo)體微細(xì)加工技術(shù)和超精密機(jī)械加工技術(shù)為基礎(chǔ),集微傳感器,、微執(zhí)行器,、微機(jī)械結(jié)構(gòu)、微電源微能源,、信號處理和控制電路,、接口等于一體。
2010年時陀螺儀在智能手機(jī)中的采用率僅為9%,,如今幾乎每部手機(jī)都會用到一到兩個陀螺儀,。一部中高端智能手機(jī)采用的MEMS傳感器已多達(dá)十幾顆,包括組合慣性導(dǎo)航傳感器(陀螺儀,、加速度計,、磁力計)、壓力計,、振蕩器,、CMOS圖像傳感器、RF元件,、硅麥克風(fēng),、指紋傳感器等。
當(dāng)下的全球消費類慣性傳感器市場主要被國際巨頭所瓜分,。意法半導(dǎo)體和博世抓住了組合慣性傳感器這一巨大市場迅速成為MEMS廠商的龍頭,。目前意法半導(dǎo)體處于消費類慣性傳感器的領(lǐng)導(dǎo)地位,占據(jù)四成市場份額,,博世占據(jù)一成份額,。
應(yīng)美盛作為全球前20大MEMS企業(yè)中完全以MEMS器件為主的企業(yè),專注于消費電子用MEMS產(chǎn)品,,憑借先進(jìn)的設(shè)計及運(yùn)動感測應(yīng)用平臺占據(jù)一成以上的市場份額,,而且目前仍然還處于上升勢頭。旭化成的市場份額和應(yīng)美盛相當(dāng),,其余的諸多企業(yè)只剩下20%多的市場空間。
賽迪智庫集成電路研究所副所長林雨說,,MEMS產(chǎn)業(yè)鏈和集成電路相似,,也分為設(shè)計,、制造、封測,、設(shè)備等環(huán)節(jié),。但由于其具有微機(jī)械的結(jié)構(gòu)特征,需要有別于IC的獨特加工技術(shù),,目前我國雖然已經(jīng)建成了一些MEMS生產(chǎn)線,,但是在工藝制程研發(fā)上相對落后,主要瞄準(zhǔn)能夠大批量生產(chǎn)的低端MEMS產(chǎn)品,,難以承擔(dān)特殊工藝生產(chǎn),。
他說,國內(nèi)MEMS產(chǎn)業(yè)雖然正在快速崛起中,,但是與國外先進(jìn)水平相比仍有不小差距,,產(chǎn)業(yè)鏈整體上比較落后。受MEMS工藝,、制造技術(shù)的制約,,整個芯片產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱,MEMS產(chǎn)業(yè)鏈上缺乏規(guī)模企業(yè),,初創(chuàng)型設(shè)計企業(yè)居多,。相比起國際主流企業(yè),國內(nèi)MEMS企業(yè)出貨量都比較小,,沒有積累起大規(guī)模市場驗證反饋的經(jīng)驗,,在可靠性、穩(wěn)定性等規(guī)模生產(chǎn)工藝技術(shù)方面差距巨大,。
同時,,MEMS和IC芯片一樣,具有很強(qiáng)的規(guī)模效應(yīng),,國內(nèi)企業(yè)的出貨量不大,,導(dǎo)致整個產(chǎn)業(yè)鏈特別是前端流片等環(huán)節(jié)加工能力比較薄弱,一致性,、生產(chǎn)重復(fù)性都不能滿足設(shè)計的加工要求,。因此,整個MEMS產(chǎn)業(yè)鏈均處于投入階段,,盈利比較困難,。
我國應(yīng)注重
人才培養(yǎng)和工藝研發(fā)
國內(nèi)的六七條MEMS中試線,水木智芯大部分都有過接觸,?!霸诶砟钌虾蛧馄髽I(yè)有差距?!眲⒀┧杀硎?,“硬件方面很舍得花錢,,都是進(jìn)口的高端設(shè)備,動輒幾億元,。但在技術(shù),、人才方面的投入相對來說就很不夠?!?/p>
但是傳感器的制造,,看的不光是設(shè)備,更取決于代工企業(yè)的加工水平,?!耙粭l生產(chǎn)線的投資需要十幾億元,一個晶圓代工廠里要配套幾十個設(shè)計師,,這不是我們設(shè)計企業(yè)能夠負(fù)擔(dān)的,。”吳炆皜建議,,“對于國內(nèi)各地在建的生產(chǎn)線來說,,要把眼光從設(shè)備轉(zhuǎn)移到人才培養(yǎng)和工藝研發(fā)上,特別是要培養(yǎng)具備晶圓廠管理經(jīng)驗的人才,?!?/p>
消費電子市場用傳感器的最大特點就是總量大、單價低,,2016年蘇州明皜出貨量有望翻倍,,有望突破1億顆?!拔覀兞⒆銍鴥?nèi)市場,,目標(biāo)也是在國內(nèi)上市,迫切需求在我國大陸整合從設(shè)計到制造的各個環(huán)節(jié),,來進(jìn)一步降低成本,。”吳炆皜說,,“我們希望和國內(nèi)代工企業(yè)通力合作,,盡快讓我國大陸具備高端傳感器的制造能力?!?/p>
“如果夠快的話,,我國大陸產(chǎn)線應(yīng)該會在一到兩年內(nèi)有所突破?!眲⒀┧烧f,,“我們會堅持到那個時候。”