‧工業技術與資訊 2010/09/10 Wii、iPhone等消費性電子產品的興起，
帶給台灣MEMS廠商急起直追的好機會。
透過MEMS與IC整合，對台灣IC設計業是一個新的挑戰，也是個新的機會。 【撰文／范碧珍】 Wii、iPhone等電子產品所帶來的新奇體驗，成功擄獲消費者的心，進一步使得在背後扮演重要角色的MEMS，成為近來市場的技術焦點。(攝影／許育愷)iPhone 4宣布台灣開始預購登記，開放當天(8月27日)瘋狂蘋果迷以秒殺的速度擠暴系統業者網站，甚至一度呈現當機狀態，這就是iPhone的魅力！ iPhone之所以迷人，除了本身造型科技感十足外，它改寫人類使用手機的另類觸感，透過手指之間的滑動，就能讓畫面捲動，並可任意遊走網路世界；也不會因手部的震動影響高畫質的影像畫面；即時視訊的全新功能，更是實現人與機器間無距離的互動體驗。 從iPhone 4乃至於Wii，以及之前的寵物恐龍Pleo，皆為眾人矚目的電子產品，而這些產品的共同特徵，莫不在於與使用者互動體驗的功能，並將產品的控制權回歸消費者本身；換句話說，就是以產品來契合消費者，而非單純只是使用者去適應產品。而提供這些互動功能的最大關鍵角色，就是「MEMS元件」。 MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems；微機電)，顧名思義，就是同時具備電子與機械特性的微元件；也就是說，微機電是藉著一連串微加工步驟，來進行電子訊號處理與機械可動結構區塊之製造，並具備微米至厘米尺度的微系統元件；舉凡汽車、印表機、手機、數位相機等日常生活用品中，MEMS元件早已無所不在，成為不可或缺的一部分，也和我們共處超過20年以上。 IC經驗難複製 事實上，MEMS的興起，最早是應用在車用與工業領域，特別是車用市場，因為歐美是汽車製造重地，這也是為什麼，來自歐洲意法半導體(STMicroelectronics)以40％左右的全球市占率(2009年)，穩居MEMS代工市場的龍頭寶座的主要原因之一。 工研院南分院微系統科技中心主任何宗哲表示，儘管國際上車用MEMS在當時已經很前瞻，但它關乎汽車安全，台灣也不敢貿然全力投入。於是從1997年開始建立製程技術，原本企圖複製半導體成功經驗(以代工為主)，先有製程再有設計，「真正執行後，卻發現不是那麼一回事，」他說。 愈來愈多產品都開始採用MEMS元件，以提供更佳的操控功能或創新應用，圖為工研院南分院開發的例如變焦防震微致動器模組。(攝影／許育愷)MEMS在台灣其實尚未建立完整，微機電跟IC不同，IC大家都用CMOS，製程固定，封裝方式很固定；但微機電是一種製程，而且每家公司做法不同，封裝方式也都不同，國內沒有一家廠商含括所有的平台。 何宗哲回憶20年前的半導體產業，一開始百家爭鳴，最後才一統天下，「因為最後做到標準的製程、標準的封裝。但以MEMS來看，某一類產品的標準製程可能會實現，但是不會所有的MEMS都是一個製程，這絕對不可能，因為結構百百種，」他說。 正因如此，先期投入的廠商，由於前面摸索期過長，加上大環境的快速變動，多數廠商如果口袋不夠深，很難支撐下去。因此，MEMS的Open Lab很重要，因為只有政府的支持，才有可能撐到開花結果；否則若是還沒成熟的東西，大廠根本看不上眼，誰來幫助他們？所以，「MEMS Lab其實是蠻重要的，有這個Lab，才有可能讓一些新的想法實現，」何宗哲感慨說道。 有鑑於此，2000年，工研院在前副院長林敏雄的帶領下，成立微機電中心(包含構裝中心與微機電中心)，同年，將構裝中心與微機電中心一起併到電子所，2004年再把微機電中心併到構裝中心，變成一個大的中心，仍舊是在電子所；直到2005年南下到南分院，更名為「微系統科技中心」，「就像是蘇武牧羊或出埃及記，全組同仁一起南下重新紮根，」何宗哲笑稱。 手機推動台灣MEMS生路 工研院建立先進規格的8吋MEMS開放實驗室與試量產工廠，協助產業界進行元件設計、製造、封裝、測試與試量產，降低產業技術開發風險。(攝影／鄒福生)對何宗哲而言，2004年是個新契機的開始。 因為在這之前，他和同仁就像學校做研究一樣，東做一個，西做一個，不斷嘗試新的機會。「記得那段摸索期，生物晶片、流體感應器等奇奇怪怪的東西我們都做，都找不出殺手級應用(Killer application)，」直到消費性電子產品「手機」開始萌芽，正好國內MEMS廠進入最艱困的時候，「反倒成為我們一個很好的機會。」 其中又以陀螺儀等慣性感測器元件，是MEMS元件成長最快的產品類別。 陀螺儀之所以備受Apple、Nokia等手機業者看中，主要是因為如果單只用加速度計，無法判斷動作與重力的分別，但加上了陀螺儀，就能立即感應動作的發生，讓使用者介面反應更靈敏，更不受殘影干擾。就連最新發表的iPhone 4也都強調內建陀螺儀等元件，可見其重要性。 不僅如此，InvenSense手機業務部門行銷總監Mike Housholder表示，MEMS陀螺儀的第一個市場成功經驗，是在數位相機領域的應用，目前滲透率幾乎達百分之百，「目前在500萬畫素以上的數位相機與數位攝影機產品中，幾乎都有內建陀螺儀。」 何宗哲分析，手機一年有12到15億支的市場，光是拆解手機內建MEMS元件就有：微麥克風，主要掌管收音部分；翻頁加速度計；另一個是陀螺儀，可以做導航；未來的話還有微型雷射投影。除了手機之外，數位相機不斷追求光學變焦、小型化，以超音波馬達做鏡頭的推動，也做防手震的微小馬達跟加速度計、陀螺儀，利用微小馬達去補償感測器，就可以拍出畫質清晰的照片。「透過這些技術，台灣就有機會可以進入MEMS市場，」他說。