隨著經濟觸底的疑雲過去，市場開始轉而關注復甦「春燕」來臨的信號。那麼春燕來了嗎？根據經濟學家克魯曼的說法，「短期審慎、中期悲觀、長期樂觀」，若依這段陳述，那麼現在討論經濟復甦的時機點，早了何止10年。不過，短期審慎這句話充滿了玄機，似乎意味著任何的改變都可能發生，特別是電子產業，因為在當前的時代下，任何的技術創新與產業進化都與電子科技脫不了干係，其中，半導體技術更扮演中舉足輕重的角色。

在上一篇中，我們已談過了FPGA產業將如何利用當前的金融危機來擴大自己的競爭優勢，特別是在消費性電子端與ASIC的競爭，而其逐漸改進的電耗與成本性能，也是FPGA解決方案日漸位居主流的一大要點。繼FPGA之後，本期所報導的則是MEMS技術以及可攜式電子的電源管理，包含ADI、Maxim、Microvision、VTI Technologies、Kionix、NS、Mentor Graphics、Fairchild等先進的半導體大廠，都做出了重要的發言。

《圖一　MEMS技術座談會，包含ADI、Maxim、Microvision、VTI Technologies及Kionix五家MEMS元件供應商都與會發表看法。》

價格與性能的兩難 MEMS技術面臨轉折

對於產業來說，MEMS技術絕對不是個新名詞，它悄悄的進入電子產品中，早已長達數十年的時間，包含噴墨印表機的噴墨頭，以及部分的汽車電子元件等，早就有了MEMS技術的身影；然而對產業來說，MEMS技術卻是個新焦點，最主要的因素是這個老技術在消費用性電子產品上找到了新應用，包含任天堂的Wii以及蘋果的iPhone就是最好的代表。於是多家的半導體商與系統商開始投入MEMS產品的開發，並紛紛把重心放到消費性市場上。

至此，市場開始創造出更多的MEMS應用與MEMS裝置，在短短的2~3年之間，MEMS元件的出貨量便創下歷史新高，2007年的整體MEMS出貨量就達到20億顆，為MEMS元件成長的高峰期。隨後，MEMS元件也難逃金融風暴的強襲，整體市場開始出現了衰退的情況。然而，危機就是轉機，為了擴大MEMS元件的應用範圍，特別是因對當前的金融危機，MEMS供應商了解必須將產品價格進一步的降低，才有可能再創新高峰。而本屆的電子高峰會也特別針對MEMS技術的發展舉行了一個座談會，包含ADI、Maxim、Microvision、VTI Technologies及Kionix五家MEMS元件供應商都在會中發表了獨到的看法。

《圖二　Analog Devices副總裁Mark Martin表示，MEMS技術徹底的改變了消費者的使用體驗。》

消費性電子產品帶起MEMS元件需求

MEMS座談會的主持人TechOnline主編Patrick Mannion表示，過去MEMS元件已大量的運用在汽車的加速計應用上，但最近2年，MEMS在汽車的應用上已逐漸衰退，取而代之的是消費性電子應用的成長。根據統計，去年整體的MEMS市場規模達到60.7億美元，其中有很大的成長是來自於消費性電子產品。

Analog Devices副總裁Mark Martin表示，ADI投入MEMS元件的製造已經有數十年的經驗，其中有很大的部分是在汽車的應用上，而最近幾年，MEMS元件則在消費性電子產品的銷售上有突破性的成長。他指出，MEMS技術徹底的改變了消費者的使用體驗，讓人們對於終端產品的感受有了全新的定義，也讓消費性產品有了更多的差異化空間。而除了在汽車與消費性產品的爆炸性成長之外，MEMS技術也將更進一步的跨入醫療與工業的應用。

《圖三　Maxim MEMS產品事業群總裁Vijay Ullal表示，MEMS技術不單單只是一個市場新話題，更是第三種革命的關鍵技術。》

Maxim MEMS產品事業群總裁Vijay Ullal表示，MEMS技術的起源最早可追溯至200年前，大概是在工業革命的時候，那次的革命不但造成了社會的轉變，同時也是文明的轉變，主要的就是將能源轉為動能，而那就是機械的起源；而第二階段的革命則是機械轉變成運算，代表的產物就是電晶體（transistor）；而第三個革命則是機械轉變為感應器（Sensor）。若將機械、運算及感應器三者結合，便能得到一種真正的智慧型產物，並將人類的生活帶往更高的境界。他強調，MEMS技術不單單只是一個市場新話題，更是第三種革命的關鍵技術。而Maxim所專注的領域則是在感應器的技術，能夠將類比與數位訊號的轉換完美的呈現。

