根據Yole Development預測,2015到2021年間全球MEMS(微機電系統)市場的年復合增長率約為8.9%,盡管屆時市場規模可達200億美元,但與先前由于智能型手機、 平板計算機等消費電子產品拉動的兩位數以上的增長相比,市場成長明顯放緩。
究其原因,除了智能型手機等消費市場成長趨緩外,MEMS持續的「跌價」也是主因之一—以陀螺儀和加速度計產品為例,其價格每季度會下跌3%至5%,因此在消費電子市場紅利出盡之前,找到新的市場成長空間,MEMS廠商就是其中的關鍵。
圖一 : 2015-2021年全球MEMS市場預測(按照產品分類)
汽車市場就是其中被寄予厚望的一個領域,目前平均每輛汽車上使用的MEMS數量已超過20個,主要應用于汽車的安全與節能系統中,如電子穩定控制、胎壓監測、安全氣囊、引擎管理和尾氣處理等, 有數據顯示2022年這一類市場規模將達到32億美元。 此外,近年來ADAS和無人駕駛汽車的發展,也會為汽車引入新的MEMS器件,比如MEMS與激光掃描系統LiDAR結合可獲取更高分辨率的環境掃描數據。
汽車用抬頭顯示器(HUD)是另一個市場賣點—將圖像化的提示訊息投射到車前擋風玻璃上,與實際道路情況重合,達到一種AR(擴增實境)的效果,這讓投影設備廠商發現了一個新大陸, 例如TI早已開始大力推廣其基于MEMS的DLP投影技術在這種「無屏幕」場景下的應用。
圖二 : 基于MEMS技術實現的汽車抬頭顯示器(HUD)
MEMS在顯示領域的應用,同樣也可以移植到新一代消費電子產品中,為AR/VR等可穿戴裝置提供小尺寸、色彩鮮艷、高流明的顯示體驗。 與此同時,也有廠商在探索利用MEMS組件實現手勢識別等3D位置和運動測量,其原理是利用MEMS的壓電效應制造出壓電超聲波傳感器,進行超聲探測和定位。
據了解這種傳感器的功耗極低,一次測量只消耗4微焦耳的能量,低采樣率時電流僅有毫安。 2016年的CES展會上,Chirp Microsystems公司展示其基于MEMS的超音波手勢識別技術,預計在今年底上市虛擬現實和游戲機領域的商用產品。 雖然這些應用暫時還無法與智能型手機的市場規模相提并論,但無疑會改寫消費性電子市場的人機交互模式,創造出一個比觸控屏幕更自然的人機接口,幫助MEMS廠商透過改善用戶體驗的角度進而獲取利潤。
此外,生物醫療領域也可能成為MEMS的另一個市場熱點,包括病人監測、體外診斷、醫療成像、病人護理、給藥和藥物研究等五個應用領域。
根據Yole Development的預測,生物MEMS市場將從2015年的27億美元增長至76億美元,年復合增長率為18.4%,十分可觀。 新的MENS應用情境也在不斷涌現,例如在外骨骼和視網膜植入物中的應用。
傳統上,專業生物MEMS市場其中一個顯著的特征就是產品單價高,但是單一組件的市場容量小,通常都是在100萬顆以內,讓MEMS廠商很難從規模化效應中收益。 因此大家開始寄希望于「消費型」的生物MEMS市場發展,如血糖、血壓等健康監測,希望從中挖掘出可以「放量」的市場。 盡管生物醫學類產品存在認證等環節,市場導入期較長,會增加綜合成本,但相信大家還是有足夠的耐心去等待。
最后,物聯網無疑是MEMS廠商心中最大的一個「夢」,無處不在的終端傳感器讓MEMS存在感劇增,與NB-IoT等新興的低功耗無線協議結合在一起,更得以實現更大范圍內的數據收集、分析和運營,定義出新的商業價值, 預計2020年的物聯網設備會超過500億臺。
不過,這樣巨量的市場價值并不一定會自然地傳導至MEMS組件,MEMS廠商面臨著一個新的挑戰—物聯網應用需要的通常是一個整合傳感器、MCU、無線通信,甚至是軟件、云端大數據應用的整合解決方案, 在其中單一感測組件的物理價值反而顯得「微不足道」,這也是目前MEMS行業中很多玩家在追求所謂「垂直整合能力」的重要原因。
總之,對于MEMS廠商來說,未來的五年既需要「仰望星空」的信念,也需要「精耕細作」的勞作,在市場上「擠」出一片自己的空間。