【導(dǎo)讀】智能時代，傳感器作為感知特定環(huán)境的基石正變得越來越重要。當(dāng)人們被各種各樣的智能產(chǎn)品所包圍的時候，無論是消費級的智能手機，還是高端的汽車或飛機上的應(yīng)用，產(chǎn)品智能化所依賴的傳感器是提供在安全、娛樂、食品加工、運輸?shù)确矫嬷悄芑瘧?yīng)用的基本保障。
MEMS產(chǎn)業(yè)向多傳感器集成方向前進(jìn)
然而，正是由于MEMS產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域多樣，而且應(yīng)用場景復(fù)雜，因此，相應(yīng)的封裝形式也必須滿足這些紛繁復(fù)雜的應(yīng)用，由此，在MEMS產(chǎn)品量產(chǎn)化過程中，封裝的成本比重已經(jīng)越來越大，通常超過四成，再結(jié)合測試部分的成本，一般來說，后端的成本往往占據(jù)產(chǎn)品成本的大半，有的甚至超過七成，甚至八成。因此，為了盡量適應(yīng)各個領(lǐng)域的應(yīng)用，以便盡可能形成大規(guī)模的批量生產(chǎn)，降低研發(fā)到市場的導(dǎo)入成本，整合MEMS產(chǎn)品的封裝形式已經(jīng)成為各大OSAT封裝廠商（外包半導(dǎo)體封裝測試廠）熱衷于思考和探索的課題。目前，MEMS產(chǎn)業(yè)正向多傳感器（現(xiàn)有的和新興的傳感器）集成方向前進(jìn)，并形成三大類組合傳感器，即：密閉封裝（ClosedPackage）組合傳感器、開放腔體（Open Cavity）組合傳感器、光學(xué)窗口（Open-eyed）組合傳感器。以滿足基于慣性等機理開發(fā)的運動傳感器、溫濕度等環(huán)境傳感器、以及與光學(xué)相關(guān)的傳感器等各方面的應(yīng)用需求。
圖：三大類組合傳感器
全球MEMS封裝市場概況
根據(jù)Yole的報告中所給出的市場預(yù)估可以看出基于MEMS產(chǎn)品類型分類后的MEMS封裝市場情況，2016年全球MEMS封裝市場規(guī)模為25.6億美元，預(yù)計到2022年將增至64.6億美元，2016年至2022年的復(fù)合年增長率高達(dá)16.7%。特別是隨著5G時代的來臨，用于4G和5G的射頻濾波器的需求明顯增長，其中射頻（RF）MEMS（體聲波濾波器BAW）封裝市場是整個MEMS封裝市場增長的最大貢獻(xiàn)者，其復(fù)合年增長率高達(dá)35.1%；光學(xué)MEMS封裝市場（包括微鏡和微測輻射熱計）受到消費類、汽車類和安全類應(yīng)用的驅(qū)動，以28.5%的復(fù)合年增長率位于MEMS封裝市場增長貢獻(xiàn)者的第二位；聲學(xué)MEMS（含MEMS麥克風(fēng)）和超聲波MEMS封裝市場對增長的貢獻(xiàn)位居第三，智能手機、汽車、智慧工廠和智慧家庭等都需要多個MEMS麥克風(fēng)提供連續(xù)不斷的聲音監(jiān)測，因此在高級應(yīng)用上MEMS麥克風(fēng)的數(shù)量逐漸增加，音頻處理需求顯得特別強烈。
圖：基于MEMS產(chǎn)品類型分類后MEMS封裝市場情況（出自：Yole）
中國市場倍受關(guān)注，
MEMS產(chǎn)品封裝發(fā)展良好？
