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Benedetto:用感测器打造无限可能
挑战更轻薄、高整合的极限

【作者: 姚嘉洋】2013年11月18日 星期一

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在MEMS感测器的供应商中,ST(意法半导体)无疑扮演了重要的角色。谈到ST的MEMS产品线,一般人都会把家庭游戏与智慧型手机市场联想在一起,但事实上,翻开ST旗下MEMS的产品线,你会很难想像,在六十七亿颗的出货量中,竟有32亿颗是喷墨印表机的喷射头,另外35亿才是感测器的全部总和。


不过,从成长动力来看,MEMS市场正快速起飞,ST正持续强化其研发及量产能力,从前端的晶片设计到后端的封装测试,都不断精进,而这背后的推手,莫过于其执行副总裁暨类比、MEMS和感测器事业群总经理Benedetto Vigna。


Benedetto Vigna已经连续三年获得SEMICON TAIWAN的邀请,来台分享MEMS产业的技术与应用进展,而在今年,本刊总编辑欧敏铨(以下简称欧)也特地针对MEMS产业的发展与最为火红的话题:穿戴式应用,双方有相当深入且精采的探讨。以下为专访整理后的完整内容。


欧:就目前为止,产业界对于穿戴式应用的定义,仍然有相当多种类的说法,对您来说,您会如何定义穿戴式应用?未来的市场发展如何?


Benedetto:对我而言,所谓的穿戴式应用,应该是装置本身可以长时间且持续地与人体皮肤接触,而且体积要非常地小,像是手表或是眼镜都是符合这类定义的产品,但若是智慧型手机,就无法长时间与皮肤接触,你也无法将智慧型手机穿在身上。


根据IMS的预估,2016年的穿戴式应用市场将可以超过60亿美元,而该市场将可被分成三大种类,分别为:资讯娱乐、健身与健康,以及医疗保健等。短期来看,前两者会有较大的成长动能,医疗领域由于需要较为专业技术的支援 ,因此成长不会这么快速。


就技术层面而言,早期的计步器仅有计算功能而已,因此仅需要加速度计就可以满足设计需求,不过未来的智慧型手表,将会进化到可以侦测使用者正在作什么及所在位置,因此除了整合加速度计外,也会整合压力感测器、Wi-Fi、陀螺仪、温湿度感测器与麦克风等元件。



图一
图一

以Google的智慧眼镜为例,它具备扩增实境、导航与广告等多项功能,就元件本身来看,它至少必须具备动作感测器、微型投影机、射频连接元件、MEMS麦克风、扬声器与声学基板等,若有压力感测器、温/湿度感测器,则可延伸更多应用功能。


欧:再扩大来谈,近年来,许多产品都被冠上「Smart」,就系统层面来看,您如何定义?台湾在这波智慧化浪潮中又可以扮演什么角色?


Benedetto:在我来看,智慧型系统的定义其实很简单,它仅仅需要感测器、微电脑与通讯介面,就可以形成一个智慧型系统。基于这个系统上,再加上完整的网路环境,一般我们所常谈到的物联网也就应运而生了。


我们日前也完成了目前史上最小的体积,仅有10mm3的智慧型系统。而从智慧型系统、物联网再到整个生态系统,其实涵盖的范围相当广,像是App、终端应用系统的开发、云端储存或是软体服务等,都是整个生态系统的一环,在整个生态系统中,台湾业者都可以扮演不同的角色来投入。


欧:穿戴式应用的兴起,以IDM厂商的角度来看,从设计、封装测试再到系统设计,MEMS的开发上会有哪些挑战需要克服?


Benedetto:我想,其中之一的挑战就是先前所谈到的极轻、极薄与极小。在作法上,我们会设法从封装技术上下手,尽可能让元件达到极小化。以气压计而言,ST已有2.5mmX2.5mm封装的产品线;若是不同技术的封装整合,以温/湿度计为例,也有2mmX2mm的规格。因应不同的实际需求,就必须提供不同的产品线,尺寸方面就会微幅增加。


我认为,每种技术都可以加以整合,这在实务上是没有问题的,但问题在于实际应用上,是否符合封装成本与系统效益,这就是必须思考的地方,像是压力感测器本身,在封装上,就必须要封装上开孔,才能让元件进行运作,但要把压力感测器与其他元件加以整合,一旦无法开孔,这样的整合就毫无意义可言。


而像是电磁干扰、温度或是材料方面的问题,都可​​以在设计之初就加以预防。功耗是另一个主要挑战,这与各类无线技术的应用息息相关,我们会选择蓝牙,因为它的功耗表现最为出色。


欧:您认MEMS元件在消费性电子市场是否已逐渐进入成熟期阶段? ST接下来在消费性电子市场的布局为何?


Benedetto:我认为,MEMS元件在消费性电子还没有到达完全成熟的阶段,这个市场还会有成长的空间,像是动作感测与光学防手震等应用,在消费性电子领域还有可以发挥的地方。至于明年,我们认为环境感测与声音感测的部份,将会在该领域有不错的表现,这部份恰巧是ST较为弱势的地方。到了2015年后,微投影技术将会接力演出。我们对于消费性电子市场,会采取先行布局的作法,在技术上先行导入,以成为市场的领导者。


欧:感测元件的应用很广,除了消费性电子领域,你们也正积极拓展其他市场,请谈谈目前的发展状况。


Benedetto:可以来谈谈我们在车用与医疗市场的一些进展。感测元件在车用电子系统中扮演着重要的角色,像是资通讯娱乐或是车用安全,都有感测器可以着墨的地方。 ST日前也已经推全球第一款三轴的陀螺仪,正是针对车用市场的产品。


而在医疗方面,ST也与国外的单位合作,利用压电驱动器为使用者进行给药的动作,不过这目前仅止于测试阶段,试验对象也是仅止白人,现在正在等待通过美国FDA(药物食品管理局)的认证。而这类MEMS的要求,与一般的消费性电子不同,它所需要的,是更高的效能与精准度。


欧:最后,想请您谈谈ST未来在MEMS领域的整体策略或是布局。


Benedetto:我想,就目前来看,ST的总产能已经达到每天500万颗的规模,由于需求还在不断地提升当中,有人会担心我们的产能不足,需要外包。事实上,不论是在晶圆或是在封测端,ST都没有委外代工的打算。对ST而言,MEMS是相当重要的产品线,因此加码投资绝对是必要的策略,绝对会满足市场对产能的需求,其中在封装测试端会投入较多资源。


产品的布局上,如前所述,声音与环境感测等元件,将是ST的发展重心之一,另外,像是静电致动器、压电与温度致动器,也都是ST相当看好的产品线。



图二
图二

关于Benedetto Vigna

重要资历:Benedetto Vigna目前在微机电领域所拥有的专利已经超过150个,同时也是义大利研究中心总裁的工业顾问,并且参与了许多欧盟赞助的研究计画。并于2013年10月荣获欧洲半导体奖(European SEMI Award 2013)。

经历:


1995年加入意法半导体从事MEMS研发


2001年担任MEMS事业总监,成功打入任天堂Wii、智慧型手机与各类平板产品的供应链


2011年担任执行副总裁暨类比、MEMS与感测器事业群总经理迄今


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