多強搶攻電聲元件商機　MEMS麥克風大戰方熾

微機電系統(MEMS)近期重大消息頻傳，先是2009年第三季時羅伯特博世(Robert Bosch)宣布買下全球唯一採用互補式金屬氧化物半導體(CMOS)製程製造微機電系統麥克風的設計公司阿庫斯蒂克(Akustica)；接著2009年12月意法半導體(ST)又宣布與歐姆龍(OMRON)在微機電麥克風合作已獲成果，首款成品即將問世；再加上現居市占龍頭之樓氏電子(Knowles)、瑞聲聲學(AAC)等業者同樣摩拳擦掌，更讓微機電麥克風市場備受矚目。

成長動能強大　MEMS麥克風商機誘人

採用微機電系統技術所打造之麥克風，由於具有可大幅縮減麥克風元件尺寸、並可延伸出陣列式(Array)麥克風之應用，因而大行其道。尤其隨著手機、筆記型電腦、可攜式導航裝置(PND)、數位相機甚至採用網際網路語音通訊協定(VoIP)之數位相框等裝置廣獲青睞，在相關產品中內建微機電系統麥克風更是大勢所趨。 據iSuppli調查指出，全球MEMS麥克風出貨量預估將從2008年的三億二千萬片，成長至2013年逾十一億片。而採用微機電系統技術的麥克風，更以取代傳統駐極體電容式麥克風(Electric Condenser Microphone, ECM)之姿崛起，在2008～2013年平均每年全球出貨成長率皆逾18%。

ECM地盤遭侵蝕

圖1　樓氏電子亞太地區業務協理何美靜認為，微機電系統麥克風之應用遍見於手機、電子書閱讀器、數位相機、可攜式導航裝置等，因此頗有商機。

微機電系統麥克風市占龍頭廠商樓氏電子亞太地區業務協理何美靜(圖1)指出，駐極體電容式麥克風因既有機械結構之設計，在縮小尺寸上門檻較高，亦需其他元件如類比數位轉換器(ADC)、放大器等之協助方能跟上不斷往前演進之先進麥克風功能。因此，駐極體電容式麥克風之市占不斷流失，同時看到更多廠商開始擁抱微機電系統麥克風。

在2009年8月宣布推出第十億顆微機電系統麥克風的樓氏電子，投入聲學領域已超過60年，同時也是最早開發出微機電系統麥克風產品之廠商之一。何美靜透露，相較於其他微機電系統元件如重力感測器以「創造新市場」為主要方向，微機電系統麥克風更具「取代性」，以取代舊有麥克風市場為主。且隨著手機、可攜式導航裝置、電子書與數位相框等裝置均開始加入語音操作、語音通訊等新興應用，微機電系統麥克風市場之成長率也可望節節攀升。

以SiSonic表面黏著微機電系統麥克風系列為主力的樓氏電子，由於採用具專利之封裝技術，因此可產出外型短薄又堅固的元件，並顯現低振動敏感度和高環境穩定性，同時兼具大量生產特性，應用在手機、筆記型電腦、遊戲系統和耳機產品等聲學元件中。

超小尺寸搶商機

圖2　阿庫斯蒂克執行長兼總經理Stefan Finkbeiner強調，被博世集團購併以後，該公司方可延伸客戶群至一線手機廠商，進而拓展市占率。

除了新興應用與微機電系統麥克風之成長相輔相成之外，能夠在麥克風元件尺寸上加以縮減，也是吸引原始設備製造商(OEM)支持的重要關鍵。甫被博世集團購併之阿庫斯蒂克執行長兼總經理Stefan Finkbeiner(圖2)透露，能大幅縮小麥克風尺寸，並允許其安裝在各式可攜式裝置上，正是推動微機電系統麥克風普及的原因之一。

Finkbeiner以該公司推出的聲學系統單晶片(Acoustic SoC)Sensory Silicon為例，該系列單晶片乃透過標準的CMOS製程和微機電系統技術，將轉換器、數位訊號處理器(DSP)和軟體整合至單一晶片當中，讓裝置可以感測周遭世界的聲音並做出回應。另外，也因為採用微機電系統技術，阿庫斯蒂克推出之麥克風產品在尺寸上更具優勢，讓駐極體電容式麥克風難以比擬(圖3)。

