專業MEMS元件代工廠重要性與日俱增。MEMS元件應用商機日益擴大,吸引越來越多半導體業者爭相投入開發,并帶動制造需求增溫;看好此一商機,專業MEMS元件代工業者已加緊厚實設計支援服務,并擴充制造設備及產能。微機電系統(MEMS)元件出貨量倍增將加速引爆整合元件制造商(IDM)與MEMS代工廠之間的競爭戰火。在各式行動裝置大量導入諸如加速度計、陀螺儀、磁力計與MEMS麥克風后,其整體出貨量正快速成長中,同時也擴大MEMS制造商機,讓IDM與專業MEMS代工廠之間的競爭浮上臺面。
目前,歷史悠久的IDM仍位居MEMS市場要角。盡管MEMS委外生產的商業模式日漸成熟,但由于制程特殊及智慧財產(IP)等因素考量,諸如德州儀器(TI)、意法半導體(ST)與Bosch Sensortec等IDM,目前仍為MEMS市場的主導者,并占據八成以上市場產值,在MEMS供應鏈中扮演關鍵角色。
市場地位難撼動IDM囊括八成制造產值
根據市場研究機構Yole Developpement最新統計報告(圖1)指出,2011年MEMS制造的產值有八成來自IDM廠,其余兩成則是由包括臺積電、聯電、亞太優勢等代工業者所貢獻。值得注意的是,意法半導體以2.45億美元的營收表現,位居全球MEMS制造商首位,且大幅領先其他MEMS競爭對手,同時也是IDM營運模式中,營收表現最亮眼的業者。
意法半導體執行副總裁暨類比、MEMS及感測器事業群總經理Benedetto Vigna(圖2)表示,隨著MEMS感測器普及率日益攀升,OEM為突顯其產品差異化,勢必采用低功耗、高效能,抑或可實現特殊感測應用的零組件,因此高度客制化的MEMS才能滿足客戶需求,而致力于MEMS制程標準化的晶圓代工廠雖可降低無晶圓廠(Fabless)MEMS元件業者切入市場的門檻,但卻難以創造出新穎產品。
Vigna進一步指出,開發MEMS元件需要豐富的經驗以及獨特制程技術,才能創造出差異化的產品優勢;且與傳統IC產業相比,MEMS元件從設計、試產到量產等階段所耗的時程相當長,若再經由代工廠的生產流程,恐將失去即時面市的最佳時機。然而,無晶圓廠若想加速產品上市時程而采用標準化制程,則容易流于價格紅海戰,且產品獨特性亦難以彰顯。
另一方面,由于IDM從產品設計到量產等階段皆一手包辦,因此對于元件的掌握度以及IP保護的能力亦較佳。Vigna補充,尤其是生產力方面,更可藉由調整自身產線靈活應對市場變化劇烈的挑戰;反觀,無晶圓廠則得透過與代工廠協調產能,無論是擴產或減產都得處處受到代工廠掣肘,其風險性亦相對較高。
盡管IDM至今仍主導MEMS制造市場,但亞太優勢業務行銷處副處長邱振維認為,代工模式不僅可讓無晶圓廠業者節省興建晶圓廠的巨額成本,以投資更多人力專注于產品設計,更可加速MEMS創意應用的發展,因此,未來MEMS代工廠仍有其市場機會。
事實上,由于智慧型手機持續熱賣,帶動消費性MEMS出貨量快速成長,促使MEMS代工廠積極擴充機臺設備,加開生產線;其中,亞太優勢已計劃將于明年,擴大采購高深寬比反應式離子蝕刻機與晶圓鍵結等MEMS制造機臺,以解決應接不暇的代工訂單。
消費性MEMS訂單增亞太優勢急擴機臺設備
亞太優勢總經理蔡裕賢(圖3)表示,在行動裝置市場需求不斷推升下,諸如加速度計、陀螺儀、磁力計與壓力計等感測器,毫疑是現今MEMS出貨成長最快速的元件。目前已有不少外商、臺廠等MEMS設計業者正投入此一市場,其中,因加速度計已成為行動裝置標配,且制程與設計難度較低,因此代工需求最為旺盛。
