MEMS為新一代感應器開啟一扇門

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微機電系統（Micro-Electro-Mechanical System；MEMS）是一種結合光學、機械、電子、控制、材料和化學等多種科技的整合技術，主要關鍵技術包括微感測器（Micro Sensor）、微電子（Micro Electronics）、微致動器（Micro Actuator）及微結構（Micro Structure），並結合IC製造技術，將機械與電子元件融合於單一晶片，實現SoC理念。近年來半導體製程技術日趨成熟，使製作微機電元件之可行性大幅提昇，促使應用技術蓬勃發展；對於整體市場發展方向，拓墣產業研究所劉舜逢研究員指出，可分為微機電系統、微機電元件、設備及材料與化學四大區塊，台灣挾晶圓代工技術領先全球之優勢，CMOS製程為其主流製程技術之一，與製作微機電感測器元件相容性高，目前已有廠商搶進佈局，鎖定方向包括微機電感測器╱模組（如壓力計、加速度計）及微投影顯示器，台灣若能以CMOS製程大量生產特性，結合微機電技術製作感測器元件，深信在製造成本上將是另一競爭優勢。

: u/ L5 p! T# Z9 E- `2 d; h# U矽材質之微加工材料將成市場主流

製作微機電元件之主要材料依出貨比例排名分別為矽、聚合物高分子（Polymer）及金屬三大類，由於矽材質本身具有極佳機械性質、電性及耐久度，加上全球微電子產業已投入龐大資金、人力，建構完整產業基礎架構，且許多微加工製造技術多衍生自微電子製程如微影（Photolithography）、薄膜沉積（CVD）、蝕刻（Etching），種種跡象顯示以矽材質之微加工材料將成市場主流；至於聚合物高分子則因材料成本較矽材質低，適合於大量生產價位較為低廉的微機電裝置，如可拋式血液測量等，市占率超過20%。

' G$ ^* o5 n. _6 W拓墣產業研究所也表示，半導體元件使用矽材料已逾40年，以矽為材料對微機電而言相當合適，由於單晶矽結構具有不易折斷之特性，用來製作機械元件有其益處，如在機械運動時極具可靠耐用度，此外矽單晶材料符合Hooke's Law，表現上幾乎不具彈性遲滯效應及功耗損失。
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6 `7 q1 M+ U/ f8 H! B2009年消費電子將成微機電重點應用市場

- x$ ~  n7 t% Z- P隨著以矽材質為主的微加工技術已然成熟，以及Wii與iPhone熱銷效應趨動，微機電感測器近年來正逐漸從汽車工業轉投入對尺寸、價格、功耗要求嚴苛的消費電子懷抱，在此同時，許多微機電元件製造商也將產品線移往8吋晶圓廠，並投入相關測試、製程、封裝等技術開發，對於未來微機電產業的發展趨勢，拓墣產業研究所研究員劉舜逢樂觀表示，2008年全球微機電產業預計接近73億美元產值，年成長率11%，未來三年將持續保持正向成長，2011年產值更將突破百億美元大關，應用範圍也將由光學產品、感測器、噴墨頭，擴展至RF開關、汽車電子、麥克風、投影機、人機介面裝置、網路通訊、電信設備，甚至生物科技、醫療技術等不同領域。

而從微機電之應用產品組合來看，消費電子領域在2009年將有令人激賞的表現，根據國際研究機構Yole Développement資料顯示，應用市場比例將由2004年的6%，大幅提昇至2009年的22%，其主要動能來自於行動電話、行動儲存系統讀寫頭保護以及大尺寸高畫質電視，這些消費電子的銷售量將帶動慣性感測器與微鏡裝置之市場規模。


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' j3 p% }: ~5 P5 X! U& g/ q* }回覆後有：15家台灣廠商於微機電市場佈局概況

