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簡要介紹全球MEMS代工廠

lC49_半導體 ? 來源:djl ? 2019-08-28 16:13 ? 次閱讀

隨著物聯網5G時代的到來,應用端對MEMS器件的需求量越來越大。來自Yole的統計數據顯示,大部分增長將來自于5G和其他應用的RF MEMS銷售額的增加,有市場研究公司估計,2023年,僅RF MEMS市場規模就將達到150億美元。

RF MEMS市場將在2018~2023年期間以17.5%的CAGR速度增長。RF MEMS的激增是源于市場向5G的轉移及其帶來的無線電頻帶數量的增加,以及對RF開關和濾波器的需求的增加。

簡要介紹全球MEMS代工廠

圖:從2017年到2023年,RF MEMS和其他MEMS的市場規模(資料來源:Yole Developpement)。

有這樣的應用需求,使得MEMS制造,特別是代工市場越來越火爆。

MEMS代工主要有兩種類型:IDM廠商提供的MEMS代工,以及獨立代工廠提供的MEMS代工。其中,獨立的代工廠包括集成電路代工廠和純MEMS代工廠。

近幾年,Fabless模式的MEMS器件提供商發展迅速,獨立的MEMS代工廠也在努力尋求標準化的工藝,以減少制造時間并降低成本,從而提升規模經濟效益。這些使得獨立的MEMS代工廠快速成長,但目前IDM代工仍處于市場領導地位。

目前,提供MEMS代工的IDM廠商主要有意法半導體、索尼、德州儀器等;臺積電是全球最大的晶圓代工廠,其MEMS代工業務也排在行業前列。全球領先的純MEMS代工廠有Silex Microsystems、Teledyne DALSA、Asia Paci?c Microsystems、X-FAB 、Innovative Micro Technology等。國內的中芯國際、華虹宏力、上海先進半導體也有生產MEMS的能力。

下面,我們就來梳理一下業內主要的MEMS代工廠商,其中既包括IDM,也包括獨立代工廠。

Silex Microsystems AB

Silex Microsystems AB(瑞典Jarfalla)是一家純MEMS代工廠,在純MEMS代工廠中排名第二。香港投資控股公司GAE Ltd.于2015年7月13日收購了Silex 98%的股份,前股東CapMan,Priveq,Northzone和Startupfactory同意了出售其在該公司的所有股份。因此,GAE已獲得對Silex的實際控制權,而GAE的背后則是來自中國的耐威科技,獲得對Silex的控股后,耐威科技在北京建設了MEMS晶圓代工廠,以擴大該公司的產能。

Silex在Jarfalla擁有6英寸和8英寸晶圓廠,并在瑞典投資1200萬美元進行了升級。Silex的優勢在于使用其自有的硅通孔(TSV)技術,Silex還使用鋯鈦酸鉛作為壓電材料,用于能量收集等新型應用。

Silex在中國的代工廠主要運行200毫米MEMS晶圓,計劃是在2019年第一季度開始投入生產。

Silex的研發和小規模生產將繼續在瑞典Jarfalla進行,而大批量生產將轉移到北京。Silex表示,Jarfalla還將獲得額外投資,其中,5000萬美元用于增加設備和潔凈室,以擴大產能。

Silex原本擁有160名員工,年銷售額超過5000萬美元。Silex表示,預計中國的業務將需要類似規模的員工隊伍。

STMicroelectronics NV

意法半導體(ST)是IDM企業,也全球最大的MEMS代工廠,2017年的MEMS代工年收入為1.74億美元,高于2016年的1.6億美元。然而,值得注意的是,ST在2012年的MEMS代工銷售額為2.03億美元,2011年為2.446億美元。該公司可能會利用其額外的產能作為緩沖,這些剩余產能將隨著其自身對MEMS制造的需求增加而減少。

Teledyne DALSA

前身為DALSA Corporation,是一家加拿大公司,專門設計和制造專業電子成像組件(圖像傳感器,相機,圖像采集卡,成像軟件),以及專業半導體制造(MEMS,高壓ASIC)。Teledyne DALSA是Teledyne Imaging集團的一部分,Teledyne成像集團是Teledyne旗下的成像公司。

目前,Teledyne DALSA是全球最大的純MEMS代工廠。

羅姆

羅姆(ROHM)擅長利用薄膜壓電元件的MEMS工藝,基于其子公司LAPIS Semiconductor Miyazaki建立的制造工藝,可提供針對各種市場和應用而優化的壓電MEMS。