MEMS顛覆使用者體驗

《圖四　Microvision業務與行銷副總裁Ian Brown表示，智慧型手機有太依賴螢幕呈現（too in screem）內容的缺陷。》

Microvision業務與行銷副總裁Ian Brown則表示，如大家所見，個人可攜式電子產品在應用與功能上有了相當的進步，特別是智慧型手機的發展，這讓人們可以更容易的使用和讀取數位媒體內容，但這樣的發展存在一個致命的缺陷，那便是所有的內容都太依賴螢幕來呈現（too in screem），因此，部分的內容或體驗便無法完整的呈現。他指出，Microvision的目標便是改善消費者在可攜式裝置上的使用體驗，透過核心的MEMS技術，並整合了光源投射元件，開發出一種名為「Pico」引擎的投影技術，能在輕薄短小的可攜式裝置上，把完整的數位媒體內容投射出來，讓使用者可以享有更豐富的內容體驗。

《圖五　Microvision展示「Pico」引擎的投影技術。》

VTI Technologies副總裁Scott Smyser表示，不僅是消費性電子產品，事實上MEMS元件在很多產品應用上都有成長，特別是在感應器的應用上。但為何今日這項技術變的如此特別？主要的原因就是它整合了運算並在通訊介面上做了改進。但MEMS元件技術的發展關鍵還是在感應器的設計，如何將運動過程轉變成有用的資訊，並傳達到裝置應用上，是這項技術的困難所在。至於如何提昇MEMS感應器元件的銷售成長，則有兩件事需要改進，首先是裝置應用的革命，如蘋果的iPhone；其次是元件供應端的改善，如讓MEMS元件更低價，同時體積更小，並且提供更多的軟體和設計支援，讓MEMS元件更容易使用。

《圖六　VTI副總裁Scott Smyser表示，不僅是消費性電子產品，MEMS元件在很多產品應用上都有成長，特別是在感應器的應用上。》

Kionix業務與行銷副總裁Eric Eisenhut表示，Kionix在消費性電子產品應用上已有數年的歷史，特別是協助客戶將MEMS感應器技術的類比與數位信號整合至系統中，並與系統協同運作。客制化的MEMS技術，在汽車應用上最為困難，尤其是在技術與性能上的需求；另一方面則是消費性產品，其關鍵是在使用者介面體驗的改良，這是決定一項產品好壞的基礎。而將產品的介面設計與終端使用需求拉近則系統設計的竅門所在。為了協助客戶達成此目的，提供產品開發套件工具則是元件商要做的事，讓客戶快速更容易的與元件商合作。至於整體的MEMS市場，未來仍將會廣泛的成長，不單只是消費性電子產品，包含汽車電子、醫療照護以及工業應用，都會有更多的MEMS技術導入，而如何將這麼多的元件與功能恰如其分的整合，則有賴產業共同合作解決。

價格與性能是系統商的抉擇

Scott Smyser表示，毫無疑問的，MEMS如果要進入高量產的消費性市場必定要降低成本。對此，VTI使用了一種所謂「Chip on MEMS」的技術，就是利用3D封裝的方式，將MEMS元件與ASIC晶片堆疊在一起。不同於一般的MEMS製程，VTI的Chip on MEMS技術是在晶圓製程前來處理MEMS與ASIC的整合，因此不但晶片的體積小，同時成本也非常低。目前VTI新的三軸加速計便是世界上最小且低成本的解決方案。

Eric Eisenhut則表示，除了在MEMS製程與封裝的成本上下功夫外，充分了解客戶終端系統與裝置的設計需求也十分重要。他強調，Kionix並不會一味的追求降低元件的成本，而是充分與客戶合作，了解產品的功能與需求，並提供完整的設計方法與元件，由客戶來決定哪種方案才是適合該產品，而不是只在單價上競爭。

《圖七　Kionix業務與行銷副總裁Eric Eisenhut表示，不只消費性電子產品，包含汽車電子、醫療照護以及工業應用，都會有更多的MEMS導入。》

Mark Martin表示，過去MEMS技術難度高且低量產的時代已經過去了，接下來MEMS的成本將會快速的降低，這點從目前的MEMS出貨量便可得知，這也證明了MEMS製程技術已成熟，並逐漸克服價格障礙。但他同時也指出，價格並不是MEMS技術的唯一障礙，關鍵是在如何創造出更多的應用。消費者的使用體驗是非常的不可思議，因此，用什麼樣的MEMS應用去抓住消費者的心才是業者要關注的重心。他表示，未來MEMS的市場也將會出現一定的市場區隔，有低價的應用，自然也有高階的產品。

《圖八　VTI使用「Chip on MEMS」的技術，達成體積小低成本的目標。圖為VTI最新的三軸加速計。》

自EDA著手 行動電源管理要從頭開始

對可攜式裝置的開發者來說，電源設計是其心中永遠的痛，如何透過優異的電源系統來進一步降低電耗並延長使用時間，是其念玆在的課題。然而，延長裝置的使用時間並不單單是終端業者的責任，必須連晶片端都要有所改進才行，甚至是在晶片開發之前的EDA工具，就要放入電源管理的概念。這是一個從上到下整體的思維，如此，才能真正克服行動電源的難題。

