移動(dòng)設(shè)備引燃六軸MEMS傳感器市場(chǎng)

整合三軸加速度計(jì)與三軸陀螺儀的六軸MEMS器件如雨后春筍般，正快速普及移動(dòng)設(shè)備市場(chǎng)。諸如意法半導(dǎo)體（ST）、應(yīng)美盛（InvenSense）與博世（BoschSensortec）等公司，皆紛紛邁向多軸設(shè)計(jì)趨勢(shì)，競(jìng)相推出六軸MEMS組合傳感器，期待以高集成度、高效能、低成本、小體積等優(yōu)勢(shì)擴(kuò)大MEMS市場(chǎng)商機(jī)。

研究機(jī)構(gòu)YoleDeveloppement預(yù)估，2012~2017年，MEMS市場(chǎng)出貨量及營(yíng)收的年復(fù)合成長(zhǎng)率將分別達(dá)到20%和13%；至2017年時(shí)產(chǎn)值將達(dá)210億美元。其中，加速度計(jì)與陀螺儀等慣性傳感器正加速普及于平板電腦與智能手機(jī)中，出貨成長(zhǎng)的力道最大，推動(dòng)各公司營(yíng)收增長(zhǎng)。

有鑒于市場(chǎng)需求暢旺，意法半導(dǎo)體正全力提升MEMS產(chǎn)能。特別是各種新款低價(jià)平板將陸續(xù)在下半年登場(chǎng)，勢(shì)將帶動(dòng)加速度計(jì)、陀螺儀、電子羅盤、壓力傳感器與MEMS麥克風(fēng)等元件出貨量向上攀升。因此，意法半導(dǎo)體的日產(chǎn)能已從去年9月的一百五十萬顆，擴(kuò)大三百萬顆，以因應(yīng)市場(chǎng)需求。

低價(jià)平板需求飆STMEMS日產(chǎn)能翻倍

意法半導(dǎo)體營(yíng)銷經(jīng)理郁正德表示，隨著平板電腦價(jià)格越來越低，市場(chǎng)滲透率也急劇竄升。特別是中國(guó)大陸、印度等新興市場(chǎng)對(duì)于99~250美元之間的平板價(jià)位接受度較高，將有利于擴(kuò)大整體平板電腦市場(chǎng)產(chǎn)值，并帶動(dòng)MEMS、電源IC和面板等相關(guān)零器件需求。

其中，關(guān)乎用戶體驗(yàn)的MEMS傳感器，受惠平板價(jià)格日趨下滑，規(guī)格卻日漸提升，出貨量比起過往已大幅增長(zhǎng)。郁正德進(jìn)一步指出，平板制造商為滿足使用者更多感測(cè)體驗(yàn)，已從過往只導(dǎo)入加速度計(jì)與陀螺儀，轉(zhuǎn)變?yōu)閷㈦娮恿_盤、壓力傳感器等器件均列為標(biāo)準(zhǔn)配備，因而助長(zhǎng)MEMS傳感器出貨量。

值得注意的是，隨著移動(dòng)設(shè)備采用的MEMS數(shù)量逐漸增加，占位面積與功耗弊病也隨之衍生。因此，可解決上述問題的高度集成的MEMS市場(chǎng)商機(jī)已開始浮現(xiàn)。郁正德認(rèn)為，集成加速度計(jì)與陀螺儀的六軸MEMS傳感器，不僅制造成本較低，且符合移　動(dòng)設(shè)備輕薄設(shè)計(jì)的趨勢(shì)，將成為今年MEMS公司產(chǎn)品布局的一大重點(diǎn)。

為順應(yīng)該趨勢(shì)，意法半導(dǎo)體也推出六軸組合傳感器：LSM330。除整合該公司新款三軸加速度計(jì)與三軸陀螺儀外，還加入兩個(gè)嵌入式有限狀態(tài)機(jī)（FiniteStateMachine），透過這兩個(gè)可編程電路，能在模組內(nèi)部實(shí)現(xiàn)客制化動(dòng)作識(shí)別功能。

郁正德補(bǔ)充，可編程狀態(tài)機(jī)能讓組合傳感器識(shí)別特定的動(dòng)作或手勢(shì)，并啟動(dòng)相關(guān)程式或應(yīng)用，例如用特定的手勢(shì)移動(dòng)手機(jī)，可打增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)功能，查看附近的物體或地標(biāo)。在MEMS傳感器內(nèi)整合該功能，有助于移動(dòng)設(shè)備降低耗電量，并為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員帶來更多的設(shè)計(jì)自由度和靈活性。

