蘋(píng)果身后的傳感器巨頭：意法半導體

　　蘋(píng)果iPhone、iPad和任天堂Wii游戲機的傳感器供應商、歐洲最大半導體公司意法半導體(ST)，是在10多年前介入傳感器業(yè)務(wù)的。當時(shí)，針對工廠(chǎng)的投資運營(yíng)策略，半導體企業(yè)一般有兩個(gè)選擇：要么像英特爾、三星那樣每年投資數十億甚至上百億美元開(kāi)發(fā)新工藝，以生產(chǎn)最先進(jìn)CPU、存儲器產(chǎn)品;要么尋找其他可能利用舊工藝的大宗訂單，讓工廠(chǎng)多發(fā)揮些效益。而面對意大利南部的一座舊工廠(chǎng)，ST的高層想到，或許可以用傳感器這個(gè)不需要前沿工藝的業(yè)務(wù)實(shí) 現更多盈利。

　　飛機部件嵌入消費電子

　　1995年的一天，剛加入ST一個(gè)月的Benedetto Vigna先生被老板問(wèn)及是否對MEMS傳感器感興趣?“是的。” Vigna說(shuō)，“不過(guò)，什么是MEMS?”對此，他的老板也只能拼出“Micro Electro Mechanical Systems(微電子機械系統)”幾個(gè)字，并告訴他這個(gè)產(chǎn)品能夠利用微米級的舊工藝，而不是納米級的先進(jìn)工藝。

　　于是高能物理學(xué)出身的Vigna自學(xué)起相關(guān)技術(shù)。一年后，鑒于歐洲業(yè)界對MEMS研究的不足，Vigna去了美國加州大學(xué)伯克利分校學(xué)習MEMS，并在當地企業(yè)做研究。之后他回到ST，領(lǐng)導MEMS項目。

　　在ST介入之前，MEMS傳感器已存在了20多年，主要用于飛機、汽車(chē)這類(lèi)用量較小的市場(chǎng)?；蛟S受ST在消費電子市場(chǎng)成功基因的影響(ST是諾基亞主要的元器件供應商)，2001年，Vigna突然有了一個(gè)想法：能否把MEMS帶入大宗消費電子市場(chǎng)?不過(guò)，要想打開(kāi)這個(gè)市場(chǎng)，他們面臨的挑戰可不小。當時(shí)用于檢測飛機飛行姿態(tài)的傳感器有磚頭大小，要賣(mài)到3萬(wàn)美元，功耗很高;用于汽車(chē)安全氣囊檢測撞擊的傳感器，比一部智能手機要厚，而且功能簡(jiǎn)單，只能檢測兩個(gè)方向的運動(dòng)。這樣的狀況與消費電子市場(chǎng)對成本、體積、功耗和性?xún)r(jià)比的苛刻要求相比，還有巨大差距。

　　Vigna先從相對簡(jiǎn)單的三軸加速度傳感器入手。消費電子市場(chǎng)的敲門(mén)磚是價(jià)格。2005年3月，當Vigna第一次與正準備給Wii游戲機游戲桿引入全新交互方式的任天堂負責人會(huì )面時(shí)，對方開(kāi)門(mén)見(jiàn)山地問(wèn)他：“這是我們需要的價(jià)格，你能提供還是不能?”零部件供應商一般不愿聽(tīng)到這個(gè)問(wèn)題，但這就是消費電子市場(chǎng)的現實(shí)。Vigna后來(lái)總結說(shuō)：“在消費電子市場(chǎng)，每當一個(gè)重要機會(huì )到來(lái)之前或每次面對一個(gè)重量級客戶(hù)，價(jià)格問(wèn)題都會(huì )被問(wèn)及。如果拒絕它，你就等于放棄了一個(gè)推動(dòng)大市場(chǎng)的機會(huì )。”

　　由于當時(shí)的加速度傳感器技術(shù)還做不到任天堂要求的價(jià)格，只能在技術(shù)上另辟蹊徑。彼時(shí)，3家日本企業(yè)占據著(zhù)全球加速度傳感器市場(chǎng)的絕大部分份額，但他們采用的都是傳統壓電技術(shù)，這種技術(shù)有3個(gè)缺陷，例如，溫度變化對傳感器的參數影響很大，這意味著(zhù)，當傳感器被放入一部智能手機中，手機開(kāi)啟后，隨著(zhù)溫度升高，傳感器的測量會(huì )不準確;同時(shí)，壓電技術(shù)生產(chǎn)起來(lái)很難，這讓產(chǎn)品成本居高不下;而且它的制造過(guò)程復雜，不適合大宗消費電子市場(chǎng)瞬間起量的快速供應節奏。