經濟衰退未降低電力需求 節能要整體考量

Mentor Graphics執行長Walden C.?Rhines在專題研講上表示，人們對於電力的需求一直是有增無減，即便是在當前的金融危機之下，電力的耗損仍是持續的增加，光電子產品就佔了所有電力支出的13%。原因有很多，包含裝置電晶體數目的不斷增加，造成裝置的電耗持續提高；電池技術在最近4年內，未有明顯的突破；晶片的漏電問題；以及網路應用的普及，特別是資料中心（Data Center）的廣設，更是產生了無數的電力怪物，其用在散熱上的電力消耗是非常可觀。

《圖九　Mentor Graphics P&R部門總經理Pravin Madhani表示，2008年是晶片業一個重大的轉折點，這個變化主要來自於低功耗的需求。》

Rhines指出，為了克服電耗的問題，晶片業者必須找出新的電路設計方式來因應。與過去的設計方式不同，現在的系統商會在裝置開發前，先定好電耗目標，整體的系統必須在此電耗範圍內，因此，包含晶片端的物理設計、RTL設計、系統的整合設計、散熱的問題以及應用的軟體等，都必須考量在內。而EDA工具能夠提供晶片開發者準確的電耗模擬分析，並在最上層的RTL階層就著手低功耗的設計，而其能達到的劫店性能也最大，並藉此協助開發者符合系統的電耗目標。

低功耗需求衝擊晶片設計

Portable Design主編John Donovan表示，在可攜式產品的設計上，開發者所面臨的最主要挑戰便是CPU與電池，其中可攜式電源更是最大的問題所在。而要解決電耗的問題約有35到40種不同的途徑，從簡單的單一電壓、電源時脈，到高階的晶片架構設計等，眾多的環節都必須要考量在內。

《圖十　NS研發主管Gordon Mortensen表示，光是在晶片製程上做改進是不夠的。》

Mentor Graphics P&R部門總經理Pravin Madhani表示，對晶片業者來說，2008年是一個重大的轉折點，這個變化主要來自於低功耗的需求。而促成這樣的需求產生，首先是包含iPod、iPhone和各式的手機在內的可攜式電子產品的熱銷，其次是資料中心與伺服器導入節能觀念，第三便是製程的演進，尤其是低功耗45奈米技術的推出。而這三個因素讓晶片設計快速的朝向低功耗發展，其中又以邏輯閘的睡眠/喚醒與多重電壓技術，對於低功耗系統與晶片設計有絕對性的影響。

動態電壓與軟體管理是節電重要命題

NS研發主管Gordon Mortensen表示，自1973年時，第一部行動電話誕生以來，手機與可攜式多媒體裝置的功能與性能便不斷的提升。包含儲存的容量、傳輸的頻寬、無線網路連線、顯示幕的尺寸，以及電晶體邏輯閘的數目，都是飛快的成長，這也造成了裝置電耗的不斷提升。而未來的可攜式裝置應用，又將以影片傳輸為主，這無疑是對電耗更大的挑戰。為解決這個問題，光是在晶片製程上做改進是不夠的，必須有效的進行裝置與晶片的電源管理，特別是每個裝置的電耗需求都不同，因此動態電壓調節（DVS）的技術就顯的非常重要。

《圖十一　Fairchild資深行動電源解決方案主管Bruno Kranzen表示，電源管理並不只是晶片公司的問題，必須與所有的業者共同合作。》

Fairchild資深行動電源解決方案主管Bruno Kranzen表示，手機的應用與功能仍不斷增強中，未來人們將會直接從網路上下載影片至手機上，用手機拍攝高解析的照片，而通用的多核心技術也會成為主流，這些趨勢都將造成電耗進一步的提升。然而，電池科技並未跟上裝置功能的發展，這也是為何電源管理技術如此重要。但電源管理並不單單只是晶片公司的問題，晶片業者也無法獨自解決這個問題，必須與所有的業者共同合作，包含系統業者、應用軟體和作業系統等。當然電路設計仍是其中最關鍵的核心。

《圖十二　Mentor Graphics執行長Walden C.?Rhines表示，即便是在當前的金融危機之下，電力的耗損仍是持續的增加。》

結語

MEMS技術在消費性電子產品上嘗到甜頭後，供應商們想當然爾會進一步擴大其應用層面與市場規模，因此價格的因素很快就會被克服，且幾乎不會成阻礙MEMS發展的絆腳石，真正的困境還是來自於創新應用與使用者體驗的改善。至於人們所關心的「MEMS Fabless」議題，短期內恐難成氣候，至少在未來5年之內，檯面上的主要MEMS供應商都沒有相關的計畫，目前只有少數的公司，特別是在台灣地區，才有零星的產品活動。而在可攜式電源管理的部份，該命題仍是極重要的環節，不只晶片商和系統商會積極投入發展，軟體商也將扮演舉足輕重的角色。所有的業者都一致認同，節電必須考量所有的環節，光靠單一產業的努力，是起不了太大作用。

還在MEMS與可攜式電源之後，下一期則將報導嵌入式設計與4G通訊的發展。（未完待續）