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精巧、低功率的近接電容式觸控感應IC，簡化了直覺式觸控螢幕介面的設計
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2008年11月 5日北京報導(飛思卡爾技術論壇)–由於消費性電子、工業用及汽車設計皆逐漸採用觸控面板以提供更簡單可靠的使用介面，使得觸控感應器越來越受到歡迎。身為頂尖感應器設計與製造廠商的飛思卡爾半導體，也因應這項對觸控功能的需求，發表了兩款專供2至3組觸控面板應用的超低功率觸碰控制器。

4 u' F% v& n# R- f- F0 A飛思卡爾的MPR031與MPR032近接電容式觸碰感應控制器，其設計可簡化各種觸碰感應式應用的研發，如家電控制面板、遊戲、病患監控系統、PC週邊、零售收銀機與保全系統等。精巧、節能的感應控制器尤其適於具功率限制的行動式電子裝置，如Bluetooth®耳機、行動電話、多媒體播放器及遙控器等等。

2 n' f. ^% F& l% ~MPR031與MPR032感應器能夠滿足多種必須驅動多達三組觸控面板的應用需求。譬如說，感應器可以用在警報系統，以便取代機械式開關或按鈕。終端使用者只需將指尖靠近觸控面板上所表示的命令功能，警報器便會根據所要求的功能發出聲音或是關閉。使用MPR031/32感應器取代可攜式電子裝置上的機械式按鈕，可實現更多介面設計的創意，例如在横放或直放位置時的LCD畫面放大功能。此外，近接感應器的電極格式亦可視裝置的直放或横放模式，輕易進行變更。

) [  h& `* w- i飛思卡爾感應器與促動器解決方案部門副總裁暨總經理Demetre Kondylis表示：「觸碰感應器技術方面的進步，讓感應器驅動介面更容易進入行動電子裝置當中，也讓使用者的操作更為簡單和直覺化。飛思卡爾最新的觸碰感應控制器提供更優雅而超值可靠的機械式介面替代方案，因為機械式介面含有會耗損的活動零件。

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觸碰感應技術在消費性電子、工業及汽車應用等領域日漸受到歡迎，因其：

9 K% }4 q2 r6 N6 F6 l% {•        不需使用機械式按鈕與滑桿
* U7 V4 ^! s$ k# o& o  c' x8 i6 w•        提供符合直覺而易於使用的「一指神功」式介面
•        免於機械耗損，提升可靠度
•        為產品設計師帶來更大的彈性
& b; \; V: `) p; d% E, D•        降低整體系統成本
•        管理多重螢幕組態
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先進的觸碰感應控制器產品線
MPR031與MPR032觸碰感應控制器均使用CMOS技術，是一種以暫存器驅動的狀態機，其設計能夠提供最佳的系統層級智慧。該元件的單晶片三層過濾技術，可有效對抗電磁干擾(electromagnetic interference，EMI)。可靠的CMOS技術更能有效防護可能使系統全面受損、並造成服務中斷的靜電放射(electrostatic discharge，ESD)。飛思卡爾的狀態機與CMOS技術也提供較低的操作電壓和電流，進而降低行動裝置應用的功率損耗。操作電壓範圍為1.7至2.75伏特，適用於小型的低功率電子產品。
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$ O% s) O3 b# e4 cMPR031/32元件支援IC間(inter-integrated circuit，I2C)規格的通訊方式，亦可在中斷關閉的情況下精確控制兩組電極。其極度靈敏的感應能力及獨一無二的特性，讓感應控制器能夠適用於各式各樣的觸碰式螢幕應用。感應控制器可用於替換機械式零件或開關，簡化觸碰式應用的設計。
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- G- f+ L7 @. k/ M$ r( cMPR031與MPR032控制器的特色
8 ~* P6 _/ O% G. a7 _& m•        平均8微安培的供應電流
•        最高4微安培的關閉電流
8 x( z, S% a: [9 ?. ?; N. w•        精巧(2 mm x 2 mm x 0.65 mm)的8線式UDFN封裝
•        支援最多3組觸控面板
•        僅需單一外部元件的觸碰感應解決方案
•        智慧型觸碰偵測能力
•        操作電壓1.71至2.75伏特
( a9 ?6 S$ v6 l, {4 |* H•        具磁滯現象的臨界式偵測
, @, V* Z' {3 A4 J) c6 V; h6 R•        可選配IRQ的I2C介面
•        系統多重元件可支援最多六組電極
•        操作溫度範圍從攝氏零下40度到攝氏85度
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價格與取得方式
MPR031與MPR032觸碰感應控制器的建議售價在每批10,000顆時為0.61元美金。

