蘋果身后的傳感器巨頭：意法半導(dǎo)體

　　蘋果iPhone、iPad和任天堂Wii游戲機(jī)的傳感器供應(yīng)商、歐洲最大半導(dǎo)體公司意法半導(dǎo)體(ST)，是在10多年前介入傳感器業(yè)務(wù)的。當(dāng)時(shí)，針對(duì)工廠的投資運(yùn)營(yíng)策略，半導(dǎo)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(shù)十億甚至上百億美元開發(fā)新工藝，以生產(chǎn)最先進(jìn)CPU、存儲(chǔ)器產(chǎn)品;要么尋找其他可能利用舊工藝的大宗訂單，讓工廠多發(fā)揮些效益。而面對(duì)意大利南部的一座舊工廠，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(xiàn)更多盈利。

　　飛機(jī)部件嵌入消費(fèi)電子

　　1995年的一天，剛加入ST一個(gè)月的Benedetto Vigna先生被老板問及是否對(duì)MEMS傳感器感興趣?“是的。” Vigna說，“不過，什么是MEMS?”對(duì)此，他的老板也只能拼出“Micro Electro Mechanical Systems(微電子機(jī)械系統(tǒng))”幾個(gè)字，并告訴他這個(gè)產(chǎn)品能夠利用微米級(jí)的舊工藝，而不是納米級(jí)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(duì)MEMS研究的不足，Vigna去了美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校學(xué)習(xí)MEMS，并在當(dāng)?shù)仄髽I(yè)做研究。之后他回到ST，領(lǐng)導(dǎo)MEMS項(xiàng)目。

　　在ST介入之前，MEMS傳感器已存在了20多年，主要用于飛機(jī)、汽車這類用量較小的市場(chǎng)?；蛟S受ST在消費(fèi)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(yīng)商)，2001年，Vigna突然有了一個(gè)想法：能否把MEMS帶入大宗消費(fèi)電子市場(chǎng)?不過，要想打開這個(gè)市場(chǎng)，他們面臨的挑戰(zhàn)可不小。當(dāng)時(shí)用于檢測(cè)飛機(jī)飛行姿態(tài)的傳感器有磚頭大小，要賣到3萬美元，功耗很高;用于汽車安全氣囊檢測(cè)撞擊的傳感器，比一部智能手機(jī)要厚，而且功能簡(jiǎn)單，只能檢測(cè)兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。這樣的狀況與消費(fèi)電子市場(chǎng)對(duì)成本、體積、功耗和性價(jià)比的苛刻要求相比，還有巨大差距。

　　Vigna先從相對(duì)簡(jiǎn)單的三軸加速度傳感器入手。消費(fèi)電子市場(chǎng)的敲門磚是價(jià)格。2005年3月，當(dāng)Vigna第一次與正準(zhǔn)備給Wii游戲機(jī)游戲桿引入全新交互方式的任天堂負(fù)責(zé)人會(huì)面時(shí)，對(duì)方開門見山地問他：“這是我們需要的價(jià)格，你能提供還是不能?”零部件供應(yīng)商一般不愿聽到這個(gè)問題，但這就是消費(fèi)電子市場(chǎng)的現(xiàn)實(shí)。Vigna后來總結(jié)說：“在消費(fèi)電子市場(chǎng)，每當(dāng)一個(gè)重要機(jī)會(huì)到來之前或每次面對(duì)一個(gè)重量級(jí)客戶，價(jià)格問題都會(huì)被問及。如果拒絕它，你就等于放棄了一個(gè)推動(dòng)大市場(chǎng)的機(jī)會(huì)。”

　　由于當(dāng)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(jù)著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(tǒng)壓電技術(shù)，這種技術(shù)有3個(gè)缺陷，例如，溫度變化對(duì)傳感器的參數(shù)影響很大，這意味著，當(dāng)傳感器被放入一部智能手機(jī)中，手機(jī)開啟后，隨著溫度升高，傳感器的測(cè)量會(huì)不準(zhǔn)確;同時(shí)，壓電技術(shù)生產(chǎn)起來很難，這讓產(chǎn)品成本居高不下;而且它的制造過程復(fù)雜，不適合大宗消費(fèi)電子市場(chǎng)瞬間起量的快速供應(yīng)節(jié)奏。

　　于是，ST著手開發(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(jié)構(gòu)和一個(gè)檢測(cè)放大信號(hào)的模塊結(jié)構(gòu)，這兩個(gè)結(jié)構(gòu)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(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)研發(fā)改良了Thelma工藝來制造振動(dòng)部分，它可以從半導(dǎo)體規(guī)模經(jīng)濟(jì)中受惠，成本低廉，也可以像其他半導(dǎo)體產(chǎn)品那樣持續(xù)快速縮小體積、降低成本和功耗。同時(shí)，ST還開發(fā)了一種名為Smeraldo/TSV的過孔封裝技術(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(jìng)標(biāo)項(xiàng)目的日本企業(yè)回顧說，他們沒有獲得本國(guó)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，Vigna說，最根本的原因是專利技術(shù)，“技術(shù)可以改變競(jìng)爭(zhēng)格局”。如今，ST已在傳感器上積累了600多個(gè)專利技術(shù)，其中很多是業(yè)界獨(dú)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(dǎo)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(jī)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(jí)降到微安級(jí)。這不僅支撐起Wii游戲機(jī)在全球100億美元的銷售，也被更廣泛的電子產(chǎn)品，如iPhone、iPad等采納。

