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MEMS封装遇挑战封测厂商如何应对?
来源:耐用电子 时间:2015-10-28
    MEMS和传感器设备已经广泛渗透到我们的日常生活,从智能手机到汽车等等领域MEMS可以说已经无处不在。而且MEMS应用也正变得越来越多样化,并且每个应用场景都有其特殊的要求,特别是当涉及到气压计、气体、温湿度等传感应用的时候。由于MEMS和传感器技术已经超越了汽车应用而进入了消费电子和移动设备,封测代工厂商(OSAT)已经在寻求其他更具成本效益的封装解决方案供客户选择,比如OSAT与材料供应商共同开发用于芯片粘接及模具填充的特殊材料,以提供更多的成本优势和面积效率更高的解决方案。这一趋势首先影响的主要是惯性器件,但是现在有许多光学和环境应用雨后春笋般冒出来,并且期待着产品在小体积,低成本,高性能三个方面的进步。
 
    原有的MEMS和传感器IDM仍处于非常强势的地位。但是随着很多新成员进入市场,以及fabless模式带来的产品创新概念,驱使着OSAT厂商不断地创新以服务于复杂的客户定制化要求;但与此同时OSAT也在尝试在不同的平台之间保持部分共性,试图以相对通用的方式解决某类具有共性的问题。IDM同样也遇到挑战,主要是因为在投资多种封装解决方案的同时还要在产品创新和上市时间上都保持领先是很困难的。一些IDM越来越依赖于OSAT合作伙伴,对于汽车和工业领域MEMS封装仍留在内部完成,而把消费电子MEMS封装的订单交给OSAT。
 
    如今,围绕物联网的炒作声音越来越大,而现实情况则是,就MEMS和传感器封装而言,复杂的挑战还在后面。设计工程师一直在寻求更强的软件,更好的连接性,以及成熟的硬件,硬件越来越成为一种解决方案的关键,这对价格、封装和功耗的要求更加严格。可穿戴设备的器件除了严苛的功耗和价格要求之外,还要求器件厚度显著下降。但是,最主要的挑战并不是MEMS和传感器本身的封装;而是OSAT需要高效地提供最适合的架构来实现模组和/或SiP集成。未来MEMS和传感器解决方案是否会在SiP内封装裸片?还是MEMS和传感器被集成在一个封装内?有实力的IDM厂商有能力为其系统应用提供大部分的组件,它们各自有其内部的策略;然而,对于其他厂商而言,MEMS封装将变得至关重要。目前市场上可用的智能模块解决方案,尺寸和功耗的大幅减小都是可能实现的,特别是如果系统、器件和封装厂商可以在产品开发的早期阶段就开始合作。
 
    随着对设备的先进功能的整体需要,OSAT的经营方向应当是多样化的封装解决方案,并从下边几个方面满足客户的需求:
 
· 性能(电气和机械)
 
· 系统集成
 
· 上市时间
 
· 成本
 
    随着对封装尺寸越来越严格的规范,利用硅通孔(TSV)的3D晶圆级封装(3DWLP)绝对是一个能智能集成更多的MEMS和传感器的解决方案。3D晶圆级封装正在成为可穿戴和医疗设备“必须具有”的技术;而对于应用于智能家居、工业市场的智能设备可能会更依赖于“经典”平台——但这并不意味着它们就不面临挑战。正因如此,OSAT正试图提供通用的智能系统集成关键构建模块,不论其系统是何种应用。
 
    医疗应用毫无疑问将会在MEMS行业内显著增长。尽管许多应用已经被推向市场,在现实中我们看到的只是冰山一角。不仅专业的医护人员将进一步采用先进技术提供医疗保健服务水平,全社会都将越来越多地在日常生活中跟踪人体健康。MEMS将在所有这些应用中扮演最主要的角色。生物医疗领域的传感器可以分为四个主要的类型:生物传感器,生物MEMS诊断(一次性或便携式),用于皮肤上或可吞咽设备(治疗跟踪等)的MEMS,以及永久植入的MEMS。第一类(生物传感器)现正被广泛部署在众多产品中,尤其是健身手环、智能手表以及智能手机,以跟踪多个生命体征和活动趋势。下图是集成在智能手机中的可监控多达六个生命体征的典型小模块。结合先进的封装技术,现在能将光学传感器、机械传感器、MEMS和无源器件与各种IC电路结合在一起,集成到智能手机或可佩戴设备中。
 
    诊断应用将从生物传感器的发展中受益,但现在的主要障碍之一是微流控芯片,这往往是此类设备的所必需的,也是短板所在。
 
    未来的摄入设备或植入装置的道路还是有许多困难。生物兼容性、自供电和非常高的可靠性(特别是植入物)都是关键的要素。如今,一些小众和零散的设备可供选择,但我们离大规模的部署还非常遥远。
 
 
    无论未来的应用采用什么平台,MEMS产业的未来都是光明的。基于MEMS设备的一系列方案将继续在消费设备、医疗设备和汽车应用发挥重要作用。虽然整体市场的增长很难说,显而易见的是,对解决方案的需求正在逐年增加。智能模块及SiP集成是关键,这将使连接设备的大估摸部署成为可能。要做到这一点,一个简化的供应链及在供应链中的参与者之间的协作是很重要的。