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Benedetto:用感測器打造無限可能
挑戰更輕薄、高整合的極限

【作者: 姚嘉洋】   2013年11月18日 星期一

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在MEMS感測器的供應商中,ST(意法半導體)無疑扮演了重要的角色。談到ST的MEMS產品線,一般人都會把家庭遊戲與智慧型手機市場聯想在一起,但事實上,翻開ST旗下MEMS的產品線,你會很難想像,在六十七億顆的出貨量中,竟有32億顆是噴墨印表機的噴射頭,另外35億才是感測器的全部總和。


不過,從成長動力來看,MEMS市場正快速起飛,ST正持續強化其研發及量產能力,從前端的晶片設計到後端的封裝測試,都不斷精進,而這背後的推手,莫過於其執行副總裁暨類比、MEMS和感測器事業群總經理Benedetto Vigna。


Benedetto Vigna已經連續三年獲得SEMICON TAIWAN的邀請,來台分享MEMS產業的技術與應用進展,而在今年,本刊總編輯歐敏銓(以下簡稱歐)也特地針對MEMS產業的發展與最為火紅的話題:穿戴式應用,雙方有相當深入且精采的探討。以下為專訪整理後的完整內容。


歐:就目前為止,產業界對於穿戴式應用的定義,仍然有相當多種類的說法,對您來說,您會如何定義穿戴式應用?未來的市場發展如何?


Benedetto:對我而言,所謂的穿戴式應用,應該是裝置本身可以長時間且持續地與人體皮膚接觸,而且體積要非常地小,像是手錶或是眼鏡都是符合這類定義的產品,但若是智慧型手機,就無法長時間與皮膚接觸,你也無法將智慧型手機穿在身上。


根據IMS的預估,2016年的穿戴式應用市場將可以超過60億美元,而該市場將可被分成三大種類,分別為:資訊娛樂、健身與健康,以及醫療保健等。短期來看,前兩者會有較大的成長動能,醫療領域由於需要較為專業技術的支援 ,因此成長不會這麼快速。


就技術層面而言,早期的計步器僅有計算功能而已,因此僅需要加速度計就可以滿足設計需求,不過未來的智慧型手錶,將會進化到可以偵測使用者正在作什麼及所在位置,因此除了整合加速度計外,也會整合壓力感測器、Wi-Fi、陀螺儀、溫溼度感測器與麥克風等元件。



圖一
圖一

以Google的智慧眼鏡為例,它具備擴增實境、導航與廣告等多項功能,就元件本身來看,它至少必須具備動作感測器、微型投影機、射頻連接元件、MEMS麥克風、揚聲器與聲學基板等,若有壓力感測器、溫/溼度感測器,則可延伸更多應用功能。


歐:再擴大來談,近年來,許多產品都被冠上「Smart」,就系統層面來看,您如何定義?台灣在這波智慧化浪潮中又可以扮演什麼角色?


Benedetto:在我來看,智慧型系統的定義其實很簡單,它僅僅需要感測器、微電腦與通訊介面,就可以形成一個智慧型系統。基於這個系統上,再加上完整的網路環境,一般我們所常談到的物聯網也就應運而生了。


我們日前也完成了目前史上最小的體積,僅有10mm3的智慧型系統。而從智慧型系統、物聯網再到整個生態系統,其實涵蓋的範圍相當廣,像是App、終端應用系統的開發、雲端儲存或是軟體服務等,都是整個生態系統的一環,在整個生態系統中,台灣業者都可以扮演不同的角色來投入。


歐:穿戴式應用的興起,以IDM廠商的角度來看,從設計、封裝測試再到系統設計,MEMS的開發上會有哪些挑戰需要克服?


Benedetto:我想,其中之一的挑戰就是先前所談到的極輕、極薄與極小。在作法上,我們會設法從封裝技術上下手,盡可能讓元件達到極小化。以氣壓計而言,ST已有2.5mmX2.5mm封裝的產品線;若是不同技術的封裝整合,以溫/溼度計為例,也有2mmX2mm的規格。因應不同的實際需求,就必須提供不同的產品線,尺寸方面就會微幅增加。


我認為,每種技術都可以加以整合,這在實務上是沒有問題的,但問題在於實際應用上,是否符合封裝成本與系統效益,這就是必須思考的地方,像是壓力感測器本身,在封裝上,就必須要封裝上開孔,才能讓元件進行運作,但要把壓力感測器與其他元件加以整合,一旦無法開孔,這樣的整合就毫無意義可言。


而像是電磁干擾、溫度或是材料方面的問題,都可以在設計之初就加以預防。功耗是另一個主要挑戰,這與各類無線技術的應用息息相關,我們會選擇藍牙,因為它的功耗表現最為出色。


歐:您認MEMS元件在消費性電子市場是否已逐漸進入成熟期階段?ST接下來在消費性電子市場的布局為何?


Benedetto:我認為,MEMS元件在消費性電子還沒有到達完全成熟的階段,這個市場還會有成長的空間,像是動作感測與光學防手震等應用,在消費性電子領域還有可以發揮的地方。至於明年,我們認為環境感測與聲音感測的部份,將會在該領域有不錯的表現,這部份恰巧是ST較為弱勢的地方。到了2015年後,微投影技術將會接力演出。我們對於消費性電子市場,會採取先行佈局的作法,在技術上先行導入,以成為市場的領導者。


歐:感測元件的應用很廣,除了消費性電子領域,你們也正積極拓展其他市場,請談談目前的發展狀況。


Benedetto:可以來談談我們在車用與醫療市場的一些進展。感測元件在車用電子系統中扮演著重要的角色,像是資通訊娛樂或是車用安全,都有感測器可以著墨的地方。ST日前也已經推全球第一款三軸的陀螺儀,正是針對車用市場的產品。


而在醫療方面,ST也與國外的單位合作,利用壓電驅動器為使用者進行給藥的動作,不過這目前僅止於測試階段,試驗對象也是僅止白人,現在正在等待通過美國FDA(藥物食品管理局)的認證。而這類MEMS的要求,與一般的消費性電子不同,它所需要的,是更高的效能與精準度。


歐:最後,想請您談談ST未來在MEMS領域的整體策略或是布局。


Benedetto:我想,就目前來看,ST的總產能已經達到每天500萬顆的規模,由於需求還在不斷地提升當中,有人會擔心我們的產能不足,需要外包。事實上,不論是在晶圓或是在封測端,ST都沒有委外代工的打算。對ST而言,MEMS是相當重要的產品線,因此加碼投資絕對是必要的策略,絕對會滿足市場對產能的需求,其中在封裝測試端會投入較多資源。


產品的佈局上,如前所述,聲音與環境感測等元件,將是ST的發展重心之一,另外,像是靜電致動器、壓電與溫度致動器,也都是ST相當看好的產品線。



圖二
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關於Benedetto Vigna

重要資歷:Benedetto Vigna目前在微機電領域所擁有的專利已經超過150個,同時也是義大利研究中心總裁的工業顧問,並且參與了許多歐盟贊助的研究計畫。並於2013年10月榮獲歐洲半導體獎(European SEMI Award 2013)。

經歷:


1995年加入意法半導體從事MEMS研發


2001年擔任MEMS事業總監,成功打入任天堂Wii、智慧型手機與各類平板產品的供應鏈


2011年擔任執行副總裁暨類比、MEMS和感測器事業群總經理迄今


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