ROHM的MEMS工藝利用薄膜壓電元件提供的主要優點包括:綜合生產系統中,可實現高質量和靈活的產品制造和控制;使用6英寸和8英寸晶圓;全天候運行可加速開發,同時實現早期生產啟動。

臺積電

臺積電(TSMC)于2011年推出了全球首款傳感器SoC工藝技術。該技術通過整合臺積電的CMOS和晶圓堆疊技術,制造單片MEMS。

TSMC傳感器SoC技術的范圍從0.5μm到0.11μm,支持G-Sensors,陀螺儀,MEMS麥克風,壓力表,微流體和生物基因芯片等應用。

臺積電于2016年推出全球首款Si柱式WLCSP(晶圓級芯片級封裝)技術。該技術可應用于客戶的CMOS-MEMS運動傳感器SoC設計,創造了世界上最小的封裝尺寸,小至1.1mm×1.3mm,僅相當于傳統尺寸的五分之一。

臺積電于2017年成立了Piezo技術試驗線,可幫助客戶設計和開發用于醫療和健康應用的微型揚聲器、麥克風、超聲波傳感器和各種類型的執行器。壓電技術是MEMS的一個新領域,具有很大的發展潛力。新型壓電薄膜材料已經過預先定性,因此客戶可以專注于產品設計和架構,以實現最佳的產品上市時間。

X-Fab

德國的X-Fab總部設在愛爾福特,主要代工生產模擬和混合信號集成電路,以及高壓應用MEMS解決方案。

X-Fab在2017年的銷售額為5.82億美元,2016年的銷售額為5.13億美元。

2011年,X-FAB集團收購了MEMS Foundry Itzehoe GmbH的股份,該公司是弗勞恩霍夫硅技術研究所(ISIT)的衍生公司。這成為X-FAB 在Itzehoe 的專用MEMS代工廠。

索尼

索尼半導體利用其在MEMS和半導體加工制造方面的豐富經驗,提供廣泛的MEMS Foundry服務。服務內容主要包括:晶圓工藝開發(開發,工程樣品,從低到高的批量生產);可用流程包括批量工藝(包括SOI),表面工藝和半導體工藝。

APM(ASIA PACIFIC MICROSYSTEMS)

自2001年成立以來,亞太微系統公司(APM)一直致力于MEMS組件的開發和生產。早期,APM作為MEMS器件的集成器件制造商運營,特別強調壓力傳感器光學元件的產品開發。自2007年以來,憑借其在MEMS方面的生產和專業知識,以及豐富經驗,該公司的業務重點轉為純粹的MEMS代工,通過擴展更先進的MEMS組件的開發來發展業務。APM目前擁有一個6英寸晶圓廠,擁有專用的微機械加工工具以及完整的MEMS加工能力。

幾十年來,APM在開發各種MEMS器件方面積累了豐富的經驗,包括傳感器、執行器和微型元件。由于MEMS器件處理涉及高度定制,該公司建立了各種定制平臺,以滿足客戶的獨特需求。此外,通過多年的經驗,APM提出了一個新的產品引入流程:APM生產引進流程(APIP),系統地指導每個客戶的MEMS開發工作,逐步有效地實現商業化生產。

IMT

Innovative Micro Technology(IMT)成立于2000年1月,是復雜MEMS技術和平臺解決方案提供商,提供從設計和開發到原型設計和批量生產的全面交鑰匙服務。

IMT的全自動MEMS生產工廠可以滿足客戶對6英寸和8英寸的批量需求。與CMOS工廠不同,其優勢在于金屬、聚合物和其他材料的靈活性,以及硅、SOI、玻璃(熔融石英、石英、硼硅酸鹽)和III-V基板的經驗。

IMT還在不斷開發下一代MEMS和工藝技術,并建立了一個平臺和模塊庫,使客戶能夠以更低的開發周期有效地進入市場。

Philips Innovation Services

飛利浦創新服務部(Philips Innovation Services)是Koninklijke Philips NV(荷蘭阿姆斯特丹)的一部分,其在荷蘭埃因霍溫運營著一座MEMS晶圓代工廠。

雖然飛利浦將半導體業務分拆形成恩智浦半導體公司后退出了半導體制造業,但其依然保留著位于荷蘭埃因霍溫的晶圓代工廠。

該晶圓廠隨后被用于在內部和外部提供MEMS和微裝配服務。在2,650平方米的潔凈室中雇用了大約140人,其中大約70人從事MEMS工作,70人從事微型裝配。該團隊可以為MEMS工藝開發以及MEMS制造和原型制作提供幫助。