, S  o. ^& m! j/ G飛思卡爾提供多項套件以協助縮短實做研發所需的時程。KITMPR031EVM現已上市，建議售價為每套99元美金。DEMMOMPR031EVM的建議售價則為每套25元美金。

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DIGITIMES : 手機與消費性電子帶動 2009~2013年全球MEMS於手機與消費性電子應用市場年複合成長率將達20%
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(台北訊) MEMS技術雖早已被廣泛運用，但並未引起市場太大關注，直到近年來任天堂推出遊戲機Wii於市場掀起熱潮後，MEMS技術才受到市場重視，其後蘋果(Apple)的iPhone除採用加速器外，更將陀螺儀、MEMS麥克風等MEMS元件一舉納入，MEMS應用領域正式推廣至消費性電子與手機市場，為遭受金融海嘯侵襲後的全球MEMS市場，留下未來恢復成長動能的
7 U; X, E7 N7 p- f重要伏筆。

2007~2008年對MEMS在消費性電子應用而言，是個技術準備到位、市場起飛的時期，任天堂Wii與蘋果iPhone展現出MEMS全新應用領域。尤其是iPhone引發了MEMS應用於行動電話的需求大幅提高，包括加速器、MEMS麥克風、陀螺儀及磁性感測器(magnetic sensor)等MEMS元件皆被iPhone所採用。

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事實上，iPhone也激起其他品牌手機開始接受MEMS技術相關產品。MEMS在手機應用每年以穩定腳步成長，將會是整體MEMS應用市場重要成長動力。2007年僅有低於3%比重的手機有
搭載MEMS加速器，但到2008年，滲透率已接近10%，若從2008年第4季新出廠手機來看，搭載MEMS加速器手機比重更接近20%。

而在消費性電子終端應用上，包括數位相機、可攜式衛星導航系統裝置、遙控器、遊戲機等終端應用對於採用陀螺儀與加速器等MEMS慣性感測器的滲透率也顯著提高。
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從MEMS元件類別分析，無論是iPhone觸控式螢幕畫面滑動控制，或搖動Wii搖桿時的控制，MEMS加速器功能在運作。近幾年來，MEMS加速器成為全球最熱門電子產品關鍵性輸入裝置，出貨量也快速成長。

* ]  A2 Q7 F2 ?- O/ E在智慧型手機與遊戲機動能感測應用將會提高MEMS加速器需求預期下，MEMS加速器銷售量也將快速成長，預估將於2013年前取代印表機噴頭與DLP晶片，成為MEMS銷售主流產品。

2 J% I( r" Y0 a# u$ o2 T即使全球MEMS市場在2008年與2009年連續2年下滑，但MEMS加速器市場在2008年與2009年仍維持5%、1.8%成長，展望2010年，全球MEMS加速器市場將在電腦產品、手機與消費性電子產品滲透率提高的情況下會出現強勁成長。

無論如何，這次金融海嘯使得全球MEMS市場規模衰退，但也為未來回升反彈舖設一條可能的路。MEMS市場總是寬廣且多樣化，2010年將可望因為新產品與新應用出現而使得市場再次
& ?# J- ]4 e: J; m# t回春，而2011年則將超過2007年水準。(更完整分析請見DIGITIMES Research研究報告)