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MEMS未來的想像空間
[作者 Avnet]   2017年09月28日 星期四 瀏覽人次: [1129]

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%,儘管屆時市場規模可達200億美元,但與先前由於智慧型手機、平板電腦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,除了智慧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)
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,主要應用於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於MEMS的DLP投影技術在這種「無螢幕」場景下的應用。



圖二 : 基於MEMS技術實現的汽車抬頭顯示器(HUD)
圖二 : 基於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、色彩鮮豔、高流明的顯示體驗。與此同時,也有廠商在探索利用MEMS元件實現手勢識別等3D位置和運動測量,其原理是利用MEMS的壓電效應製造出壓電超聲波感測器,進行超聲探測和定位。


據了解這種感測器的功耗極低,一次測量只消耗4微焦耳的能量,低採樣率時電流僅有毫安培。 2016年的CES展會上,Chirp Microsystems公司展示其基於MEMS的超音波手勢識別技術,預計在今年底上市虛擬現實和遊戲機領域的商用產品。雖然這些應用暫時還無法與智慧型手機的市場規模相提並論,但無疑會改寫消費性電子市場的人機交互模式,創造出一個比觸控螢幕更自然的人機介面,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應用情境也在不斷湧現,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徵就是產品單價高,但是單一元件的市場容量小,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於「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。儘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。


最後,物聯網無疑是MEMS廠商心中最大的一個「夢」,無處不在的終端感測器讓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,更得以實現更大範圍內的數據收集、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500億台。


不過,這樣巨量的市場價值並不一定會自然地傳導至MEMS元件,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感測器、MCU、無線通信,甚至是軟體、雲端大數據應用的整合解決方案,在其中單一感測元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,對於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。


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