MEMS元件將大舉進軍穿戴式電子裝置。多軸MEMS感測元件、MEMS雷射微投影及MEMS數位麥克風在行動裝置的應用逐漸成熟後，相關元件供應大廠已開始將觸角延伸至智慧手表和智慧眼鏡等新興穿戴式電子產品，可望掀動下一波MEMS導入熱潮。
自Google發表Google Glass、三星(Samsung)推出Galaxy Gear智慧手表以來，智慧型穿戴電子的發展熱潮一路蔓延，吸引愈來愈多晶片商投入發展；其中，微機電系統(MEMS)元件開發商也不落人後，並正加速從各個功能應用層面切入穿戴式電子系統設計，包括慣性感測、時脈和人機介面等子系統，都已出現MEMS元件的蹤跡(表1)。
搶占穿戴式電子地盤 MEMS感測器施「小」計
瞄準穿戴式電子市場商機，Bosch Sensortec亞太區總裁百里博(Leopold Beer)強調，無論是智慧手表或智慧眼鏡都有設計空間上的限制，而且比行動裝置還要嚴格許多，因此對MEMS元件商而言，要進軍更小型化的穿戴式電子感測子系統應用領域，產品整合度必須再往上攀升。
現階段，Bosch Sensortec與原始設計製造商(OEM)討論後的初步目標是打造2毫米(mm)×2毫米的多軸MEMS感測器；百里博坦言，這是非常艱難的目標，除了整合多元MEMS感測電路的設計複雜度相當高之外，目前的系統級封裝(SiP)技術也不容易實現如此精巧的規格，在在使整個MEMS感測器設計與製造技術須大幅度革新，因此該公司也計畫持續加重投資MEMS製程與封裝技術，以逐步微縮產品尺寸。
據悉，市面上九軸MEMS感測器僅能達到4毫米×4毫米。對此，百里博也回應，儘管多軸感測器的尺寸還有一段努力空間，但目前穿戴式電子的應用功能也還在摸索階段，因此可能複製行動裝置的發展模式，先以導入加速度計為主，再逐步升級成六軸加速度計加磁力計或陀螺儀，或是六軸加三軸的方案。
除感測系統以外，穿戴式電子的螢幕大小、人機介面等諸多限制，也為MEMS帶來更多發展契機，包括MEMS雷射微投影和麥克風業者都將受惠。
光機尺寸大幅縮小 MEMS微投影進軍智慧手表
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| 圖1 意法半導體技術行銷經理王嘉瑜認為，MEMS微投影在尺寸和功耗表現上極具市場競爭力。 |
從目前的進展來看，MEMS雷射微投影的光機模組厚度已成功縮減至5毫米以下，加上其採用雷射光源可顯著降低系統功耗與散熱機構占位空間，因而能滿足行動裝置內嵌式微投影應用要求，可望搶先其他微投影技術陣營，插旗智慧手表等新興穿戴式電子裝置市場。
意法半導體技術行銷經理王嘉瑜(圖1)表示，MEMS雷射微投影近期出現重大突破，除綠光雷射二極體(Laser Diode)開始放量外，包括MEMS雷射掃描晶片、支援更高解析度的二維MEMS掃描鏡、RGB雷射光源封裝及光機組裝技術也都更上層樓，促進整個模組體積大幅下探，有助加速行動裝置、穿戴式電子內嵌式微投影的應用發展。
事實上，隨著平板手機(Phablet)螢幕日益放大，業界已將內嵌式微投影主力應用目標轉移至智慧手表、智慧眼鏡等顯示螢幕受限的穿戴式電子產品上；然而，相較於手機、平板設計，穿戴式電子對微投影光機模組的輕薄度、功耗要求更加嚴格，因此對MEMS、矽基液晶(LCoS)和數位光源處理(DLP)等微投影技術供應鏈業者來說，一直是亟欲開發卻又難以順利登陸的新藍海市場。
王嘉瑜對此回應，在意法半導體與雷射光源、光學模組組裝廠的通力合作下，MEMS微投影的光機引擎體積、功耗過高，以及亮度不足等問題已被逐一擊破，並已達到業界最低的5毫米厚度、亮度也臻至15流明(lm)，將搶先DLP、LCoS技術陣營一步，揮軍智慧手表內嵌微投影市場。