此外，集成加速度計(jì)、陀螺儀與磁力計(jì)等三種器件的九軸MEMS組合傳感器，亦逐漸受到市場(chǎng)重視。郁正德分析，過去九軸MEMS元件囿于整合技術(shù)未臻完備，且磁力計(jì)易受電磁干擾，以及成本過高等挑戰(zhàn)，市場(chǎng)發(fā)展并不順?biāo)臁Ｈ欢?，現(xiàn)今九軸MEMS傳感器已可微縮至4mm×4mm，有助減少干擾發(fā)生，且價(jià)格也因經(jīng)濟(jì)規(guī)模成形而降低，市場(chǎng)潛力不容小覷。

據(jù)了解，意法半導(dǎo)體全球共有六座工廠正全力生產(chǎn)MEMS器件，目前日產(chǎn)能約為三百萬顆，年底時(shí)將擴(kuò)增為四百萬顆。郁正德強(qiáng)調(diào)，產(chǎn)能的擴(kuò)張，除了持續(xù)看好MEMS市場(chǎng)未來需求不墜外，也代表著意法半導(dǎo)體可透過以量制價(jià)的方式，提供客戶更具價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案。

根據(jù)研究機(jī)構(gòu)IHSiSuppli指出，目前各家MEMS供應(yīng)商都已皆積極擴(kuò)產(chǎn)中，以因應(yīng)不斷升溫的移動(dòng)設(shè)備市場(chǎng)需求，但卻同時(shí)也造成器件價(jià)格快速跌落；現(xiàn)今單一MEMS器件已不到1美元，對(duì)于主打低價(jià)的移動(dòng)設(shè)備而言，導(dǎo)入各式各樣的MEMS已非難事，MEMS市場(chǎng)滲透率也因此將持續(xù)擴(kuò)大。

事實(shí)上，為提升移動(dòng)設(shè)備更佳的用戶體驗(yàn)，多軸MEMS解決方案已成為各家業(yè)者勢(shì)在必行的設(shè)計(jì)新趨勢(shì)。其中，InvenSense正積極透過其六軸MEMS產(chǎn)品：MPU-6050搶攻平板市場(chǎng)，并已獲GoogleNexus7采用，宣告六軸MEMS將正式成為低價(jià)平板標(biāo)配之一。

InvenSense拔頭籌打進(jìn)Nexus7供應(yīng)鏈

過往在低價(jià)平板電腦中，無論是加速度計(jì)或陀螺儀等常見傳感器，通常為節(jié)省成本、加速系統(tǒng)設(shè)計(jì)，皆采用制程與良率相當(dāng)成熟的獨(dú)立式MEMS，而非采用技術(shù)較高的MEMS組合傳感器。然而，現(xiàn)今MEMS制程與良率比起過往已顯著提升，多軸MEMS不僅價(jià)格已比獨(dú)立器件便宜，且系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)間依舊不受影響，驅(qū)使市場(chǎng)對(duì)MEMS的需求開始改變。

有鑒于此，InvenSense六軸MEMS：MPU-6050已于低價(jià)平板市場(chǎng)傳來捷報(bào)，且隨著Nexus7持續(xù)在歐美市場(chǎng)暢銷后，該公司MEMS的出貨量亦可望水漲船高，進(jìn)而擴(kuò)大整體營(yíng)收。

據(jù)了解，MPU-6050集成三軸陀螺儀與三軸加速度計(jì)于同一芯片上，內(nèi)建可處理復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)感測(cè)融合算法的數(shù)位運(yùn)動(dòng)感測(cè)處理器（DigitalMotionProcessor,DMP），該MEMS組合傳感器所含的運(yùn)動(dòng)感測(cè)融合算法，還可連接外部的磁力計(jì)，使器件得以收集全部的運(yùn)動(dòng)感測(cè)數(shù)據(jù)，并且與前一代MPU-3000系列的接腳與引線相同，提供設(shè)計(jì)人員簡(jiǎn)單的升級(jí)路徑，易于安裝在空間受限的印刷電路板上。