　　不過，拿下消費(fèi)電子市場(chǎng)的多種訂單，就要考慮與之相匹配的供應(yīng)能力。在消費(fèi)電子市場(chǎng)，一個(gè)客戶周一拿到樣片，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，客戶就飛了，而一旦失去一個(gè)機(jī)會(huì)，可能就要再等上6到12個(gè)月。為了適應(yīng)這個(gè)市場(chǎng)的供應(yīng)特點(diǎn)，早在 2005年，當(dāng)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——把晶圓廠從6英寸升級(jí)到8英寸，這樣，生產(chǎn)芯片的原材料面積擴(kuò)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(nèi)部運(yùn)營(yíng)整個(gè)傳感器產(chǎn)業(yè)鏈——自己做研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試和應(yīng)用算法，從而能更準(zhǔn)確無誤地響應(yīng)客戶快速多變的需求。

　　而消費(fèi)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)品的熱銷期都很短暫，一部手機(jī)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，同年上市的蘋果iPhone4就植入了這顆陀螺儀，它讓蘋果手機(jī)成為導(dǎo)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(shù)字硅麥克風(fēng)。數(shù)字硅麥克風(fēng)比起傳統(tǒng)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，因而蘋果等智能手機(jī)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(fèi)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)。

　　在過去5年， ST的傳感器業(yè)務(wù)從2006年的區(qū)區(qū)3000萬美元增長(zhǎng)到去年的6.5億美元，增長(zhǎng)了20多倍。去年，全球MEMS傳感器業(yè)務(wù)增長(zhǎng)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(jù)50%和60%的市場(chǎng)份額。與此同時(shí)，10年前開始領(lǐng)導(dǎo)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?gòu)?fù)制法則

　　首次訪問中國(guó)大陸的Vigna在紙上寫下一個(gè)公式： Innovation(創(chuàng)新)= Creativity(創(chuàng)造力)× Resounce(資源)× Execution(執(zhí)行力)× Focus(聚焦)。這是他在過去10年中總結(jié)出的業(yè)務(wù)復(fù)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(yàn)快速?gòu)?fù)制到其他傳感器業(yè)務(wù)的發(fā)展上。

　　在Vigna剛在ST開展MEMS業(yè)務(wù)時(shí)，領(lǐng)導(dǎo)層給了他很好的支持，但并沒有一次性給他很多資源，這也成了Vigna后來做新項(xiàng)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(dāng)于什么都沒做。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(tuán)隊(duì)也同時(shí)開展了6個(gè)項(xiàng)目——光開關(guān)、片上實(shí)驗(yàn)室、加速度傳感器和陀螺儀等。Vigna后來砍掉了其中5個(gè)，全部聚焦到加速度傳感器上。 現(xiàn)在，MEMS成長(zhǎng)為ST關(guān)鍵業(yè)務(wù)群組后，Vigna在架構(gòu)上仍然采取小團(tuán)隊(duì)模式，不同團(tuán)隊(duì)朝不同技術(shù)方向延伸。每個(gè)產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)只有10多人，最大規(guī)模的情況下曾經(jīng)達(dá)到35人。每個(gè)團(tuán)隊(duì)采取創(chuàng)業(yè)公司模式，Vigna并行管理這些團(tuán)隊(duì)。Vigna稱保持這種小團(tuán)隊(duì)的模式很重要，“有時(shí)我看到團(tuán)隊(duì)的問題就是心太大，不能聚焦”。

　　僅保持小團(tuán)隊(duì)，有時(shí)還無法達(dá)到好的聚焦和執(zhí)行力。當(dāng)你需要一件事快速運(yùn)轉(zhuǎn)起來時(shí)，需要公司高層的直接管理。2009年10月，一家重量級(jí)客戶(這應(yīng)該是蘋果公司)需要三軸陀螺儀。第一次接洽時(shí)，Vigna說可以在2010年12月前提供?？蛻艋貜?fù)：“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(xiàng)目，把資源全部投入到這個(gè)項(xiàng)目中，他自己也成為這個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)理，加速項(xiàng)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(nèi)部運(yùn)營(yíng)的設(shè)計(jì)、制造、封裝、算法等全產(chǎn)業(yè)鏈，有效運(yùn)轉(zhuǎn)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，你們無法在一個(gè)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)三軸陀螺儀，我們不予理睬，繼續(xù)前行;人們告訴我們，三軸加速度傳感器的半導(dǎo)體制造工藝不能非常穩(wěn)定，我們不予理睬，繼續(xù)前行。”Vigna說。他們就是這樣開創(chuàng)了很多市場(chǎng)上唯一的技術(shù)。

　　今年，ST針對(duì)汽車市場(chǎng)設(shè)計(jì)三軸陀螺儀，他們選擇的第一個(gè)重點(diǎn)應(yīng)用是汽車信息娛樂系統(tǒng)中的導(dǎo)航。實(shí)際上，汽車中最早的傳感器應(yīng)用機(jī)會(huì)來自安全系統(tǒng)，但去年，全球汽車安全用陀螺儀市場(chǎng)只有2000萬片，這是ST一周的產(chǎn)量，因此，考慮到市場(chǎng)占有率，比安全應(yīng)用市場(chǎng)大得多的汽車導(dǎo)航自然成為公司的第一創(chuàng)新要點(diǎn)。