佳傳感器獎(jiǎng)“Best of Sensors Awards”的主辦方之一，的電子科技媒體Fierce Electronics近日邀請(qǐng)了多位業(yè)內(nèi)專(zhuān)家大神討論了2022年傳感器&MEMS產(chǎn)業(yè)的動(dòng)向。
這些專(zhuān)家大神有MEMS之父、MEMS技術(shù)奠基人庫(kù)爾特?彼得森（Kurt Petersen）、中國(guó)MEMS廠商罕王微電子CEO黃向向女士、新銳MEMS揚(yáng)聲器制造商USound CEO Ferruccio Bottoni；MEMS醫(yī)療診斷系統(tǒng)制造商Exo Systems的CEO Janusz Bryzek博士等。
這些專(zhuān)家來(lái)自中國(guó)、德國(guó)、奧地利和美國(guó)，擁有豐富的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，代表了MEMS&傳感器市場(chǎng)從器件/系統(tǒng)設(shè)計(jì)、晶圓制造基礎(chǔ)設(shè)施、行業(yè)協(xié)會(huì)到市場(chǎng)咨詢(xún)的眾多視角。
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2021年度佳傳感器獎(jiǎng)情況請(qǐng)查看《2021年度佳傳感器獎(jiǎng)揭曉！中國(guó)傳感器獲獎(jiǎng)并打破世界紀(jì)錄》。
Kurt Petersen博士是MEMS之父，MEMS技術(shù)的奠基人，獲得2019年 IEEE榮譽(yù)勛章，對(duì)推動(dòng)MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)揮了巨大的作用。其經(jīng)歷可參看《沒(méi)有他，你現(xiàn)在還用不上MEMS傳感器》內(nèi)容。
過(guò)去 5 年內(nèi)才剛剛商業(yè)化的重要新工藝，就將革命性地改變下一代 MEMS 產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。如今，高可靠性、可大批量生產(chǎn)的壓電薄膜（AIN 和 PZT）已在許多代工廠中全面商用。這些材料已被用于麥克風(fēng) (Vesper)、代 MEMS 揚(yáng)聲器 (USound) 和超聲波成像器（eXo 和 Butterfly Networks）。
然而，這只是新型壓電驅(qū)動(dòng)器件的波浪潮，它們代表了最新型的 MEMS 產(chǎn)品系列。玻璃晶圓的新生產(chǎn)工藝也將發(fā)生變革——這甚至可能是我們對(duì) MEMS 的定義。超高密度玻璃通孔（TGV）、玻璃-玻璃晶圓級(jí)鍵合和玻璃晶圓級(jí)光學(xué)器件現(xiàn)已上市，只是產(chǎn)量有限。使用超高密度玻璃通孔（TGV）和玻璃-玻璃晶圓級(jí)鍵合的工藝，Menlo Micro 正在生產(chǎn)一代的 MEMS 開(kāi)關(guān)，或許是個(gè)真正取得成功的 MEMS 開(kāi)關(guān)產(chǎn)品。更重要的是，這些產(chǎn)品的材料全部是玻璃，沒(méi)有硅基材料，這是MEMS 技術(shù)的重要突破！其他將在未來(lái)幾年產(chǎn)生巨大影響的新工藝是超薄基板（小于 50 微米）、現(xiàn)已超過(guò) 50 微米/分鐘蝕刻速率的深反應(yīng)離子蝕刻（DRIE），以及SiTime諧振器的epi-seal工藝的未來(lái)應(yīng)用。現(xiàn)在正是利用 MEMS 工藝能力不斷提高，去發(fā)明新的 MEMS 產(chǎn)品并將其商業(yè)化的好時(shí)機(jī)！過(guò)去一年，MEMS 和 集成電路（IC）的供應(yīng)鏈都出現(xiàn)了芯片短缺，這將推動(dòng) MEMS 代工業(yè)務(wù)的投資和增長(zhǎng)。在疫情被控制之前，中國(guó)的 MEMS 代工業(yè)務(wù)已經(jīng)從 4英寸（100毫米）和 6英寸（150毫米） MEMS 產(chǎn)線以及 CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）表面微加工轉(zhuǎn)移到8英寸（ 200毫米） MEMS 產(chǎn)線。有幾種不同的 MEMS 基礎(chǔ)工藝技術(shù)，例如電容、壓阻、磁和壓電工藝。為了適應(yīng)這一系列的工藝，代工廠必須靈活滿(mǎn)足客戶(hù)的廣泛要求。金、鈧、鋯等材料以及與 CMOS 代工廠不兼容的工藝都可以在專(zhuān)用的 MEMS 產(chǎn)線中制造。這種方案可以利用新技術(shù)和材料大批量制造消費(fèi)應(yīng)用產(chǎn)品，如壓電、紅外傳感器和執(zhí)行器等。