微机电系统/(MEMS)正预备利用规模经济优势，以更低成本、更高效能和更小尺寸的新组件，推动半导体产业进入更光明的未来，Akustica公司共同创办人暨资深MEMS开发专家Kaigham Gabriel表示。

　　随着MEMS加速计被应用于上百万个消费设备应用(如Nintendo的Wii控制器)中，加上MEMS麦克风正开始进入行动电话市场，Gabriel预计今后几年内，MEMS市场规模将达到数十亿美元。

　　“我们认为，Akustica公司CMOS MEMS技术的整体市场规模将超过400亿美元，”他表示。该市场涵盖了声学、惯性(加速计与陀螺仪)和射频(射频振荡器)等MEMS组件，“以及可附加在产品中的芯片功能”。

　　采用CMOS技术“将使Akustica公司能以独特方式推动MEMS产品的性价比趋势，该趋势预计将在微机电产业中持续数十年之久

　　，”Gabriel补充道。

　　今天，Akustica一直标榜着其为唯一单芯片MEMS麦克风制造商的‘全球第一’地位。但其竞争对手Knowles Acoustics虽然采用单一封装的双芯片解决方案，却也宣称已成功开发出全球首款表面贴装MEMS麦克风。另一家竞争对手Sonion MEMS公司设于越南胡志明市的新产线也已开始量产MEMS麦克风。

　　“Akustica是唯一一家制造单芯片MEMS麦克风的公司，”他指出。“但由于目前出现两家强势的竞争对手，因此我们已经看到MEMS麦克风日益广泛的应用。”

　　Akustica将微型驻极电容器麦克风的所有功能，包括一个分离式FET、一个独立型运算前置放大器芯片，以及一个模拟数字转换器芯片整合在单一CMOS MEMS麦克风芯片上。然而，在行动电话市场上，相较于Knowles公司而言，Akustica公司仍处于较为不利的形势，Bourne Research公司总裁兼首席分析师Marlene Bourne指出。这是因为Knowles公司的模拟MEMS麦克风不需要像数字麦克风一样整个重新设计。

　　“当然，语音电话(VoIP)和PC市场是销售数字MEMS麦克风的最佳市场，但也有其它各种应用，包括助听器、汽车以及一些真正令人感兴趣的产业应用。”Bournce表示，“但MEMS麦克风芯片制造商必须追求像行动电话这类大量市场，才能进一步降低芯片成本。”

　　虽然在惯性和RF组件等其它类型的MEMS芯片方面也有一些研究项目正在展开，但Akustica计划今后几年仍将专注于麦克风组件领域。其单芯片麦克风已经获得多家PC厂商的设计订单，包括富士通的Lifebook PC和TabletKiosk Sahara Slate。Akustica公司的下一步计划是进军消费性设备。

　　Bourne预测，在2010年以前，约有四分之三的行动电话将可从MEMS中受益。而根据法国Yole Development公司预测，这些行动电话的总数将高达6亿台。

　　届时VoIP和蓝牙市场将趋于成熟，Gartner Dataquest模拟半导体研究总监Stephan Ohr表示。他认为，到2010年将有5.8亿部行动电话拥有蓝牙耳机功能。Knowles公司在目前超过1.4亿部的行动电话市场上拥有绝对较大的市场比例。

　　“Knowles针对行动电话制造商销售产品已经有五年多的时间了，他们是至今为止MEMS行动电话麦克风的最大组件供货商，”Bourne表示，“马来西亚的MEMS Tech公司紧随其后，还有不少公司也取得了很大的进展，如Akustica、Sonion MEMS和英飞凌。”

　　“约在今年底和2008年后，大家可望看到我们的数字麦克风系列产品导入行动电话市场，”Gabriel说。

　　图：随着传统驻极麦克风(

　　长幅度将超过三倍，从去年的1.54亿美元上升到2008年的5.18亿美元。

　　创业之初

　　Akustica公司的MEMS开发成果建立在五年来所累积的相关智财权基础上，包括来自卡内基梅隆大学的授权，以及由该校前电子工程学教授Gabriel的发明成果。更早以前，Garbriel在AT&T贝尔实验室从事MEMS研究，并在美国国防部先进研究计划署(Darpa)管理MEMS开发约五年之久，期间还在日本东京大学致力于推广日本的MEMS工作。

