美泰科技吝海峰：中国传感器核心技术的开发与应用

MEMS · 公众号 · · 2017-05-19 06:16

正文

吝海锋中国电子科技集团第十三所美泰科技副总

吝海锋：感谢华泰证券、投资界和产业界的各位朋友，我就传感器跟大家分享一个经验，这个题目有点大，中国传感器我们代表不了，我们只是说作为传感器包括MEMS这么多年走过的坑。

对于传感器和MEMS，好多人还搞不清楚，它有的时候在一块儿，有的时候又分开，我分别讲述传感器和MEMS之间的关系，包括MEMS传感器的核心研发所涉及的各个产业层面，以及产业发展与创新，我们的一些想法，包括最终我们做的经验和探索。

传感器在2015年的市场规模已经突破了1500亿美元，大家可以看一下传感器的主要玩家，霍尼韦尔，恩智浦，博世，PCB都是一些大的公司，它的产值更多一些。国内的传感器2015年已经突破了100亿人民币，主要领域是工业、汽车电子、通信电子、消费电子四个部分。大家可以看到，工业与汽车电子，占到了42%，发展最快的是汽车通讯。工业和汽车电子相比我们的消费电子，它相对来说还是比较高一点的，一个是高端应用，一个是消费应用，它们的区别在哪里？除了它的应用领域不一样，它的使用环境，比如我们消费类的环境，还有它的性能，还有它的可靠性，还有它的价格，以及封装，就说明高端产品相比手机类的大批量，开发周期短的，难度还是比较大的。到底难在哪里呢？我们自己分析了一下，它的设计相对比较困难，它要权衡各个方面的因素。工艺比较复杂，三层的SOI结构，包括TSV的MEMS工艺，包括它的封装，还有测试，涉及到冲击、碰撞，还有一些高温的，高寒甚至高可靠的都需要。

传感器发展趋势是微型化、网络化、智能化还有多参数一体化，MEMS它的加速度、陀螺、磁和压力传感器为一体的传感器微系统已经产品化，所以传感器MEMS化是一个趋势，而且随着5G通信，刚才吴总包括刘总也说了，随着5G通信的发展，大数据AR、VR，以及机器人自动驾驶，从原有的电子时代进入智能时代，传感器就迎来一个新的智能时代，所以传感器是一个重中之重。

第二个，MEMS。刚才说了MEMS现在全球的产值也就是120亿美金，随着5G和物联网的爆发，有人估计就有万亿的规模，我们预计2020年，全球MEMS会过200亿美金，而且在2030年可以超过千亿美金。

MEMS的应用和未来，最初的MEMS是用在国防和工业，以霍尼韦尔为代表的测试测量领域，后来随着博世、ST、飞恩卡尔，30%在汽车上应用。第三波就是消费电子，在这方面就是ST、博世，我们手机里面就有加表、陀螺，还有麦克风。

MEMS的集中度比较高，前十家基本占了50%以上，包括ST，意法，德仪等等，它是一个深度集中的行业。第二个，MEMS传感器为终端应用创造了一些基础，比如汽车、工业、医疗，MEMS是一个广泛应用的行业，除了这些传感器还有一些射频的器件，比如面向5G的滤波器、环型器、隔离器，还有射频开关等。

从总体来说，前30家一条产品的MEMS的厂家比较多，但是大的玩家，包括博世、霍尼韦尔、ADI等都是多条产品线共存的，因为MEMS不像半导体行业，工艺标准化，设计标准化，是多种工艺并存，而且它的设计有难度，一种器件一种工艺，一种工艺一种封装，一种封装一种测试，它是一个小而散的行业，所以它是半导体的延伸。

总体来说，消费类的MEMS已经趋于饱和了，我们看到的手机、玩具，包括智能手表各个方面的应用，价格已经直线下降，全行业都在亏损，中小企业做消费类的，要么被并购，要么被卖掉，整个行业向IT巨头聚集，但是国防和工业的MEMS的产品是稳定增长的，而且物联网和医疗应用是蓄势待发的场景。

第三部分，如果我们要做MEMS传感器行业，它要涉及到哪些产业链，包括它需要做的一些部署。MEMS传感器不光是AISC，它有核心的制造，包括它的一些模块，我们面向应用的比如说导航系统，还有系统应用，它的批量生产和封装都是我们所面临的挑战。

