MEMS的最大优势是可以利用微电子技术将传感器、执行器和处理电路集成在一起构成单片集成传感器或系统,更可以实现传感器芯片的大规模批量制造,已广泛用于信息、汽车、消费、工控等领域,并成为国际竞争的战略制高点。
今年以来,我国包括代工业务在内的芯片产业面临着前所未有的市场挑战,同时也迎来了更大的发展机遇,传感器作为信息感知的基础芯片也是如此。面对可能存在的供应链风险,国内企业开始着手构建稳定的国内供应链,改变传感器受制于人的被动局面。
我们一定要抓住国产传感器需求迫切的机遇,采取必要的措施,大力推进我国MEMS传感器的产业化发展,提升传感器芯片的自主创新能力。
MEMS传感器具有个性化、分散化特点
集成电路发展迅速的原因是标准化,晶体管是其核心,制造围绕标准单元晶体管进行,产品是即插即用的标准集成电路,技术发展可通过摩尔定律清晰预测。令人遗憾的是,MEMS传感器的特点是个性化的:一是没有像晶体管那样功能强大的标准单元,制造呈现个性化;二是没有像CPU和存储器市场那么大的标准产品,产品呈现个性化。因此,其发展速度远低于业界的预测。
尽管MEMS传感器个性化特点影响了其发展速度,但却有利于我国实现跨越发展。主要体现在两方面:一是制造个性化还没有形成通用制造流程,技术更新换代缓慢,对工艺设备要求远低于集成电路的要求,有利于我国实现制造突破;二是产品个性化带来的是细分市场,产品形态与客户高度关联,单一公司难以垄断,有利于我国发挥本土优势实现应用突破。
设立以产业化为导向的MEMS传感器专项
我国还没有为传感器专门制订过科技计划,尽管在许多国家科技计划中包含传感器的内容,但基本都属于从属地位,没有得到足够的重视,发展速度远不尽如人意,使得国内市场一直被国外产品垄断。另一方面,国产传感器的落后也使得国内用户大多不选用国货,进一步拉大了国产传感器与国外产品差距,造成了产品越没人用越不行的恶性循环。目前的国际芯片供应链形势,给许多国内传感器用户带来了空前的危机感,有了构建国内稳定供应链的迫切需求。
因此,应该抢抓机遇,针对MEMS传感器的特点,尽快设立以产业化为导向的MEMS传感器专项,全力构建MEMS传感器制造体系,扶植有特色的MEMS传感器企业做大做强,提升国产传感器的市场占有率,提升传感器芯片自主能力,改变严重受制于人的局面。
二次开发集成电路产线 构建MEMS传感器制造体系
MEMS传感器制造从本质上讲是基于微电子技术,但与集成电路又有很大不同,因此,不能直接将常规集成电路产线用来制造传感器芯片。集成电路芯片制造的核心是晶体管,制造工艺为平面工艺,关注的主要是电性能。
MEMS传感器芯片制造的核心是微机械结构,需要进行三维微机械结构加工,除了要关注电性能外,更要关注机械和力学等性能。而且,微机械结构呈现个性化,还没有一种像晶体管那样功能强大的标准微机械结构。不过微机械结构的尺寸一般都在微米量级,对工艺设备的要求远低于集成电路,通常的集成电路产线经过二次工艺开发,都能满足MEMS传感器的制造需求。
因此,可通过MEMS传感器专项支持,选择合适的集成电路产线,进行二次工艺开发,打造出适应MEMS传感器个性化制造需求的量产线。
由于MEMS传感器芯片需求量远小于集成电路芯片,而且转产MEMS传感器芯片投入大,为提高集成电路芯片厂转产MEMS传感器芯片的积极性,应对MEMS传感器芯片量产线给予资金支持和税收优惠。同时,选择合适科研机构,建立MEMS传感器芯片研发平台,用于MEMS传感器前期开发样品研制,建立MEMS传感器中试平台,用于MEMS传感器产品开发量产工艺验证,全力构建出我国MEMS传感器制造体系。
发挥本土优势 做大做强企业
MEMS传感器呈现出小批量多品种的个性化特色,不同的传感器产品形态有明显的不同,即使是同一种传感器,使用场合不同其产品形态也有明显的不同。例如,仅汽车压力传感器就有进气压力传感器、机油压力传感器、刹车压力传感器、变速箱压力传感器、燃油箱蒸汽压力传感器、高压共轨压力传感器等,其产品形态与应用场合密切相关,是典型的用户关联产品。
用户关联产品的市场营销需要与用户密切互动,这可充分发挥本土企业与用户沟通便利、进行定制半定制保姆式服务等优势,使本土企业在与国外公司竞争中处于有利地位。