　　Garbriel在1985年加入AT&T贝尔实验室的机器感知部门后才接触MEMS，当时他在实验室主要负责遥控操作(teleoperating)微米级机器人的开发。

　　“当时我需要一种制造微型传感器、机械装置和传动装置的方法，使其得以在非常小的微米环境下工作。”Garbriel说，“当我们制造出体型硅微加工组件时，我就开始蚀刻摇控机器人上的夹具和其它机

　　械装置，如力量反馈系统，以使摇控机器人能感觉到他们正在操纵的微型目标。”

　　Gabriel很快就发现了MEMS技术的局限性，并开始热衷于探索其它的解决方案。他因此在1990年担任东京大学的客座教授，并在IBM的东京实验室、理光中央研究所(Ricoh Central Research)和丰田中央研究所(Toyota Central Research)管理多个MEMS开发计划。

　　“当时美国担心日本在技术上超越自己，”Garbriel表示，“因此，当我在1991年离开贝尔实验室到海军研究实验室教授MEMS时，Darpa发现我曾在日本的MEMS工作经验，因此在1992年雇用我为其研究MEMS，目标是保持领先于日本的技术。”

　　日本的国际贸易产业省(后更名为经济产业省)当时刚开始启动为期10年的‘MEMS和微机械’发展计划。但是，日本从未成为美国所担心的MEMS强势对手。Gabriel指称，那是因为日本走了错误的发展路线。

　　“日本把MEMS视为微型化的一种延伸，他们的目标只是要获得更高的精确度，”他指出，相反地，“我之所以看重MEMS，是因为它能使用半导体制造技术来建立机电结构，并可充分利用全球半导体产业的所有相关制造、材料和控制知识。”

　　Gabriel离开Darpa后加入卡内基梅隆大学电子工程与机器人的共同研究任务。就在那儿，他开发出其后成为Akustica公司MEMS组件基础的智财权。

　　Gabriel于2001年12月与人合伙成立了Akustica公司，并将他在大学中所作的麦克风设计导入商用化。虽然这是Gabriel所做的开发工作，但与MEMS麦克风有关的四个原始专利权仍属于卡内基梅隆大学所有。Akustica公司必须获得这所大学的授权。

　　未来发展方向

　　除了麦克风以外，Akustica公司还看好其它MEMS芯片未来在消费性产品的应用，如惯性、导航和射频组件。因为这些组件的MEMS芯片采用常见于大多数代工厂的标准CMOS生产线制造，因此该公司宣称，随着制程尺寸向更先进节点发展，所有的MEMS产品尺寸将变得更小，并使其从规模经济中受益。

　　“整个MEMS市场将十分巨大，麦克风只是一个开始，”Gabriel认为，“从设计工具到代工厂再到自动化测试，Akustica公司的CMOS MEMS技术平台由于发挥了全球半导体产业的优势，也正在悄悄改变MEMS传感器开发和投入市场的方式。”

　　消费性产品将可能整合多个MEMS组件，其中某些组件可能在同一平台上应用在不同的用途上。例如，行动电话上的加速计可透过倾斜而用以卷动面板选项，当不在无线服务区时则可实现导航推算，也适用于内建相机的影像稳定，甚至可在手机掉落时完成自动关机动作。

　　“惯性MEMS传感器(主要是三轴加速计)正被越来越多的行动电话用来实现影像稳定、游戏、自然用户接口、

　　位置追踪(增强型GPS)和系统保护，”Gabriel说，“MEMS组件将在所有可携式电子设备中找到其立足之地。随着这些设备尺寸越来越小，同时又要求更多的功能性，MEMS产品解决方案将充满商机。”

　　Gabriel认为，MEMS具有更低建置成本、更佳性能和更高可靠性等优势。例如，“在PC麦克风数组市场，Akustica公司的VoIP和其它语音应用都具有很好的语音质量，以及更简化的系统设计与制造、更低建置成本与更高可靠性。”他说，“就其本身而言是极具竞争力的。”

　　再者，他指出，“因为Akustica公司也与编译码器制造商和PC市场上的多家领导公司保持密切合作关系，能为用户提供完整产品解决方案，这也是OEM厂商所企盼的重要因素。”