垂直分工體系成形　MEMS封裝加速邁向標準化

MEMS封裝技術(shù)正迅速朝標準化邁進(jìn)。為滿(mǎn)足行動(dòng)裝置、消費性電子對成本的要求，MEMS元件業(yè)者已開(kāi)始舍棄過(guò)往客制化的封裝設計方式，積極與晶圓廠(chǎng)、封裝廠(chǎng)和基板供應商合作，發(fā)展標準封裝技術(shù)與方案，讓MEMS元件封裝的垂直分工生態(tài)系統更趨成熟。

　　隨著(zhù)智慧型手機或其他消費性電子裝置大舉導入微機電系統（MEMS）感測器，MEMS封裝產(chǎn)值已顯著(zhù)增長(cháng)，在未來(lái)幾年內市場(chǎng)規模將達到整體IC產(chǎn)業(yè)的5%，比重大幅攀升。由于大量消費應用的快速成長(cháng)和逐漸集中在某些裝置，將導致MEMS封裝技術(shù)成為市場(chǎng)決勝關(guān)鍵，相關(guān)業(yè)者必須投入發(fā)展標準封裝方案，方能持續壓低元件尺寸及量產(chǎn)成本。

　　MEMS出貨需求激增　半導體封裝廠(chǎng)迎新商機

　　MEMS封裝產(chǎn)業(yè)的規模在2012年已達16億美元，總共出貨七十多億顆晶片，且市場(chǎng)需求正快速增加，2010～2016年整個(gè)MEMS封裝產(chǎn)值的年復合成長(cháng)率（CAGR）將達到20%，至2016年出貨量將上看一百四十億顆。不過(guò)，低成本消費性電子產(chǎn)品逐漸主導MEMS市場(chǎng)，也為相關(guān)業(yè)者帶來(lái)價(jià)格壓力，將使營(yíng)收的CAGR僅有10%，至2016年將達到26億美元（圖1）。

　　無(wú)論哪一種計算方式，MEMS封裝市場(chǎng)的成長(cháng)率仍比主流IC封裝多出約一倍的幅度，雖然MEMS包含各式各樣的產(chǎn)品，元件特性與封裝需求也天差地別，但近來(lái)MEMS市場(chǎng)已逐漸被特定裝置主導，如消費性應用目前占整體MEMS營(yíng)收50%以上，四大主要裝置包括加速度計、陀螺儀、磁力計和麥克風(fēng)，出貨占比已超過(guò)所有MEMS出貨量的一半。

　　圖1 2010～2016年MEMS封裝產(chǎn)值成長(cháng)預測

　　因應消費性電子的大量需求，未來(lái)MEMS封裝技術(shù)將朝標準化演進(jìn)，為產(chǎn)業(yè)帶來(lái)許多改變的空間。盡管目前封測代工廠(chǎng)至今只占40%的MEMS封裝業(yè)務(wù)（以金額計），而整合元件制造商（IDM）則主導大半市場(chǎng)，后者依靠專(zhuān)業(yè)封裝技術(shù)達成產(chǎn)品區隔；但是，隨著(zhù)MEMS在消費性應用領(lǐng)域的出貨量遽增，將驅動(dòng)更多制造商外包封裝及裝配業(yè)務(wù)，建立垂直分工的供應鏈，為半導體封測廠(chǎng)引來(lái)更多商機。

　　價(jià)格在這些消費市場(chǎng)當然也很重要，而制造商藉由不斷減少晶片大小，已大幅降低制造成本?，F階段，消費性應用的MEMS封裝尺寸大多為2毫米（mm）×2毫米，高度上限則為1毫米，且還會(huì )持續縮小。以應用廣泛的MEMS加速度計為例，由于封裝占制造成本約35～45%，促使業(yè)界揚棄對每個(gè)裝置做客制化封裝服務(wù)，而迎向更標準的封裝類(lèi)別，因此在類(lèi)似裝置上大多可重復使用，加速新世代的發(fā)展。

　　另一方面，行動(dòng)裝置或消費性電子的成本及功能設計需求，也驅動(dòng)慣性感測器由分離式封裝轉向多晶片整合模組。主要原因系系統廠(chǎng)要求能有效管理感測器資料，以減少感測誤差，因此MEMS供應商須提供更短、更快的各種MEMS元件連接方案。

　　這些新興組合元件未來(lái)將是慣性感測器市場(chǎng)主要成長(cháng)動(dòng)力，因而產(chǎn)生新的封裝、裝配及測試需求，如模組須以高良率的裸晶裝配才能符合經(jīng)濟效益，而測試及交叉校正則須提高至六個(gè)、九個(gè)或十個(gè)感測器所有標軸；至于制造商更須要想出保障這些復雜多重零組件系統的方式。

　　強攻3D WLP封裝　MEMS廠(chǎng)商花招百出

　　絕大多數MEMS裝置（約總數的75%）為封裝中的打線(xiàn)接合系統（Wire-bonded System），然后是Side by Side接合方案，或是和控制用的特定應用積體電路（ASIC）堆疊在標準導線(xiàn)架、球閘陣列（BGA）/平面柵格陣列（LGA）壓合基板。長(cháng)期而言，前兩項方式仍會(huì )是主要封裝技術(shù)，但約有兩成MEMS元件將直接與基于互補式金屬氧化物半導體（CMOS）的ASIC整合成系統單晶片（SoC）。

　　業(yè)界一度以為大部分MEMS都將采用SoC方式，但目前此類(lèi)元件只適用在須非常短距離連結的特殊裝置，如每個(gè)畫(huà)素單位都要有直接反應的MEMS微透鏡（Micromirror）、熱像感測器（Microbolometer）或振蕩器。大多數MEMS系統在封裝層級，連結不同的零組件上最有效率，但對更小的裝置及以更短距離相互連接的需求，正轉移至MEMS、ASIC和主機板間的接合、晶圓