蔡裕賢進一步指出,有別于IDM的商業模式,專業代工廠可為MEMS設計業者提供低成本、高品質與產品彈性設計等優勢,讓客戶不必投資巨額資金興建晶圓廠,即可輕松實現產品量產,降低進入MEMS市場的門檻。
盡管目前消費性MEMS市場,大部分仍為意法半導體與應美盛(InvenSense)等業者所囊括,但臺廠仍持續戮力深耕此一市場。蔡裕賢透露目前亞太優勢已有一家臺灣客戶的加速度計已成功獲得聯發科處理器平臺采用,并已開始大量出貨給中國大陸手機業者;而透過專業MEMS代工商業模式,該客戶可進一步降低制造成本,增強于中國大陸手機市場的價格競爭力。
事實上,隨著動作感測器市場需求持續成長,相關元件供應量也飛速增加,市場價格也持續下滑。蔡裕賢不諱言,以加速度計為例,在各大MEMS供應商紛紛提高出貨量后,現今價格已落至0.3美元左右,利潤已不若往年,后進業者若想切入此一市場,勢必要將尺寸進一步微縮,讓每一片晶圓的單位面積產出量增加,以提高成本競爭力。若要避開紅海價格戰,建議可朝向醫療專用MEMS、能源專用MEMS等進行研發設計,創造更高利潤的產品。
據了解,亞太優勢在竹科擁有一座自動化六寸晶圓廠,平均月產能已可達一萬兩千片,可提供包括動作感測器、被動元件、微型機械元件與致動器等三十多種MEMS元件代工服務。目前,該公司為客戶代工的產品中,又以車用領域與消費性電子產品為最大宗,而后者更將是明年驅動亞太優勢營收成長的主要動力來源。
除加速度計已成為IDM業者與代工廠持續擴產的元件外,MEMS麥克風也成為雙方陣營極為重視的零組件。
由于蘋果(Apple)在iPhone 5中采用全新聲學設計,分別在機身正面上方、后面和底座,導入MEMS麥克風;此一作法可較過去僅兩顆麥克風的設計,實現更好的降噪效果,進一步提升音訊品質。預期將帶動其他智慧型手機制造商跟進,激勵MEMS麥克風需求走揚。
iPhone 5“聲”級麥克風后勢唱旺
邱振維表示,由于過去iPhone 4S語音辨識能力不佳的問題常為人所詬病,因此iPhone 5特地于手機底部新增第三顆MEMS麥克風,其主要作用即是提升該手機智慧語音系統--Siri的辨識能力。未來,隨著iPhone 5銷售量節節攀升,MEMS麥克風市場需求亦可望水漲船高。
邱振維進一步指出,一般智慧型手機為達到消除環境雜訊的目的,通常會在手機頂部的前后添置兩顆MEMS麥克風,借此提升來自不同角度聲音的靈敏度,完成所謂的指向性收音;換言之,光是只有單一顆MEMS麥克風是無法實現麥克風指向性,因此并不適用于通話情境;所以,iPhone 5第三顆麥克風主要的功能將是用于進行收音,借此強化Siri的辨識能力,并非用于強化通話品質。
據了解,iPhone 5使用的MEMS麥克風均為亞德諾(ADI)所供應。邱振維認為,iPhone 5帶動多顆麥克風的產品設計趨勢,肯定將對具有智慧語音系統的手機品牌廠帶來沖擊,進而再次擴大MEMS麥克風的市場需求。
事實上,隨著MEMS麥克風應用熱燒,包括樓氏電子(Knowles Electronics)、亞德諾、瑞聲聲學(AAC)等業者亦持續擴產。邱振維分析,目前MEMS麥克風單顆價格已下滑至0.3美元,未來加入此一市場的廠商越來越多后,價格勢必進一步下探。
盡管目前MEMS市場仍為IDM業者所主導,但未來隨著越來越多無晶圓廠MEMS設計業者投入市場后,專業代工業者的重要性將日益提升,屆時雙方陣營在產業的影響力也將再起變化。