靠著Wii與iPhone的熱賣，微機電（MEMS）製程的運動感測器（Motion Sensor）技術一舉在消費性市場上打響了名號。短短1年多的時間內，許多的半導體廠紛紛推出對應的解決方案，甚至連晶圓代工廠也喊出MEMS代工的服務，企圖搶佔這塊華麗的CE大餅。然而，消費性電子市場並不是塊人人可吃的餅，除了產品的生命週期短、對外型與尺寸十分要求外，在上市時程和成本價格更是斤斤計較，因此，欲投入該市場的半導體公司無不竭盡所能，在技術與策略上進行攻防，希望能在此一競爭激烈的市場上，取得一張亮麗的成績單。以下便是採訪報導。

Motion Sensor的消費性應用潛力可期

雖然要將Motion Sensor全面導入消費性電子應用，在短時間內仍不容易實現，但由於有Wii與iPhone的經典範例，因此，市場普遍相信只要在技術與價格皆成熟後，Motion Sensor絕對有機會在消費性電子市場上出現突破性的成長，同樣的，目前這個看法也普遍獲得主要的晶片供應商所認同，認為消費性電子將是Motion Sensor最有成長潛力的市場。

《圖一 iSuppli的MEMS市場預測表》 資料來源: iSuppli

根據市場研究機構The Information Network的調查，2008年全球MEMS應用市場將有11%的成長，市場規模可達78億美元，其中MEMS在消費電子應用比例接近50%，整體市場規模將近35億美元。該機構也預測，至2012年時，全球MEMS應用市場規模將達154億美元，其中MEMS消費性電子應用規模更可成長至71億美元。另一家市場研究公司iSuppli則指出，手機將是MEMS技術下一個最具潛力的應用市場，成長的幅度預期可超過PC周邊和汽車感測領域，至2012年時，MEMS在手機領域的應用規模更可一舉達到8.669億美元，出貨量可達2.009億顆。MEMS市場的研究權威Yole Development更認為，2012年MEMS在手機應用的整體市場規模有機會上看25億美元。

而在廣泛的MEMS技術中，目前就屬MEMS麥克風在消費性電子市場上的應用最穩定，不但具有一定規模的出貨量，同時技術也最成熟，至於運動感測器，則是成長速度最快的元件。根據iSuppli的調查顯示，2008年加速度感測計（Accelerometers）的出貨量，便較07年成長了將近2倍，預計2009年的出貨成長率也可望達到40%左右。雖然其中很大一部份的成長力道來自於Wii與iPhone，但已可看出該元件在消費性市場的應用潛力。

《圖二 MEMS-Base Sensor市場預測表》 資料來源:IC Insights

玩具與遊戲應用09年最看好

運動感測器在消費性電子市場的應用潛力已是無庸置疑，至於應用的領域則是看好玩具（Toy）與遊戲（Gaming）。微智半導體總經理邱亦翔表示，玩具和遊戲應用是台灣Motion Sensor廠商最有機會切入的市場，預計2009年將會有相當幅度的成長。

微智半導體是全球第一家以標準CMOS製程生產MEMS感測器的無晶圓IC設計公司，該公司以致力於提供消費性電子市場低價化的MEMS解決方案。蔡表示，Motion Sensor在2006年以前只有在汽車市場使用，之後由於投入的廠商增加，漸漸的技術開始普及，於是Motion Sensor也開始往消費性電子發展。然而，在目前的消費性電子應用上，也只有Wii、iPhone和HTC等幾家大廠有採用，元件的供應商也只有特定幾家，在整體的應用數量仍不夠多，並不算是開放的市場。

《圖三 玩具和遊戲應用是台灣Motion Sensor廠商最有機會切入的市場。》 資料來源:微智半導體

邱亦翔進一步表示，目前國際大廠仍專注在手機與PND等較高階的產品上，在玩具與遊戲應用的著墨較少，而這正是該公司可以切入的市場。他指出，玩具與遊戲應用並不需太高階的規格，但對元件的價格卻是非常要求。由於這類應用的系統設計十分簡單，幾乎沒有什麼系統設計成本，因此很容易導致價格戰，所以大廠興趣缺缺，而這正是微智的機會點。他也透露，目前微智的2軸加速度計已在數家玩具廠的產品上進行設計，預計明年Q1就會有產品推出。