另一方面，InvenSense早在今年2012消費(fèi)性電子展上，即展出了含有動(dòng)作感測(cè)融合演算技術(shù)的九軸MPU-9150產(chǎn)品系列。此一九軸MEMS為整合三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)與三軸磁力計(jì)的高集成度MEMS，以4mm×4mm×1mm的小型封裝，實(shí)現(xiàn)最高整合的九軸運(yùn)動(dòng)感測(cè)解決方案，可將原始加速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì)的輸出值融合成單一感測(cè)器件融合演算技術(shù)資料流程，協(xié)助設(shè)計(jì)人員輕松將運(yùn)動(dòng)感測(cè)界面功能運(yùn)用到軟件應(yīng)用中。

事實(shí)上，InvenSense規(guī)模雖無法與意法半導(dǎo)體、BoschSensortec等大型MEMS供應(yīng)商相比，但該公司與NVIDIA關(guān)系良好，其MEMS器件往往搭配NVIDIA應(yīng)用處理器一起出貨?，F(xiàn)今市場(chǎng)上已有超過一百款采用InvenSense方案的移動(dòng)設(shè)備，且全球主要的智能手機(jī)/平板電腦制造商中，皆有使用MPU-3050及其系統(tǒng)架構(gòu)，顯見InvenSense在整個(gè)非蘋產(chǎn)品的市場(chǎng)已占有重要地位。

除意法半導(dǎo)體與InvenSense皆已推出六軸MEMS組合傳感器積極搶攻市場(chǎng)外，在汽車MEMS市場(chǎng)上領(lǐng)先的BoschSensortec亦不甘示弱，同樣發(fā)布集成加速度計(jì)與陀螺儀的六軸MEMS產(chǎn)品：BMI055，并瞄準(zhǔn)消費(fèi)性電子市場(chǎng)，以期進(jìn)一步擴(kuò)大MEMS業(yè)務(wù)。

搶推六軸MEMS方案BoschSensortec跨大步

為搶占移動(dòng)設(shè)備多軸MEMS的市場(chǎng)商機(jī)，BoschSensortec的BMI055可滿足消費(fèi)性電子六軸應(yīng)用系統(tǒng)的需求，諸如游戲機(jī)、智能手機(jī)與平板電腦所使用的游戲應(yīng)用，提升用戶體驗(yàn)。

此外，對(duì)設(shè)計(jì)人員而言，6自由度應(yīng)用系統(tǒng)一站式解決方案的問世絕對(duì)是好消息，因?yàn)榭梢淮潍@取如加速度計(jì)和陀螺儀數(shù)據(jù)。BMI055是LGA封裝，尺寸為3.0mm×4.5mm×0.95mm。高度整合的特性優(yōu)勢(shì)，可為原始設(shè)備制造商減少整體物料清單成本，同時(shí)因?yàn)槠骷?shù)量減少，進(jìn)而可簡(jiǎn)化組裝程序與系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)間。

除BMI055外，BoschSensortec也提供一項(xiàng)六軸MEMS專用的軟件解決方案，該解決方案結(jié)合加速度計(jì)與陀螺儀的測(cè)量資料，提供最佳化資料組給各種不同目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)，如果再搭配上外部的磁力計(jì)，該軟件甚至可協(xié)助完成九軸應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

盡管BoschSensortec多軸MEMS在消費(fèi)性電子市場(chǎng)的發(fā)展無法與其車用MEMS市場(chǎng)相提并論，但該公司高度垂直整合的優(yōu)勢(shì)可進(jìn)一步降低MEMS制造成本，為其增加市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

郁正德進(jìn)一步分析，BoschSensortec與意法半導(dǎo)體皆擁有自有的8寸晶圓廠，因此價(jià)格上，將比委外晶圓代工廠的MEMS業(yè)者還更具優(yōu)勢(shì)，且關(guān)鍵技術(shù)亦不容易外流。

綜上所述，從各家MEMS公司紛紛推出六軸MEMS器件的跡象不難發(fā)現(xiàn)，移動(dòng)設(shè)備導(dǎo)入各種慣性傳感器已是大勢(shì)所趨，尤其是可兼容多元感測(cè)功能的MEMS組合傳感器設(shè)計(jì)更將成為未來主流。對(duì)于低價(jià)智能手機(jī)、低價(jià)平板電腦而言，多軸MEMS不但不會(huì)造成過高的成本負(fù)擔(dān)，還能提供使用者更多元的感測(cè)應(yīng)用，提升產(chǎn)品更多附加價(jià)值，為消費(fèi)者、廠商創(chuàng)造雙贏的局面。