目前，全球排在前20名的大半導(dǎo)體公司都紛紛看好中國的市場，競相將封裝測試基地轉(zhuǎn)移到中國，如飛思卡爾、英特爾、英飛凌、瑞薩、意法半導(dǎo)體、海力士、恩智浦半導(dǎo)體、三星電子、NEC、東芝、松下半導(dǎo)體等，中國臺灣的一些著名專業(yè)封裝企業(yè)也在向中國大陸加速轉(zhuǎn)移，全球電子封裝第一大公司日月光集團(tuán)的80億元投資項目于2011年9月21日落戶上海浦東新區(qū)張江高科技園區(qū)。2013年中國十大半導(dǎo)體封裝測試企業(yè)排名中外資企業(yè)占到多數(shù)。
相對外資企業(yè)，中國本土封裝企業(yè)，盡管已經(jīng)有兩千余家，但大部分從事中低端產(chǎn)品封裝，國內(nèi)具備先進(jìn)封裝能力的只有長電科技、通富微電子、華天科技、晶方半導(dǎo)體、蘇州固锝等不到10家企業(yè)。
此外，近幾年來，國內(nèi)的封裝測試企業(yè)分布區(qū)域基本格局也基本沒有改變，主要還是集中于長江三角洲、珠江三角洲和京津環(huán)渤海灣地區(qū)，其占比分別為56.2%、12.4% 和14.6%；特別需要指出的是，西安、武漢、成都等地的區(qū)位優(yōu)勢在不斷凸顯，封測產(chǎn)業(yè)得到持續(xù)發(fā)展，2016 年占比達(dá)到12.4%。
圖：國內(nèi)的封裝測試企業(yè)分布（出自: CSIA, SITRI整理，2017/9)
由此，國內(nèi)的MEMS企業(yè)，包括封裝以及前端的設(shè)計企業(yè)都要關(guān)注MEMS產(chǎn)品封裝方面的發(fā)展趨勢，結(jié)合應(yīng)用端的具體需求，完成對特定MEMS產(chǎn)品的開發(fā)工作，其主要的發(fā)展趨勢如下：
根據(jù)封裝技術(shù)發(fā)展特點和實際的市場應(yīng)用需求，各種混合封裝形式將應(yīng)運而生，在成本可控的情況下，逐漸從板級逐漸過渡到SiP級別，以實現(xiàn)更小體積，更小功耗，更多功能信號的集成輸出，提高產(chǎn)品的性價比，滿足特殊領(lǐng)域的應(yīng)用需求，由InvenSense（應(yīng)美盛）/TDK推出的整合加速度計、陀螺儀和壓力傳感器的7軸傳感器就是一個很典型的SiP應(yīng)用的例子。
此外，未來MEMS產(chǎn)品可能會逐漸演變?yōu)橐韵M電子為代表的低端、以民用產(chǎn)品為代表的中端，以及航空航天等特殊應(yīng)用領(lǐng)域為代表的高端三類。由此，產(chǎn)品質(zhì)量要求的不同導(dǎo)致了對封裝要求的不同，這也必將推動封裝技術(shù)的發(fā)展，以滿足不同的應(yīng)用層級的市場要求。
最后，隨著應(yīng)用端應(yīng)用種類和應(yīng)用層級逐漸趨于明朗，MEMS封裝市場將成為MEMS產(chǎn)業(yè)中，有機會成為最快實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)之一。這意味著，封裝形成的芯片化、模塊化產(chǎn)品將決定某一特定領(lǐng)域的實現(xiàn)智能傳感器產(chǎn)品的應(yīng)用速度，也成為企業(yè)更為易于獲得在某一特定領(lǐng)域取得成功的關(guān)鍵。基于MEMS技術(shù)的麥克風(fēng)產(chǎn)品在某種意義上就是一個典型的例子。
要實現(xiàn)MEMS的產(chǎn)業(yè)化，封裝必須跟上MEMS產(chǎn)品設(shè)計的步伐，面對MEMS產(chǎn)品在封裝領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r，你準(zhǔn)備好了嗎？
（來源：上海微技術(shù)工研院，作者：付世）
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