無獨有偶，愛普生（EPSON）同樣也看好玩具與遊戲市場，台灣愛普生電子零件事業群電子零件技術服務部經理殷之江表示，遊戲將是發展最快的市場，而玩具將是台灣的另一個機會。他指出，台灣廠商在遊戲系統的設計速度較慢，且必須依賴國外的規格，因此難有主導權。但由於Wii的熱賣，相關的廠商還是能有所獲利；至於玩具市場上，新一代的人機介面操作將是該市場的重點，加上目前仍未有主要的廠商投入，因此台灣廠商非常有機會能在此使市場有所作為。此外，包含電腦周邊、數位相機、數位相框及PND等，在2009年都會再進一步成長。

《圖四 微智半導體為一家以標準CMOS製程生產MEMS感測器的無晶圓IC設計公司，該公司致力於提供消費性電子市場低價化的MEMS解決方案。右1為微智半導體總經理邱亦翔。》

手機應用叫好不叫座 仍屬高階量少市場

在眾多消費性電子產品中，屬手機的市場規模最大，因此，所有廠商無不希望能將Motion Sensor打入手機市場之中。然而，直至目前為止，也只有iPhone和幾款的高階智慧型手機有採用Motion Sensor的解決方案，在數量與應用款式上仍非常少量。

殷之江便直言，大家都想進入手機市場，但因為現階段Motion Sensor的元件價格仍偏高，加上市場需求不明顯的因素，導致Motion Sensor在手機上的發展情形，仍屬於叫好不叫座的狀況。他指出，目前在Motion Sensor在手機的應用上，仍以2、3軸的加速度計為主，且僅應用在少數幾款手機上。致於更先進的陀螺儀則尚未獲得手機廠的青睞。殷之江說：「客戶還是覺得價格太高」。

《圖五 目前在Motion Sensor在手機的應用上，仍以2、3軸的加速度計為主，且僅應用在少數幾款手機上。圖為使用6軸加速計的夏普手機。》

意法半導體（ST）市場行銷專案經理陳昭良也表示，對於手機市場來說，Motion Sensor仍不是必要的選項，加上手機對於零組件的價格十分敏感，在應用需求還未明顯湧現時，客戶的採用興趣並不會太高，目前只有零星幾款的高階手機才會有使用，整體的市場規模並不大。

但陳昭良認為，Motion Sensor在手機上的應用比重仍會逐漸提高。他指出，這塊市場仍會持續成長，預計2009年中高階手機採用Motion Sensor的數量就會增加，至2010年時成長幅度會更明顯。加上下一代的微軟Mobile 7作業系統有特別針對Motion Sensor做支援，預料成長力道會更明顯。

《圖六 ST市場行銷專案經理陳昭良（左）與類比、功率與微機電元件產品市場經理郁正德（右）》

殺手級應用仍未現身

雖然MEMS Base的Motion Sensor在Wii與iPhone上成功的闖出名號，並成為2008年最火熱的話題之一，但由於這兩項產品屬寡占市場，相關元件也由特定的供應商提供，儘管兩項產品的銷售量屢創新高，但對於全球的Motion Sensor市場成長幫助並不大。加上Motion Sensor的價格對系統商來說仍是一道障礙，只有高階的電子產品才有使用的空間，因此整體的出貨量也不高，對多數的Motion Sensor供應商而言，目前仍是處在看的到吃不到的局面。

陳昭良就直言，「真正的殺手級應用還沒出現」。他表示，就這1年來的觀察，MEMS產品無論是在系統和應用的數量，以及設計的熟悉度上都有所提升，但整體而言，仍是處在「沒量」的狀況。

《圖七 愛普生電子零件事業群電子零件技術服務部經理殷之江（左）與電子零件事業群行銷業務經理蔡宇寬（右）》

ST類比、功率與微機電元件產品市場經理郁正德也指出，只有當Motion Sensor從「選項（optional）」變成「必要（Must）」時，則整體市場才會有比較明顯的成長。他強調，目前Motion Sensor還沒有看到主要的需求動能出現，雖然有一些供應商希望透過降價來吸引系統商採用，但仍是無法達到大量生產的地步。