資料來源：阿庫斯蒂克 圖3　駐極體電容式麥克風(上)與微機電系統麥克風(下)尺寸大小差距相當大。

據悉，CMOS微機電麥克風的優勢在於能採用半導體製程的整合能力，將聲學微機電系統(Acoustic MEMS)感測器與後續處理訊號的混合訊號電子電路如放大器與類比數位轉換器和訊號處理器整合在單一晶片(圖4)當中，故可大幅縮小體積。

資料來源：阿庫斯蒂克 圖4　CMOS MEMS麥克風之整合特性

噪音抑制/成本下滑具優勢

此外，微機電系統麥克風尚具有噪音抑制之功效，可透過數位訊號傳輸特性，減少雜訊的干擾。一般而言，在標準類比麥克風建置中，多須配置一顆前級放大器(Pre-amplifier)以用來放大類比訊號；但由於此放大器的位置必須很靠近麥克風，因此在類比音訊訊號到達音訊編解碼器(CODEC)時，很容易受到射頻(RF)或電磁干擾(EMI)的影響而帶來衰減。  

由於CMOS微機電系統麥克風的數位化特性能在整個音訊路徑上維持正確的傳輸，進而大幅改善這些類比麥克風在各類電子設備中所遭遇到的設計瓶頸。故此類麥克風的配置位置更具彈性、亦可省去前級放大器與布線等問題。  

至於業界重視的成本議題，雖然目前微機電系統麥克風元件的價格約為駐極體電容式麥克風之三至五倍，但若比較整個音訊系統省下之前級放大器、繞線成本與開發困難度，微機電系統麥克風仍具成本競爭力。  

從上述微機電系統麥克風的諸多特性已可看出，未來市場發展潛力頗為驚人。正因如此，近期業界更是動作頻頻、策略盡出，積極搶攻龐大商機。  

強化電聲產品線　博世購併阿庫斯蒂克  

近期轟動微機電系統麥克風業界的大事之一，非博世集團購併阿庫斯蒂克莫屬。博世集團於2009年8月時宣布買下阿庫斯蒂克，並將延續該公司鑽研多年之微機電麥克風技術，持續在消費性市場領域深耕，並期盼進而擴大該產品線在電聲元件之市占率。  

阿庫斯蒂克深耕電聲元件多年  

圖5　阿庫斯蒂克業務暨行銷副總裁Davin Yuknis解釋，採用CMOS製程不但降低了技術門檻，同時也減輕了工具成本、學習曲線等負擔。

Finkbeiner指出，阿庫斯蒂克自2001年創立後便已持續投資在CMOS微機電系統麥克風技術，歷經多年研發已有小成，除於日前發表業界最小微機電系統麥克風產品外，亦已於筆記型電腦市場陸續獲得客戶支持，並致力於消費性電子市場。  

阿庫斯蒂克業務暨行銷副總裁Davin Yuknis(圖5)分析，與傳統微機電系統麥克風相較，由於該公司採取CMOS微機電系統製程，因此可在標準CMOS製程內執行，並使用既有工具。在此前提下，系統工程師得以將多個感測器和附屬電路整合到一個共通的平台內，同時加速產品上市時間(圖6)。  

博世挾資金/集團資源 來勢洶洶  

據悉，博世乃自2001年起開始發展微機電系統技術，並專注於晶圓製造、重力感測器開發與量產等階段，同樣可整合微機電系統晶片與CMOS晶片。Finkbeiner分析，在近10年之運作後，博世的感測元件在車輛及消費性電子市場均已獲得一定評價，再加上本身擁有6吋及8吋晶圓廠，更成為吸引客戶支持的一大優勢。

資料來源：阿庫斯蒂克 圖6　麥克風相關技術比較圖

而在購併阿庫斯蒂克後，原先幾乎在電聲領域尚無涉獵的博世，即可快速補強相關專業知識，並透過阿庫斯蒂克之專利強化相關產品線；而對阿庫斯蒂克而言，在博世龐大的資金挹注之下，以及博世在製程與晶圓廠的全力支持，亦可持續投入於微機電系統電聲相關技術之鑽研，進而擴大市占率。  

樓氏電子質疑博世購併案  

雖然博世集團與阿庫斯蒂克的合併被不少業界人士所看好，但兩者間仍有不少潛在挑戰須要克服。舉例來說，目前阿庫斯蒂克雖在微機電系統麥克風市占排名第二，但與龍頭業者樓氏電子逾九成之市占相比，仍僅占少數，因此未來如何從樓氏電子手上搶下更多市占，將是當務之急。  

