微機電系統(MEMS)制造技術的基礎是近似于半導體技術的微加工技術。但在業務的開展上卻不能采用和半導體一樣的觀點。這是因為MEMS具有兩面性。
一、半導體與MEMS的區別
MEMS技術與產品作為可誕生附加值的新一代產業基礎受到了業界的廣泛關注?!叭?、索尼和京瓷的MEMS的專利申請數量正在不斷增加”。但另一方面也有人指出“好是好,但靠它賺不到錢”,其原因就在于這項業務開展起來的難度很大。
MEMS業務的開展之所以難度大,一是因為其對象技術和產品種類繁多,二是廠商與用戶開展業務的方式不同。在形式多樣的業務開展中,除了從宏觀上對“MEMS”進行把握以外,還必須要有針對單個MEMS相關產品的“微觀”認識。
對于這一點,下面將做進一步的詳細解釋。概括起來講,MEMS就是基于微加工技術的產品與技術的總稱,而微加工技術的基礎則是半導體制造技術。因此從宏觀上講,業界期望在半導體產品的延長線上開展產品的大批量生產業務。這一點和半導體業務一樣容易制訂開發藍圖,對半導體廠商和業界分析師來說很容易理解。
另一方面,假如把MEMS技術看作基礎性微加工及各種集成技術的集大成,那么我們就能夠將它視為現實世界中所有領域現有產品的超小型化,以及由此綜合而成的系統化手段。由此來講,可以說存在著大量具有潛在應用前景的產品。從業務開展來說,重要的是能夠發現市場需求高且可產生附加值的應用產品的業務眼光。此時,對應于不同的應用產品,存在著大量有關MEMS產品的開發藍圖,用半導體業務的觀點很難理解這個側面下的MEMS。
按照上述觀點,大體上可將MEMS產品劃分為2大類。一類是類似于半導體元件的“大批量生產類型”,另一種是能夠在各種領域推廣應用、具有極大發展潛力的“小批量多品種類型”(圖1)。半導體制造商等大型企業一般適用于大批量生產類型。而小批量多品種類型則適合于中小型風險企業。從這個方面來看,在MEMS的產業化過程中也必須要有兩種觀點。
二、MEMS路線圖的制訂
本文作者出川通(日本)認為,使用MEMS技術的產品分布領域極為廣泛,對這樣的“MEMS產品群”顯然無法一概而論。所以筆者建議,應該以“應用”和“實用化階段”為主線,提出MEMS的分類法。應用方面,主要是指汽車、生物、RF(無線射頻)等領域MEMS產品,以及加速度傳感器和光開關等元器件。而實用化階段則是指從研究到投產的整個過程,包括“研究”、“開發”、“商用化”、“產業化”。
要想整體上把握MEMS,就需要首先從具體的領域出發,關注每種元件的開發現狀。從這一角度出發,按應用領域的不同對商用開發進展(實用化階段)進行分類,就可以得出相當于半導體開發藍圖的路線圖。從具體的應用案例來看,以滿足多樣化需求為目標、各種領域都在獨立向實用化方向邁進。
從MOT的角度看,要想達到實用化,以下4個實用化階段有利于提高效率。分別是:研究階段、開發階段、商業化階段、產業化階段。如果在MEMS實用化方面套用這些階段的話,主要就是指:
1.研究階段:微加工工藝種子技術的自主開發、基于非細化需求的關鍵技術的革新階段。也可以說,這是一個不針對具體應用領域的發散階段。種子技術主要以大學為主來培育。
2.開發階段:從技術標準角度了解客戶需求,分階段進行特定用途的產品實用化開發,這是一個收縮階段。這個階段提高試制速度非常重要。
3.商業化階段:給開發階段試制的元器件賦予“商品”所必需的附加值的階段。需要把握好可收回投資成本的價格和元器件標準之間的平衡。這個階段如何在產品中實現客戶需求十分重要。
4.產業化階段:通過工廠批量生產、通過銷售渠道開始銷售推廣元器件的階段。這個階段,需要在加快商品開發速度的同時,在必要時與其它企業和大學等展開合作。