郁正德表示，目前市場還在等待一個能真正帶起Motion Sensor大量成長的創新應用出現。雖然如Wii一類的遊戲裝置有帶起部分市場成長，但整體而言，數量仍不夠多。至於PND產品，雖然技術定位明確，但由於價格和性能仍無法滿足市場需求，因此也未有突破性的成長。他認為，關鍵還是在創造需求，系統商必須要思考更創新的產品，才有可能把MEMS產品帶上高峰。

陀螺儀需求成長緩慢

而在目前市場上較常使用的Motion Sensor解決方案中，則以2~3軸的加速度計為最多，因其設計簡單且方便使用，因此成長的速度較快，目前已被應用在遊戲機、PND、智慧型手機及計步器等消費性電子上。至於市場所看好的陀螺儀則仍未見有明顯起色，市場成長的速度十分緩慢。

《圖八 利用陀螺儀來修正行車方位將是未來的重點應用。圖為EPSON利用陀螺儀修正氣墊船行進的展示。》

根據iSuppli的調查顯示，陀螺儀至少要到2010年之後，才會有比較明顯的市場需求出現。對此，市場主要的陀螺儀供應商之一的Epson則表示，陀螺儀由於價格較高，且設計較複雜，因此普及的速度較慢。不同於其他的陀螺儀，Epson的陀螺儀是利用自有石英材料所研發出的QMEMS技術所製成，為一高性能的2軸陀螺儀。

殷之江表示，雖然陀螺儀在應用性能上能帶來較佳的使用體驗，但由於成本的因素，目前系統商仍還是以採用加速度計為主。Epson也曾經與幾家的手機廠商接觸過，並提供了設計樣本，但最終仍是因無明顯的市場需求與價格成本的考量而告終。至於在PND的應用上，雖然陀螺儀具備輔助導航的功能，能在無訊號的狀態下，輔助導航系統辨識方位與距離。但由於人類使用的行為模式難以分析，因此導致性能不彰，也無法刺激市場大幅成長。

《圖九 華碩的Eee Stick也是EPSON陀螺儀的應用之一。》

郁正德也認為，目前陀螺儀還沒有找到主要的應用。雖然在部分的電子裝置上有使用，但仍看不出優勢。此外，不同於加速度計，陀螺儀在採用上更加複雜，一般RD在設計時並無法完全理解運動的數值，因此也造成普及速度緩慢。但他指出，為了克服在設計上的困難，陀螺儀將會逐漸走向數位輸出，屆時將可有效降低設計門檻。而ST也預計在明年推出數位陀螺儀，並結合第三方來提供軟體的支援，以加速陀螺儀的普及。

低價化發展 單價下探1美元

除了拓展新應用、開發更簡易的元件外，持續降低Motion Sensor的價格也是目前眾廠所致力的方向。邱亦翔便認為，「1美元將是市場的門檻」。他表示，對於消費性電子市場來說，價格是最關鍵的因素，只有把MEMS產品壓在1美元以下，才有可能進入高量產市場。對此，微智半導體利用自有的CMOS-MEMS製程技術，已成功開發出1美元以下的2軸加速度計，預計在2009年也將推出低價的3軸加速度計。

邱亦翔強調，市場成熟的產品最終都會導入價格戰，因此唯有掌握低價化的關鍵，才有可能在消費性電子市場中勝出。而微智的策略則是先從簡單的玩具、PC周邊及遙控器切入市場，之後再逐步跨入數位像框、MP3與投影機等高階的應用上。

《圖十 微智半導體利用自有的CMOS-MEMS製程技術，已成功開發出1美元以下的2軸加速度計。》

同樣專注在提供低價化MEMS解決方案的工研院微系統科技中心也認為1美元的確有指標性意義。工研院微系統科技中心微感測元件技術部許郁文博士表示，以台灣的產業鏈情況來看，若要發展MEMS技術則必須往量大的市場才有可為，也就是從消費性電子切入。然而這個市場十分注重零組件的價格，因此能否達成低價化，對於進入消費性市場有相當程度的影響。