　　于是，ST著(zhù)手開(kāi)發(fā)一種完全不同的技術(shù)。在加速度傳感器中，有一個(gè)振動(dòng)結構和一個(gè)檢測放大信號的模塊結構，這兩個(gè)結構被封裝在一起，就成了一顆傳感器。ST想到了基于目前全球最大用量的CMOS工藝 (互補金屬氧化物半導體工藝)研發(fā)改良了Thelma工藝來(lái)制造振動(dòng)部分，它可以從半導體規模經(jīng)濟中受惠，成本低廉，也可以像其他半導體產(chǎn)品那樣持續快速縮小體積、降低成本和功耗。同時(shí)，ST還開(kāi)發(fā)了一種名為Smeraldo/TSV的過(guò)孔封裝技術(shù)，它讓封裝手法變得靈活，可以把產(chǎn)品做得更小更薄。

　　技術(shù)革新讓ST能夠提供一種價(jià)格體系完全不同的傳感器。2007年，一家參與任天堂競標項目的日本企業(yè)回顧說(shuō)，他們沒(méi)有獲得本國企業(yè)任天堂訂單的原因是ST給出了“出人意料的價(jià)格”。不過(guò)，Vigna說(shuō)，最根本的原因是專(zhuān)利技術(shù)，“技術(shù)可以改變競爭格局”。如今，ST已在傳感器上積累了600多個(gè)專(zhuān)利技術(shù)，其中很多是業(yè)界獨有，而固守老技術(shù)的3家日本企業(yè)市場(chǎng)份額僅剩下20%。

　　借助半導體行業(yè)的摩爾定律——每18個(gè)月，芯片面積下降一半，價(jià)格下降一半，加速度傳感器已從Wii游戲機時(shí)代的3美元降到如今的0.3美元，面積已從35平方毫米(5X7)縮減到4平方毫米(2X2);功耗也從毫安級降到微安級。這不僅支撐起Wii游戲機在全球100億美元的銷(xiāo)售，也被更廣泛的電子產(chǎn)品，如iPhone、iPad等采納。

　　不過(guò)，拿下消費電子市場(chǎng)的多種訂單，就要考慮與之相匹配的供應能力。在消費電子市場(chǎng)，一個(gè)客戶(hù)周一拿到樣片，周五可能就要求給他供貨;一個(gè)市場(chǎng)一旦起量，需求可能在瞬間井噴。如果不能保質(zhì)保量地快速供貨，客戶(hù)就飛了，而一旦失去一個(gè)機會(huì )，可能就要再等上6到12個(gè)月。為了適應這個(gè)市場(chǎng)的供應特點(diǎn)，早在 2005年，當業(yè)界都還在用6英寸晶圓生產(chǎn)傳感器的振動(dòng)部分時(shí)，ST 就做了一個(gè)大膽的決定——把晶圓廠(chǎng)從6英寸升級到8英寸，這樣，生產(chǎn)芯片的原材料面積擴大了，可以一次產(chǎn)出更多的芯片。同時(shí)，ST還決定在公司內部運營(yíng)整個(gè)傳感器產(chǎn)業(yè)鏈——自己做研發(fā)、設計、制造、封裝、測試和應用算法，從而能更準確無(wú)誤地響應客戶(hù)快速多變的需求。

　　而消費電子市場(chǎng)還有一個(gè)特點(diǎn)是快速的更新?lián)Q代步伐。畢竟，在這個(gè)市場(chǎng)中，每種產(chǎn)品的熱銷(xiāo)期都很短暫，一部手機的平均生命周期也只有15個(gè)月，你需要不斷推陳出新。 2010年ST推出三軸陀螺儀，同年上市的蘋(píng)果iPhone4就植入了這顆陀螺儀，它讓蘋(píng)果手機成為導航儀，可以玩3D游戲，甚至可以作為建筑行業(yè)的水平儀。之后，ST推出壓力傳感器、地磁傳感器(指北功能)和數字硅麥克風(fēng)。數字硅麥克風(fēng)比起傳統有振動(dòng)膜的麥克風(fēng)尺寸更小，不受溫度、振動(dòng)等環(huán)境因素影響，因而蘋(píng)果等智能手機都采用了這種麥克風(fēng)。這些傳感器可以相互搭配組合，給消費電子提供更多神奇功能。ST成為產(chǎn)品最豐富，能夠提供功能模塊最多的MEMS傳感器企業(yè)。