從技術潛力角度看,MEMS相關產品非常豐富,但必須從上述技術管理的角度出發,高效率地進行實用化開發。
三、準確的市場定位
首先,將采用MEMS技術的“MEMS用戶”分為5類。
1.將MEMS作為通用元件嵌入到現有產品中。
2.定制MEMS作為次核心技術和替代型部件使用。
3.將MEMS作為核心部件,采用自主開發的產品推出新產品。
4.利用MEMS組件更新現有產品和系統。
5.利用MEMS組件創造全新概念。
其中,1~3是將MEMS組件作為部件使用的用戶采用的商務模式,4~5則是將MEMS作為系統部件使用的用戶采用的商務模式。
此處需要注意一點,一般來說,MEMS元件的應用范圍很廣,用戶的用法也各種各樣。當然,應用領域對MEMS技術的要求也是多種多樣的。另外,根據MEMS技術的成熟度及成本等能在多大程度上滿足應用需求,業務的開拓方式也大不相同。因此,MEMS元件的開發商必須與MEMS用戶進行充分的交流。
此外,考慮用戶的規模也至關重要。大型企業一般從面向現有產品的應用開始。也就是說,從1這種模式(嵌入到具有可靠性的通用元件)開始,再按照2→4→3的順序逐漸開展業務。中小企業和風險企業則不僅可應用到現有產品,還可以迅速地將其應用到3和5等附加值較高的產品中。
四、有關MEMS構想
日本的生產行業大都將技術開發的重點放在“工藝創新”上,以便生產高質量、低成本的產品。在這種開發模式下,“如何實現高質量”至關重要。這也是日本廠商在全球立于不敗之地的關鍵所在。不過,近年來,海外企業也已經能夠以低價格提供高質量產品,這一模式開始不再適用。
在這一形勢下,日本的生產行業開始轉換思路。廠商應重視的問題已經從“工藝創新=怎樣生產”轉變為“工藝創新=創造什么”。也就是說,通過盡快為顧客提供所需商品來獲取附加價值的新時代已經到來。
迄今以來,半導體領域經歷了從晶體管到IC再到LSI的技術革新,從產品和工藝兩個方面主導了半導體技術的創新進程。在技術進步的推動下,系統及軟件產業得以飛速發展,軟硬件的融合也得到不斷加強。然而,隨著半導體元器件的不斷進步和日趨成熟,微細加工技術逐漸走向模式化、成為一項通用技術,所有的技術經驗都融合在了生產設備中。因此,通過購買生產設備,許多企業都能夠從事半導體生產。然而,即使是在半導體領域這種“模式化”技術也已不再適用,現在需要的是“非模式化”(個別支持)技術。也就是說,需要通過SoC和多功能LSI,去滿足每位客戶及市場的個別需求。
MEMS雖然基于生產模式化產品的半導體工藝技術,但完全可以實現非模式化的個別支持。也就是說,MEMS可以模式化的微細加工技術為核心,通過組裝技術實現對用戶的個別支持。我們將其稱為“MEMS構想”。利用MEMS構想,就可實現低價生產、高價銷售。
今后,在各種設備和元器件的開發中,軟硬件的融合將變得至關重要。這是因為,應用要求(軟件)必須要嵌入到元器件(硬件)中。MEMS雖然是硬件,但它還可作為滿足應用需求的軟件使用。因此,將MEMS嵌入到產品中是可以提高產品附加價值的。這就意味著,MEMS可作為一項產品創新工具來使用。
那么,如何來引導這種產品創新呢?答案就是利用“MEMS構想”,從根本上滿足應用一方的要求。這樣一來,定能創造一個像泛在社會(一直以來只是個夢想)一樣的新世界。即使達不到上述水平,MEMS也已開始在工廠、企業等的安全及維護系統、防災系統等領域普及。也就是說,MEMS可以發掘出由于受到技術限制而尚未顯現的應用需求。這時,MEMS本身將不再出現而是融入到設備中去。當然,產品創新的方法不止采用MEMS這一種,作為商務戰略的第一步,首先應該在大幅提高設備性能的同時通過量產降低成本。