許郁文表示，依照成本結構來看，目前封裝成本佔整個MEMS生產的比重最大，因此，如何降低封裝的成本將是關鍵。對此，工研院採用了新一代塑膠封裝的技術，以降低MEMS生產的成本。此外，除了在封裝上進行改進，從最初的MEMS結構設計到封裝完成，整個生產鏈都有還有改進的空間，未來工研院仍會持續在低價化上做努力，將來甚至有望達成「0.8美元」仍有獲利空間的地步。

《圖十一 工研院微系統科技中心微感測元件技術部許郁文博士表示，台灣MEMS技術必須往量大的市場才有可為。》

雖然低價化是MEMS解決方案的發展趨勢，但部份業者卻不認為是帶動市場成長的主要關鍵。陳昭良說：「需求要引爆才是關鍵」。他表示，雖然MEMS產品的價格將朝向緩跌發展，但這並不是促使該市場成長的主因，需求才是關鍵。如果市場沒有需求，就算0.1美元也不會有人要；但若市場需求強勁，即便是2以上美元的價格，還是能大量銷售。

EPSON電子零件事業群行銷業務經理蔡宇寬同樣也認為價錢並不是重點。他表示，雖然台灣是個價格競爭激烈的市場，但以目前的情況來看，即便是價降也不會有大量的市場湧現。加上EPSON的市場定位以中高階為主，訴求高性能與高品質，並不會在價格上做競爭。

數位輸出漸成消費性市場標準

最早的Motion Sensor元件仍是以類比的訊號輸出，但近年來，為了迎合消費性電子的應用需求，Motion Sensor也逐漸整合ADC功能，直接提供數位訊號輸出，以因應消費性市場的需要。

陳昭良表示，數位化是MEMS產品的發展趨勢之一，將來會有越來越多MEMS產品直接提供數位訊號輸出，以符合快速設計的需求。由於數位化的MEMS產品具有干擾低、方便使用等特色，對於消費性電子產品應用十分具優勢。目前ST提供的產品都具備類比與數位兩種規格，但未來將逐漸走向以數位為主，包含陀螺儀也會有數位化的版本。但他也指出，雖然數位輸出漸居主流，但類比的版本並不會消失，仍會在特定市場上使用。

《圖十二 工研院已開發出台灣第一顆三軸加速度計》

殷之江則表示，目前Epson的陀螺儀仍是只提供類比訊號，但未來不排除會整合ADC，提供數位化的版本。他指出，根據他實際接觸工程師的經驗，台灣的工程師通常不太會處理類比訊號，因此希望廠商能夠直接提供數位的元件。此外，由於一般系統工程師對於Motion Sensor的數值解讀也不太了解，因此，若直接使用類比元件，則設計的難度更加困難。蔡宇寬則認為，相較於日本訴求產品差異化，台灣則是比較傾向標準化，因此，對於數位輸出的產品需求較大。

微智半導體同樣也持續朝提供數位輸出的解決方案前進。邱亦翔表示，目前微智首款的2軸加速計為類比訊號輸出，09年便會開始提供支援I2C介面，並整合ADC的數位2軸加速計解決方案。

《圖十三 工研院利用3軸加速計所開發的慣性導航系統。》

CMOS-MEMS技術後勢看好

為了達成MEMS低價化的目標，一種利用既有標準CMOS製程來生產MEMS產品的技術便因應而生。這種名為「CMOS-MEMS」的技術無需特殊的生產設備，可直接在既有的半導體生產流程上完成MEMS的產品。相較於過去MEMS產品必須先在自有廠房內完成機械結構的生產模式，CMOS-MEMS技術對於量產、系統整合和低價化更具優勢。

邱亦翔表示，目前國外廠商以自有廠房生產MEMS的模式，主要是針對車用市場所設計，雖然具備較高的設計彈性，在性能與品質上也較具優勢，但缺點是成本高、無法快速反應市場、且整合度低，要切入消費性市場有一定的難度。而CMOS-MEMS是利用標準的CMOS製程生產，除了可降低雜訊、系統整合度高外，由於採用既有的產業鏈，在製造與封裝的成本上都可進一步降低。但他指出，由於是採用CMOS製程，因此結構較輕薄，製程因此受限，同時也缺乏設計彈性。此外，核心製程的技術也必須委外生產。