首先是设计，因为MEMS是典型的陀螺仪和加速度计，这种可动的结构，它里面涉及的一些力学包括结构的，还有系统级的防震，你要做好一个产品，这些平台必须都得有。

第二个，作为传统的MEMS结构的核心芯片，我们以电容式加速度传感器芯片为例，你要做电容检测，三层全硅工艺，还有圆片级气密封装，它做出的结构要求是宽带宽，宽频响，宽适应性的，甚至封装都要考虑。SOI结构是一个典型的TSV、SOI的平台，用这个平台可以做陀螺，加速度计，甚至光开关，压力传感器等。底下这层是一个SOI的衬里，中间是一个硅可动的结构，腔体内部是一个气密性圆片级的封装，可以一直保持真空，这就是一个典型的MEMS陀螺加速度计的结构，我敢说这个工艺在国内没有一两家能够掌握，所以这是我们面临的一个困境。

第三个，它的ASIC，除了结构之外还有驱动电路，所以在某种程度来说MEMS和传感器是一个微系统的概念，它涉及到模拟电路甚至闭环的控制，还有MCU的设计。

第四个，封装，因为你不能说我拿一个MEMS芯片，你必须做所有的封装，尤其针对一些加速度计和陀螺，这种高端的，必须解决封装的问题，甚至压力传感器封装的成本在芯片占到70%以上，这就是我们的困境。

你做完芯片，做完封装了，我们的用户依然不能用，我一些工业用户我要整体解决方案，我要模块，模块里面要涉及到热学、过载、温度范围，接插件，包括热设计、可靠性设计还有补偿，这是一个惯性的组合导航系统，三个陀螺，三个加表，里面要加上温度补偿，各种补偿都得加上，包括软件，这才是用户所能用的东西。

下面面临封测，传统的封测设备，IC的东西你得有，包括键合、贴片、点胶，还有整体的测试，可靠性的验证设备你也得有，这是一个完整的产业链。但是这些东西做完了你能做什么呢，除了我们之前讲的传感器，压力、惯性、流量，你也可以做一些射频的器件，它属于MEMS独有的，它不叫传感器。

下面讲一下我们觉得这个产品怎么做创新，MEMS的产业研发非常长，一家企业绝对不能完全做完，我们需要高校甚至研究所，中试线，也需要科研单位做一些转化，甚至一些投资界的助力，做一个大的产业，第二次腾飞。

作为核心技术的掌握者，我们还是希望能扶持中国的IDM的龙头企业，因为国内也有代工的线，也希望广义的IDM还有相对狭义的IDM共生的发展，因为MEMS是一个新的产品，它需要和代工线紧密的结合，希望两个可以一块儿走。

美泰科技我们做了这么多年，是十三所控股的一个公司，在国内做的时间比较长，20多年。现在已经有一条6寸的MEMS的工艺线，是国内的MEMS理事长和传感器产业联盟的单位，我们现在已经有了这种芯片到集成的能力，而且产品线也涉及了加速度计、陀螺仪，甚至模块，还有全部的产业链，下一步做微系统，集成技术的研发。

下面讲我们产品的应用，首先我们做汽车的应用，国内的MEMS集中在汽车产业链，我们也做了一些，用我们自己的芯片已经在国内的柴油车包括汽油车做了一些配套，用我们自己的芯片。

二，燃油汽车逐步被新能源汽车所替代，我们觉得还有机会，有可能可以做国外燃油汽车传感器的产业承接。

第二个，汽车自动辅助驾驶ADAS，高性能惯性、卫星和轮速组合导航系统，可以提供实时的米级定位，大家之前说的雷达那是避障，你要准确的定位就是惯性和卫星的组合系统，为什么呢？因为卫星也有被干扰的时候，如果卫星被干扰或者进隧道的时候，那只有惯性才能起到这样的作用，所以ADAS方面这是一个新的方向，当然还有一些震动、压力，做一些高铁、飞机、地震的安全监控。还有用在基站上的环行器、滤波器，5g的波长偏高，距离缩短，所以它的基站是非常的多的，这是一个高端的MEMS的设备器件，是一个新的特别大的领域。

最后，随着传感器的普及，进入智能家电包括智能家居，这种传感器测水位，测流量，甚至测一些温度、湿度各方面的，所有的传感器必须MEMS化，必须芯片化，必须集成化，才是整个MEMS的一些机会。我的报告就是这些，谢谢大家。