　　在過(guò)去5年， ST的傳感器業(yè)務(wù)從2006年的區區3000萬(wàn)美元增長(cháng)到去年的6.5億美元，增長(cháng)了20多倍。去年，全球MEMS傳感器業(yè)務(wù)增長(cháng)4.2億美元，ST從中拿到了3億多美元。在加速度傳感器和陀螺儀市場(chǎng)，ST分別占據50%和60%的市場(chǎng)份額。與此同時(shí)，10年前開(kāi)始領(lǐng)導ST傳感器業(yè)務(wù)的Vigna先生，也晉升為ST副總裁。

　　業(yè)務(wù)快速復制法則

　　首次訪(fǎng)問(wèn)中國大陸的Vigna在紙上寫(xiě)下一個(gè)公式： Innovation(創(chuàng )新)= Creativity(創(chuàng )造力)× Resounce(資源)× Execution(執行力)× Focus(聚焦)。這是他在過(guò)去10年中總結出的業(yè)務(wù)復制法則，這個(gè)法則讓他把在加速度傳感器業(yè)務(wù)上得到的經(jīng)驗快速復制到其他傳感器業(yè)務(wù)的發(fā)展上。

　　在Vigna剛在ST開(kāi)展MEMS業(yè)務(wù)時(shí)，領(lǐng)導層給了他很好的支持，但并沒(méi)有一次性給他很多資源，這也成了Vigna后來(lái)做新項目的一個(gè)原則。“如果給你很多人，那可能任何事你都想做，但這相當于什么都沒(méi)做。而2001年我們只有12到15人，只能聚焦”。起初，這個(gè)10多人的小團隊也同時(shí)開(kāi)展了6個(gè)項目——光開(kāi)關(guān)、片上實(shí)驗室、加速度傳感器和陀螺儀等。Vigna后來(lái)砍掉了其中5個(gè)，全部聚焦到加速度傳感器上。 現在，MEMS成長(cháng)為ST關(guān)鍵業(yè)務(wù)群組后，Vigna在架構上仍然采取小團隊模式，不同團隊朝不同技術(shù)方向延伸。每個(gè)產(chǎn)品團隊只有10多人，最大規模的情況下曾經(jīng)達到35人。每個(gè)團隊采取創(chuàng )業(yè)公司模式，Vigna并行管理這些團隊。Vigna稱(chēng)保持這種小團隊的模式很重要，“有時(shí)我看到團隊的問(wèn)題就是心太大，不能聚焦”。

　　僅保持小團隊，有時(shí)還無(wú)法達到好的聚焦和執行力。當你需要一件事快速運轉起來(lái)時(shí)，需要公司高層的直接管理。2009年10月，一家重量級客戶(hù)(這應該是蘋(píng)果公司)需要三軸陀螺儀。第一次接洽時(shí)，Vigna說(shuō)可以在2010年12月前提供?？蛻?hù)回復：“太晚了，我們需要你在2010年1月之前提供。”這縮減了近1年的時(shí)間。于是，Vigna取消了其他一些項目，把資源全部投入到這個(gè)項目中，他自己也成為這個(gè)項目的經(jīng)理，加速項目進(jìn)度。而另一個(gè)需要高層介入的典型案例就是ST公司內部運營(yíng)的設計、制造、封裝、算法等全產(chǎn)業(yè)鏈，有效運轉的秘訣也只有一個(gè)——由一個(gè)高層做出全部決策。

　　“人們告訴我們，你們無(wú)法在一個(gè)結構上實(shí)現三軸陀螺儀，我們不予理睬，繼續前行;人們告訴我們，三軸加速度傳感器的半導體制造工藝不能非常穩定，我們不予理睬，繼續前行。”Vigna說(shuō)。他們就是這樣開(kāi)創(chuàng )了很多市場(chǎng)上唯一的技術(shù)。

　　今年，ST針對汽車(chē)市場(chǎng)設計三軸陀螺儀，他們選擇的第一個(gè)重點(diǎn)應用是汽車(chē)信息娛樂(lè )系統中的導航。實(shí)際上，汽車(chē)中最早的傳感器應用機會(huì )來(lái)自安全系統，但去年，全球汽車(chē)安全用陀螺儀市場(chǎng)只有2000萬(wàn)片，這是ST一周的產(chǎn)量，因此，考慮到市場(chǎng)占有率，比安全應用市場(chǎng)大得多的汽車(chē)導航自然成為公司的第一創(chuàng )新要點(diǎn)。