MEMS封装市场快速增长,RF MEMS封装增长最快

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MEMS的特点是设计和制造技术多而广,且没有标准化工艺。MEMS的应用范围具有广泛且分散的特点。因此,MEMS封装必须能满足不同应用的需求,例如在不同介质环境中的保护能力、气密性、互连类型、热管理等。从消费类应用的低成本封装方式到汽车和航空行业的耐高温和抗恶劣气候的高可靠性封装;从裸露在大气环境下的封装方式到密闭式的封装方式,各种封装类型对MEMS封装行业提出了诸多挑战。
 
2016年全球MEMS封装市场规模为25.6亿美元,预计到2022年将增至64.6亿美元,2016年至2022年的复合年增长率高达16.7%。随着5G时代的来临,用于4G和5G的射频滤波器的需求明显增长,其中射频(RF)MEMS(体声波滤波器BAW)封装市场是整个MEMS封装市场增长的最大贡献者,其复合年增长率高达35.1%。光学MEMS封装市场(包括微镜和微测辐射热计)受到消费类、汽车类和安全类应用的驱动,以28.5%的复合年增长率位于MEMS封装市场增长贡献者的第二位。声学MEMS(含MEMS麦克风)和超声波MEMS封装市场对增长的贡献位居第三。智能手机、汽车、智慧工厂和智慧家庭等都需要多个MEMS麦克风提供连续不断的声音监测,因此在高级应用上MEMS麦克风的数量逐渐增加,音频处理的需求显得特别强烈。
 
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MEMS封装市场预测(按MEMS器件类型细分)
 
MEMS封装市场的增速正在超过MEMS器件市场:2016年到2022年,MEMS封装市场的复合年增长率为16.7%,而MEMS器件为14.1%。首要原因是,外包半导体封装测试(OSAT)正面临激烈的竞争,封装的利润已经降到很低了,再进一步降低成本很难做到;第二个原因来自测试的重要性,每种MEMS器件的测试要求不同,测试方法需要根据MEMS器件定制,导致成本难以降低;第三个原因来自封装的材料成本(如金和铜),会随着全球材料价格上涨而增加成本;第四个原因则来自某些MEMS器件的强劲增长,以RF MEMS为代表。
 
IDM和OSAT,谁能分享到最大的“蛋糕”?
 
无论是IDMs还是OSATs都会涉及MEMS器件的封装业务。如今,OASTs拥有MEMS封装市场的55%份额,其余45%份额由IDMs占有。具体的精准分析要根据MEMS器件类型来实现。一般来说,IDMs在自己工厂内做的测试方案需根据MEMS器件的特性进行定制,具有保密性。OSATs也不能为不同客户制定同样的测试方案。
 
RF MEMS市场领导者博通(Broadcom)拥有自己的封装厂。无晶圆厂(fabless)和轻晶圆厂(fab-light)生产的振荡器和天线调谐器都交由OSATs封装,BAW滤波器也有这类情况。微测辐射热计是复杂的传感器,所以封装和测试是一般都在MEMS厂商的内部工厂完成,由IDMs(如ULIS、FLIR)制定自己的测试方案。光学MEMS通常设计有光学窗口,封装方式特殊,测试也很复杂,因此也由IDMs(如德州仪器)自己完成封装和测试。实际上,少数的供应商案例不足以证明选择OSATs的供应商情况。
 
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主要OSAT厂商的MEMS封装市场份额
 
对于出货量大的应用(如消费电子和汽车电子),MEMS封装是以成本驱动的。惯性MEMS供应链相当分散:一些IDMs在内部做测试和校准,但将封装和组装业务外包;也有IDMs厂商完全在自己内部工厂完成。对于环境MEMS,OSATs主要参与气体传感器、压力传感器和多功能组合传感器的封装、组装和测试。对于声学MEMS,很多麦克风厂商都将封装和测试外包给OSATs完成。
 
在MEMS封装领域,日月光集团(ASE)和安靠(Amkor)分别以27%和23%的市场份额占据该市场的前两位,其次是长电/星科金朋,其它小公司仅分得市场上10%的“蛋糕”。
 
MEMS封装产业正在稳步发展中
 
MEMS封装技术创新之路上已经诞生了很多新方法,如硅通孔(TSV)、暴露于外部环境的开放式腔体封装(适合轮胎压力监测系统TPMS、湿度传感器、温度传感器和气体传感器)。从长远考虑,扇出型封装(fan-out)技术也会用于某些惯性传感器和压力传感器。
 
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按MEMS器件细分的MEMS封装平台
 
MEMS封装工艺平台正在稳步发展中,随着传感器融合的需求增加,现有平台的复杂性也会随之变化。将几种惯性传感器或几颗环境传感器封装在一起已经成为现实,下一步则是将惯性传感器和环境传感器封装在一起,类似的情况已经出现在发光二极管和光电二极管的集成中。因此,MEMS封装路线图将从单芯片封装转变到多芯片的集成封装。
 
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MEMS封装技术路线图(2016年~2022年)
 
对于汽车电子应用,封装和组装就显得更为重要了,也为OSATs提供了机会。汽车电子器件的测试采用专用设备,因此自动化测试设备供应商就因此拥有了不错的机遇。测试设备供应商正在朝着通过并行测试的方法来增加单位时间内测试器件的数量、增加新功能(如晶圆级测试筛选出好坏芯片)等方式来降低封测的成本。

 

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