具有工藝設(shè)計(jì)套件（PDK）和開(kāi)發(fā)工藝的一站式解決方案受到及中國(guó)客戶(hù)的青睞，罕王微電子提供設(shè)計(jì)-制造-組裝服務(wù)。我們觀察到許多代工客戶(hù)希望擴(kuò)大中國(guó)本土晶圓廠的生產(chǎn)能力，以應(yīng)對(duì) 2022 年及以后的本地晶圓需求。在過(guò)去的二十年里，薄膜壓電材料的性能顯著提高，及與晶圓制造工藝的配合，大大提高了超聲波傳輸效率和接收靈敏度。因此出現(xiàn)了多種消費(fèi)者應(yīng)用，包括噴墨打印機(jī)、手勢(shì)識(shí)別、揚(yáng)聲器、自動(dòng)對(duì)焦模塊、指紋傳感器、飛行時(shí)間傳感器（ToF）等。2022 年超聲波換能器市場(chǎng)估計(jì)約為 47 億美元，每年增長(zhǎng)率約為 5.1%。這個(gè)市場(chǎng)需要廣泛的技術(shù)支撐，譬如的超聲波換能器技術(shù)是壓電MEMS超聲波換能器 (pMUT)，它基于硅 MEMS 晶片上沉積的壓電層，該工藝保留了傳統(tǒng)分立換能器的優(yōu)勢(shì)，并具有集成優(yōu)勢(shì)。
對(duì)我來(lái)說(shuō)，壓電MEMS超聲波換能器 (pMUT)價(jià)值的應(yīng)用是醫(yī)療，將有助于為所有人帶來(lái)豐富的醫(yī)療保健。我的公司 Exo Imaging 將于 2022 年推出臺(tái)基于壓電MEMS超聲波換能器 (pMUT)的手持式超聲成像儀，成為醫(yī)療市場(chǎng)具有變革意義的產(chǎn)品。最初將支持約 5000 萬(wàn)醫(yī)療專(zhuān)業(yè)人員，隨著時(shí)間的推移將覆蓋 10 億消費(fèi)者。2022年，疫情將繼續(xù)對(duì)傳感器和MEMS行業(yè)產(chǎn)生雙重影響。一方面，由于遠(yuǎn)程工作和出行受限等日常生活的變化，疫情推動(dòng)了特定技術(shù)在工作和私人生活中的應(yīng)用，這些應(yīng)用包括各種可穿戴設(shè)備、通信和電信設(shè)備、健康管理設(shè)備，以及遠(yuǎn)程醫(yī)療。這些改變?cè)斐傻慕Y(jié)果，將對(duì)含有傳感器和 MEMS 技術(shù)的產(chǎn)品和設(shè)備帶來(lái)積極推動(dòng)作用。
另一方面，對(duì)于新開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品和應(yīng)用，由于疫情而推遲、取消或凍結(jié)了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和供應(yīng)鏈，從而對(duì)該產(chǎn)品的商業(yè)化造成了巨大的障礙，這將對(duì)推向市場(chǎng)產(chǎn)生不利影響，正如在2021 年許多傳感器及MEMS廠商面臨的情況。面向世界的新產(chǎn)品和創(chuàng)新將越來(lái)越難以商業(yè)化，而對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的升級(jí)或改進(jìn)，如推出新版本，將迎來(lái)繁榮的市場(chǎng)。 大流行的直接和間接影響也沉重打擊了柔性和印刷電子行業(yè)，因?yàn)閲?guó)際供應(yīng)鏈在 2022 年將不能順利運(yùn)行。但另一方面，疫情大流行促進(jìn)了對(duì)監(jiān)測(cè)重要功能的醫(yī)療設(shè)備的需求增加，這推動(dòng)了柔性和印刷傳感器的市場(chǎng)，因?yàn)橛∷鞲衅髋c智能貼片無(wú)縫集成，并與印刷電池相結(jié)合，佩戴起來(lái)簡(jiǎn)單舒適。這種智能傳感貼片可以監(jiān)測(cè)體溫、呼吸和心率，甚至可以監(jiān)測(cè)血氧水平。連接到移動(dòng)設(shè)備后，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程患者監(jiān)測(cè)，并減輕醫(yī)院工作人員的常規(guī)測(cè)量工作。這種方法已在去年的幾個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目中進(jìn)行了測(cè)試，主要的醫(yī)療技術(shù)公司目前正在準(zhǔn)備商業(yè)化的產(chǎn)品。在拉斯維加斯舉行的 2022 年國(guó)際消費(fèi)電子展（CES）上也可以看到印刷傳感器和設(shè)備在醫(yī)療和制藥行業(yè)上日益重要的作用。印刷電子產(chǎn)品的另一個(gè)主要市場(chǎng)是汽車(chē)應(yīng)用。