CMOS与MEMS工艺集成由市场而定 多样化集成不可缺少硅穿孔及键合技术

来源:华强电子网 作者:徐志平 时间:2016-01-27 11:00

CMOS MEMS 工艺集成

早些年间,由于CMOS工艺与MEMS工艺之间存在很大的差异,导致两种技术集成在一起是很困难的事情,但是随着技术的发展,CMOS工艺与MEMS工艺无缝集的难度系数正在逐渐降低。不过,整体而言,当前市场上能看到CMOS工艺与MEMS工艺集成的产品并不是很多。那么,这其中涉及到了哪些问题呢?


   CMOSMEMS工艺集成由市场而定 无缝集成需代工厂两条线齐全

CMOS工艺是一种基于PMOSNMOS工艺发展而来的工艺,简单说来,其具有低功耗、速度快、集成度高等优点目前在消费类市场见得比较多的有CMOS图像传感器,这种基于CMOS技术制造而成的图像传感器相比传统的CCD图像传感器,不仅仅在价格方面降低了15%-20%,更为重要的是,其可以更加容易的与其他芯片进行集成。国内厂商诸如北京思比科、深圳比亚迪、格科微等在CMOS图像传感器领域都有建树,不过,高端的CMOS图像传感器仍由索尼霸占乃至出现供货不足的情况。

基于MEMS工艺的产品相对CMOS工艺来说更为常见,如MEMS加速度计、MEMS麦克风、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪及MEMS气体传感器等,随着物联网及可穿戴市场的发展,基于MEMS工艺制造的传感器应用市场将更广,特别是如智能手环、智能手表等产品,可以说已经对MEMS传感器产生了一种“依赖”。国内如深迪、矽睿、敏芯、明皜等企业,在这些方面相对国外企业而言可谓是后起之秀。

总的来说,CMOSMEMS工艺存在诸多不同之处,如设计思路不同等,CMOS一般是由下往上设计,需要有良好的预定义工艺模块,而MEMS大多数则是由上往下设计,需要建立特殊的工艺文件。此外,两者在背面工艺、晶圆键合等方面也存在着差异。以早些年间,基于CMOS工艺与MEMS工艺集成的产品并不多。

CMOS工艺与MEMS工艺作为两种不同的工艺,是否可以集成在一起从而使得新的产品具有一些基于其中某一种工艺生产的产品所不具备的优势呢?答案无疑是肯定的。那么,这些采用了CMOS工艺与MEMS工艺集成的产品又将具有哪些优势?两种工艺在集成过程中又面临着哪些挑战?两种工艺集成化之路将会成为主流吗?带着这些疑问,记者采访了Bosch亚太区总监Leopold Beer、苏州明皜传感器科技有限公司CEO汪达炜、上海矽睿科技有限公司CEO谢志峰及苏州敏芯微电子技术有限公司CEO李刚,共同讨论这些问题。

Bosch亚太区总监Leopold Beer

对于CMOS工艺与MEMS工艺的集成是否会成为主流趋势,Leopold Beer表示:“CMOS工艺与MEMS工艺的集成并非必然的趋势,主要看应用在哪方面,即根据应用来定,按照不同的应用有不同的工艺需求,另一方面,按照目前的工艺技术来说,CMOS工艺与MEMS工艺集成后的性能还是没法与两种工艺分立的情况相比,换而言之,目前分开的两种工艺在性能上比集成后要好。”

他还举例说明,比如MEMS麦克风,它曾经就是CMOS工艺与MEMS工艺集成的方式来做,但是目前转为只采用了MEMS工艺。因为从当前来看,并没有任何一个应用场景或产品一定需要两种工艺集成,客户的需求是只要产品的体积更小、性能更强、功耗更小,满足客户的需求就行,这也是当前发展的方向。同时,在Leopold Beer看来,在性能方面,当前还没有哪款采用CMOSMEMS集成化方式制造的产品比采用其中一种工艺制造的产品更好,换而言之,Leopold Beer对于CMOSMEMS工艺的集成并不十分看好或持保守态度。

Leopold Beer还指出,当前我们能够在市场上看到采用CMOS工艺与MEMS工艺集成的加速度计。但是,这些加速度计主要应用于低端市场,应用场景对产品的价格及性能要求不是特别高。不过,Leopold Beer还强调,如果CMOS工艺与MEMS工艺集成设计成熟得当的话,那么集成后的产品在价格上可能会占据优势,遗憾的是,目前这种优势还没有体现出来,因为技术还没有成熟,导致产品体积较大,所以价格优势并不存在,这也是市场上基于CMOS工艺与MEMS工艺集成的产品并不多的原因所在。

虽然Leopold Beer并不认为CMOS工艺与MEMS工艺将会成为主流方式,不过他强调,目前这两种工艺Bosch都拥有!此外,他还指出,Bosch暂时还没有规划CMOS工艺与MEMS工艺集成的产品,原因在于Bosch会往CMOS工艺与MEMS工艺分立的方向发展,演进到最后产品只有两层,这种情况下,在现有的技术下对产品进行缩小,进一步把产品做到更小。反观两种工艺集成的产品,其体积会比较大,这时集成化方案在价格上的优势就不存在了。Leopold Beer也补充道:“当然,未来也会看到CMOSMEMS集成后的产品,不过市场可能会比较小,仅局限于加速度传感器方面。况且对于客户来说,并不会在意是否由两者集成,只要产品性能更好就行。”

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