現階段智慧手表仍無法擺脫手機配件的標籤，因此內嵌微投影也被相關設備製造商視為一項創新功能殺手，藉由擴大顯示畫面將引進更多影音、遊戲應用，增添銷售價值。據悉，意法半導體正密切與Google、系統業者合作，投入開發行動裝置、穿戴式電子微投影基座和更進一步的內嵌式解決方案，以及相關應用程式，終端應用產品可望於2014年國際消費性電子展(CES)中大舉亮相。
王嘉瑜也透露，2014年意法半導體MEMS雷射微投影方案將提升亮度至25流明，從而支援更大尺寸的顯示畫面及解析度。此外，未來MEMS內嵌式微投影將不只有單一顯示用途，還將結合手勢控制(Gesture Control)等人機介面，創造用戶與影像雙向互動體驗，該公司目前也與第三方軟體和系統商積極投入研究，卡位下世代微投影技術商機。
聲控/聲紋辨識火紅 MEMS麥克風需求勁揚
與此同時，智慧眼鏡可望全面導入語音控制介面，亦將刺激MEMS數位麥克風出貨量直線飆升。由於行動裝置品牌大廠日益追求高品質音訊表現，並加緊研發自然語音控制、立體音效及聲紋辨識等新功能，因而需更多MEMS數位麥克風實現噪音消除(Noise Cancellation)、波束成形(Beamforming)技術，將使高階智慧手機內建的麥克風數量，從現有約二至三顆增加至五顆。
百里博表示，行動裝置不斷提升影音功能，加上電路板設計空間愈趨緊密，將使MEMS麥克風發生量變與質變；除需求量持續擴增外，數位MEMS麥克風方案也將全速崛起，並逐漸接替類比麥克風的地位，以提供更優異的抗射頻(RF)、電磁干擾(EMI)能力，並減少占位空間。
隨著行動裝置掀起一波自然人機介面、生物辨識功能的研發熱潮，MEMS數位麥克風的重要性已與日俱增。意法半導體類比、微機電與感測器技術行銷經理蘇振隆指出，自然語音控制近來已成為手機廠和作業系統供應商的布局重點，甚至還有業者開始研究聲紋辨識，而這些功能都需要非常高精準度的收音能力，才能讓處理器和軟體正確辨別語音，故對麥克風品質和數量要求將更上層樓。
據悉，多家手機廠預計2014年推出的高階旗艦機種，皆已不約而同採用五顆數位MEMS麥克風，比前一代產品導入三顆的水準增加；目的除進一步強化語音體驗外，更重要的是可在主要麥克風收音時，讓其他麥克風負責噪音消除或波束成形等功能，從而提高訊噪比(SNR)、高靈敏度和頻率響應範圍。
與此同時，Google Glass的設計由於不容易採用觸控方式進行操控，因而將以語音控制擔綱主要人機介面；而因應戶外嘈雜環境的使用需求，Google也研擬導入五顆左右的數位麥克風，增強雜訊隔離與收音效果。
蘇振隆分析，由於MEMS麥克風都是全向性，因此要兩顆以上才能實現指向性收音模式，再加上品牌廠正全力研發環繞音效、雙向收音等前瞻功能，可預見未來行動裝置、穿戴式電子都將持續增加內建MEMS麥克風數量。
蘇振隆強調，相較於行動裝置，智慧眼鏡的空間更加受限，傳統類比麥克風的尺寸將不符要求，驅使麥克風業者轉向數位設計，而MEMS製程更是微縮產品體積的絕佳途徑；目前意法半導體已能實現僅2毫米×3毫米的MEMS麥克風封裝尺寸，抗雜訊干擾的表現也大幅超越類比方案。
據IHS iSuppli研究報告指出，未來3年，MEMS麥克風市場產值皆可望達到兩位數成長，預估到2016年出貨量將達四十六億五千萬顆，而營收則可突破10億美元大關。
整體而言，MEMS市場版圖可望搭上穿戴式電子的微型化設計風潮而急速擴張，為相關元件供應商帶來蓬勃商機。