在這里，我們看到許多印刷電子傳感器產(chǎn)品的發(fā)布，將印刷觸摸傳感器集成在塑料覆層中，例如集成于汽車(chē)內(nèi)飾中的中控臺(tái)。機(jī)械開(kāi)關(guān)被薄而輕的印刷電子設(shè)備所取代，如的例子是大眾汽車(chē) ID 系列車(chē)型中的開(kāi)關(guān)鍵和人機(jī)互動(dòng)界面（HMI），或在 CES 2022 上推出的 寶馬 iX 系列車(chē)型的中控臺(tái)。從市場(chǎng)規(guī)模和增長(zhǎng)的角度來(lái)看，一些長(zhǎng)期關(guān)注傳感器/MEMS 市場(chǎng)的研究機(jī)構(gòu)估計(jì)，到 2022 年，傳感器市場(chǎng)規(guī)模約為 1900 億美元，且未來(lái)幾年的年增長(zhǎng)率約為 10%。我相信這幾個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦@一增長(zhǎng)，這些傳感器應(yīng)用領(lǐng)域包括物聯(lián)網(wǎng)、電子健康監(jiān)測(cè)、可穿戴設(shè)備（尤其是印刷/柔性傳感器）和汽車(chē)電子。汽車(chē)電子將受益于自動(dòng)駕駛和電動(dòng)汽車(chē)的增長(zhǎng)以及氫能發(fā)電機(jī)的開(kāi)始運(yùn)用，這樣每輛車(chē)都將需要更多的傳感器。除此之外，我還看到用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)和智能家居應(yīng)用的傳感器有所增加。從營(yíng)銷(xiāo)/銷(xiāo)售戰(zhàn)略的角度來(lái)看，我預(yù)計(jì)疫情將持續(xù)到 2022 年中期，這將對(duì) 2022 年和近期的貿(mào)易、展覽的出席率產(chǎn)生顯著的負(fù)面影響（但在什么水平？）。2022 年 1 月的國(guó)際消費(fèi)電子展（CES）是美國(guó)貿(mào)易展會(huì)的重頭戲，其參加人數(shù)約為 40,000 人，而 2020 年為 170,000 人。Sensors Converge 于 2021 年 9 月接待了大約 2,000 人，而通常為 6,000 人。我參加了 2021 年的許多線上虛擬和線上/線下混合的會(huì)議并發(fā)表了演講，我相信這類(lèi)會(huì)議將在 2022 年繼續(xù)在傳感器/MEMS 公司的營(yíng)銷(xiāo)互動(dòng)中發(fā)揮重要作用。我預(yù)計(jì)許多會(huì)議都將以線上線下結(jié)合的模式舉辦，或?qū)⑦@些活動(dòng)重新安排到 2022 年晚些時(shí)候。此外，社交媒體——尤其是互動(dòng)型網(wǎng)站、電子郵件活動(dòng)和視頻平臺(tái)——將在這些公司的營(yíng)銷(xiāo)/銷(xiāo)售策略中，扮演越來(lái)越重要的角色。可以說(shuō)，盡管疫情可能會(huì)持續(xù)到 2022 年晚些時(shí)候，我和我的專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)們?nèi)匀怀錆M(mǎn)希望，并相信傳感器&MEMS 行業(yè)將繼續(xù)增長(zhǎng)和繁榮。盡管存在著預(yù)期的挑戰(zhàn)，包括供應(yīng)鏈、勞動(dòng)力供應(yīng)和包括展會(huì)在內(nèi)的營(yíng)銷(xiāo)工具的減少，但在2021 年似乎有幾項(xiàng)新技術(shù)和應(yīng)用以及替代營(yíng)銷(xiāo)方法在不斷完善，這些將繼續(xù)推動(dòng)傳感器/MEMS 行業(yè)向前發(fā)展，產(chǎn)生超過(guò) 10% 的增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2022 年銷(xiāo)售水平將達(dá)到 1900 億美元。許多公司已經(jīng)能夠充分利用疫情為他們提供的機(jī)會(huì)，特別是在由 壓電MEMS超聲波換能器 (pMUT) 和印刷/柔性傳感器等新興技術(shù)支撐的醫(yī)療診斷領(lǐng)域，我預(yù)計(jì)這種現(xiàn)象將持續(xù)到 2022 年。傳感器/MEMS廠商的發(fā)展戰(zhàn)略是堅(jiān)持到底，繼續(xù)保持生命力，并沿用 2021 年取得成功的戰(zhàn)略，利用吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)對(duì)其進(jìn)行微調(diào)，以適應(yīng)瞬息萬(wàn)變的2022 年市場(chǎng)新常態(tài)。
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