垂直分工體系成形　MEMS封裝加速邁向標(biāo)準(zhǔn)化

MEMS封裝技術(shù)正迅速朝標(biāo)準(zhǔn)化邁進。為滿足行動裝置、消費性電子對成本的要求，MEMS元件業(yè)者已開始舍棄過往客制化的封裝設(shè)計方式，積極與晶圓廠、封裝廠和基板供應(yīng)商合作，發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)封裝技術(shù)與方案，讓MEMS元件封裝的垂直分工生態(tài)系統(tǒng)更趨成熟。

　　隨著智慧型手機或其他消費性電子裝置大舉導(dǎo)入微機電系統(tǒng)（MEMS）感測器，MEMS封裝產(chǎn)值已顯著增長，在未來幾年內(nèi)市場規(guī)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(yīng)用的快速成長和逐漸集中在某些裝置，將導(dǎo)致MEMS封裝技術(shù)成為市場決勝關(guān)鍵，相關(guān)業(yè)者必須投入發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)封裝方案，方能持續(xù)壓低元件尺寸及量產(chǎn)成本。

　　MEMS出貨需求激增　半導(dǎo)體封裝廠迎新商機

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

　　無論哪一種計算方式，MEMS封裝市場的成長率仍比主流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MEMS市場已逐漸被特定裝置主導(dǎo)，如消費性應(yīng)用目前占整體MEMS營收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)，出貨占比已超過所有MEMS出貨量的一半。

　　圖1 2010～2016年MEMS封裝產(chǎn)值成長預(yù)測

　　因應(yīng)消費性電子的大量需求，未來MEMS封裝技術(shù)將朝標(biāo)準(zhǔn)化演進，為產(chǎn)業(yè)帶來許多改變的空間。盡管目前封測代工廠至今只占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(dǎo)大半市場，后者依靠專業(yè)封裝技術(shù)達成產(chǎn)品區(qū)隔；但是，隨著MEMS在消費性應(yīng)用領(lǐng)域的出貨量遽增，將驅(qū)動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(yīng)鏈，為半導(dǎo)體封測廠引來更多商機。

　　價格在這些消費市場當(dāng)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(xiàn)階段，消費性應(yīng)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，且還會持續(xù)縮小。以應(yīng)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)界揚棄對每個裝置做客制化封裝服務(wù)，而迎向更標(biāo)準(zhǔn)的封裝類別，因此在類似裝置上大多可重復(fù)使用，加速新世代的發(fā)展。

　　另一方面，行動裝置或消費性電子的成本及功能設(shè)計需求，也驅(qū)動慣性感測器由分離式封裝轉(zhuǎn)向多晶片整合模組。主要原因系系統(tǒng)廠要求能有效管理感測器資料，以減少感測誤差，因此MEMS供應(yīng)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將是慣性感測器市場主要成長動力，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、九個或十個感測器所有標(biāo)軸；至于制造商更須要想出保障這些復(fù)雜多重零組件系統(tǒng)的方式。

　　強攻3D WLP封裝　MEMS廠商花招百出

　　絕大多數(shù)MEMS裝置（約總數(shù)的75%）為封裝中的打線接合系統(tǒng)（Wire-bonded System），然后是Side by Side接合方案，或是和控制用的特定應(yīng)用積體電路（ASIC）堆疊在標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線架、球閘陣列（BGA）/平面柵格陣列（LGA）壓合基板。長期而言，前兩項方式仍會是主要封裝技術(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(dǎo)體（CMOS）的ASIC整合成系統(tǒng)單晶片（SoC）。

　　業(yè)界一度以為大部分MEMS都將采用SoC方式，但目前此類元件只適用在須非常短距離連結(jié)的特殊裝置，如每個畫素單位都要有直接反應(yīng)的MEMS微透鏡（Micromirror）、熱像感測器（Microbolometer）或振蕩器。大多數(shù)MEMS系統(tǒng)在封裝層級，連結(jié)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(zhuǎn)移至MEMS、ASIC和主機板間的接合、晶圓