飛利浦的MEMS代工廠能夠處理從Ag到Zn的材料,包括CMOS禁止材料、合金、電介質和聚合物,如Parylene,并且可以將它們放置在各種基板上,包括硅、化合物半導體和玻璃。

該廠可以生產各種類型的MEMS設備,特別是在印刷和醫療電子應用中生產微流體設備方面成績斐然。該集團還提供各種晶圓鍵合技術,包括專有的粘接技術,MEMS-last CMOS晶圓集成和后端工藝,如微裝配和MEMS器件測試。

Micralyne

Micralyne是MEMS和微加工產品獨立開發商和制造商,服務于傳感器應用,Micralyne是MEMS傳感器和其它差異化應用微結構產品的主要供應商,這些應用包括物聯網器件、植入醫療器械以及光通訊產品等。

Micralyne總部位于加拿大亞伯達埃德蒙頓,憑借豐富的開發和制造經驗,Micralyne為滿足客戶的智能化和交互性需求,生產了很多復雜的MEMS器件。2015年1月,Micralyne被FTC科技收購。

TowerJazz

TowerJazz提供大批量MEMS制造解決方案,支持高端加速度計、陀螺儀、振蕩器電源管理控制器音頻傳感器和執行器、射頻MEMS調諧器、紅外像素陣列傳感器以及驅動器等應用。

TowerJazz的MEMS功能針對消費類成像、安全、汽車、工業和軍事應用中的傳感器設備的移動無線、紅外測量的高性能天線調諧和切換。

TowerJazz在全球的6英寸,8英寸和12英寸制造工廠中,將新技術從創意轉化為批量生產,擁有超過15年的大批量MEMS制造能力。

Globalfoundries

MEMS是Globalfoundries(格芯)的一項業務,但近些年其銷售額逐漸下降。

就在前些天,世界先進以2.36億美元收購了格芯新加坡8吋廠,包含廠房、廠務設施、機器設備與 MEMS IP等業務,該廠現有月產能約 3.5 萬片 8 吋晶圓。該廠的核心業務就是MEMS 代工。

Globalfoundries首席執行官Tom Caulfield在一份聲明中表示:“此次交易是我們全球制造業務簡化戰略的一部分,并將我們在新加坡的業務重點放在我們擁有明顯差異化的技術上,例如RF,嵌入式存儲器和高級模擬功能。通過利用我們在伍德蘭茲的gigafab設施的規模,將我們在新加坡的200毫米業務整合,將有助于降低我們的運營成本。”

可見,Globalfoundries正在逐漸弱化其MEMS代工業務。

Tronics Microsystems

Tronics Microsystems成立于1997年,是TDK溫度和壓力傳感器業務集團的一個部門,也是納米和微系統領域的技術領先廠商。針對電子設備日益小型化的高增長市場,該公司提供定制和標準產品,特別是工業、航空、安全和醫療市場。

Tronics在使用特殊金屬、敏感DRIE、晶圓級封裝、納米壓印、玻璃加工、SOI等工業化復雜MEMS方面擁有豐富的經驗。該公司在法國格勒諾布爾和美國德克薩斯州達拉斯擁有兩家晶圓廠,工藝組合非常廣泛,可滿足小批量高性能器件和大批量消費類芯片需求。

Tronics在許多不同應用中開發和生產MEMS器件方面擁有豐富經驗,包括:BioMEMS、高性能慣性MEMS、RF MEMS開關、微鏡、熱敏打印頭、醫療設備MEMS等。

Semefab

MEMS代工是Semefab的最大業務版塊。隨著傳感器的使用在各行各業變得越來越普遍,從車輛到一般安全,運動服裝到健康監測,白色家電和消費品,再到節能住宅和工作場所,都會用到MEMS技術。

Semefab生產各種MEMS傳感器,可為全球許多OEM提供代工服務。產品包括氣體流量傳感器,基于質量流量原理的客戶定制技術,薄膜上帶有微加熱器和溫度傳感器;氣體濃度傳感器,采用定制技術,可實現基于特定氣體的電阻變化;應變計,使用專用材料的壓電效應定制技術。此外,還有液體粘度傳感器和血液分析傳感器等。

Semefab有一系列的專有技術,如Micro Hot Plate,可創建適用于氣體光譜測定的寬帶紅外(IR)光源;熱電堆,用于非接觸溫度檢測;呼吸傳感器,易于佩戴,用于監測呼吸狀況,睡眠呼吸暫停等。

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