邱亦翔進一步表示，在CMOS製程上，機械的結構性能受到一定的限制，因此，電路的設計變成為關鍵，而系統電路設計正是微智的強項。他指出，不同於其他的MEMS供應商，微智是從電子端切入機械端，利用專利的SoC電路設計，來彌補MEMS CMOS製程的性能，因此能提供市場優異電路性能的MEMS產品。

《圖十四 微智半導體已於2008年4月Tape Out第一片使用CMOS-MEMS技術生產的2軸加速計8吋晶圓。》

台灣研發MEMS技術的學術龍頭工研院也表示，未來工研院也將會採行CMOS-MEMS的製程方式，以生產低價化的MEMS解決方案。許郁文表示，目前工研院已著手研發CMOS-MEMS的技術，以發展低價化的MEMS產品。由於CMOS-MEMS的產品擁有較低的雜訊，在系統的整合度上也較突出，非常符合在消費性電子產品的設計需求。

許郁文也強調，就工研院的立場，並不是為單一產品做研發，而是以建立起一產業平台為目標，以因應產業和多元產品的需求。因此，工研院將會與代工廠和封裝廠共同合作，盡力起台灣的CMOS-MEMS產業鏈。

特殊製程MEMS的性能地位仍難以撼動

雖然CMOS-MEMS技術在低價化與系統整合度上有相當的贏面，但短時間內要撼動目前主流的自有廠MEMS生產模式仍有一定的難度，除了產品性能無法相提並論外，市場的接受度也是一大考驗。

陳昭良表示，使用自有廠來生產MEMS產品，不但具備較大的設計彈性，客製化的程度也較高，同時變因小，也比較能控制成本。至於CMOS-MEMS製程的良率仍不確定，同時光罩的成本也是一個負擔。雖然CMOS-MEMS可能在量產價格上具備一定的優勢，但若面臨更改設計時，則自有場的成本和反應速度也更勝一籌。

《圖十五 特殊製程的MEMS產品具備較高的設計彈性，在性能與品質上也較具優勢。圖為EPSON的陀螺儀結構。》 資料來源:EPSON

此外，陳昭良也認為，機械與電路是兩個差異性很大的元件，要將之結合仍有很大的障礙存在，採用分開設計的方式在性能與品質上較有保障。他表示，機械與電路要強行結合一定會犧牲性能，硬要讓其中一個元件去符合另一個需求，一定會導致性能不彰，因此分開設計是最好的方式。而ST採行3D堆疊的方式，在性能與尺寸上能同時兼顧，而且生產彈性佳，對快速反應客戶的需求。

殷之江則表示，不能單從元件的價格去做思考，應該從規格上著墨。以Epson來說，是利用自有的石英QMEMS技術生產MEMS產品，利用專利的音叉結構和石英材料，創造出相當高的敏感度，而且非常的耐用和穩定，這是CMOS-MEMS很難達到地方。但他也相信，未來若MEMS元件逐漸成熟後，也有可能演變成規模經濟，屆時價格的考量便成主因，因此，Epson也會持續拉近與矽晶解決方案的價差。

結語

毫無疑問的，消費性電子市場絕對是運動感測器最重要的市場，無論就數量或者整體市場規模而言，都是吸引相關廠商投入的主要誘因。但依目前的消費性電子產品設計趨勢來看，能夠提供創新的使用體驗，才有可能創造新一波的市場銷售。因此，對於運動感測器元件供應商來說，等待系統商創新變成其最迫切卻又最無力的困難；而對系統商來說，除了思考創新應用外，元件價格仍是其不得不面對的難題。而CMOS-MEMS技術的問世，預料將會給系統商帶來解套的方式，但在價格與性能的權宜之下，將漸漸出現一定的市場區隔，就像目前所有的資訊產品一樣，逐漸朝向「M型化」發展，因此，我們有理由相信零組件也會M型化，特別是運動感應器。

至於真正的殺手級應用何時會出現呢？這恐怕仍是個未知數，但肯定的一點是，單靠一家廠商很難有所突破，必須要各個產業多合作、多嘗試，才有可能創造出劃時代的產品。或許，像鞋子、原子筆和杯子都是機會，誰說一定要在手機。