其次，在被博世購併之前，由於阿庫斯蒂克僅為員工人數不到五十人之小規模企業，同時在手機業界知名度不高，因此難以打入一線手機產業鏈，主要客戶均以筆記型電腦為主，並未真正發揮該公司小尺寸產品之優勢。  

第三，則是博世雖在微機電系統深耕多年，但對電聲元件卻無任何布局，恐怕難以在此領域為阿庫斯蒂克加分。何美靜便直言，博世在電聲元件領域可為阿庫斯蒂克帶來的實際幫助，目前還看不出來。  

面對上述質疑，Finkbeiner回應，目前阿庫斯蒂克與樓氏電子之市占相比確有極大差距，但他認為在獲得博世奧援後，阿庫斯蒂克之市占比例勢將只增不降。他進一步說明，博世可為阿庫斯蒂克在微機電系統製程與封裝端有所助益，因此不論是提升良率、降低成本或是加速上市，博世與阿庫斯蒂克的攜手均是有利無弊。  

此外，由於博世已成功布局消費性電子與手機領域，故Finkbeiner認為未來阿庫斯蒂克之客戶群可望順利延伸，從筆記型電腦端擴張至手機端，進而提升市占比例。  

至於針對博世在電聲元件領域的缺席，Finkbeiner認為，阿庫斯蒂克已經投入此領域近10年，專利與專業決不遜於競爭對手；再加上博世在全球擁有超過三千名研發團隊，都有助於強化阿庫斯蒂克在市場上之競爭力。  

千呼萬喚始出來 ST/OMRON成品問世  

圖7　意法半導體功率與類比元件產品市場經理郁正德說，雖然該公司雖較晚耕耘電聲市場但在歐姆龍協助下，未來仍可在此市場快速攻城掠地。

除了博世與阿庫斯蒂克的整併引起業界注意外外，意法半導體與歐姆龍始於2007年之合作端出成果，也頗受矚目。意法半導體在2009年11月底時發表首款微機電系統麥克風成品，同樣積極搶攻微機電系統麥克風市場。  

意法半導體功率與類比元件產品市場經理郁正德(圖7)透露，意法半導體原先多聚焦於重力感測器等產品，但隨著與歐姆龍之合作漸獲成果，加上微機電系統麥克風市場近期漸升溫，該公司也加緊馬力，開發出首款應用在電聲元件領域之產品。  

郁正德指出，近期從多項嶄新應用與裝置中已可看出高清晰度語音之重要性，再加上用戶對語音辨識度之要求與日俱增，自然刺激微機電系統麥克風之大幅成長。微機電系統麥克風除了可帶來前述之尺寸縮減、噪音抑制等優勢外，透過微機電系統麥克風打造之陣列式麥克風，因具有指向性優勢，而可延伸出更多商機。  

顧名思義，陣列麥克風乃採用一個以上的麥克風，並將各麥克風依次排列、各司其職，在接收到聲音訊號後交給訊號處理器處理，訊號處理器再依此判別距離與方向性，進而消除噪音，提升收音品質。而微機電系統麥克風由於兼具尺寸與數位化優勢，因此在打造陣列麥克風時更如虎添翼。  

據了解，意法半導體與歐姆龍之合作，乃由歐姆龍提供音訊相關之核心技術，意法半導體則提供放大器、音訊編解碼器與其他微機電系統技術，共同推出此一微機電系統麥克風產品。  

郁正德不諱言，相較於其他微機電系統麥克風廠商，意法半導體在此著墨尚淺，但憑藉來自歐姆龍之技術奧援，同時搭上此波商機起飛熱潮，他相信自家公司在微機電系統麥克風領域仍有揮灑空間。  

意法半導體與歐姆龍兩家公司之合作始於2007年，由意法半導體向歐姆龍購買微機電系統聲波感測器晶片並加以整合，共同研發數位微機電系統麥克風產品。目前該公司已開始提供樣品，最快在2010年第一季即可開始供貨。  

看好新興商機　瑞聲聲學一鳴驚人  

圖8　瑞聲聲學科技客戶管理部市場部總裁潘哲源認為，擁有上百項技術專利之瑞聲聲學，在開發MEMS產品與滿足客戶需求大有優勢。

同樣看好微機電系統麥克風之商機，深耕聲學領域多年之瑞聲聲學亦於日前大動作擴張產品線，並於2009年12月時強化與在台代理商世平集團之合作，有意在此市場大展身手。  

瑞聲聲學科技客戶管理部市場部總裁潘哲源(圖8)表示，該公司成立於1993年，一向專注於聲學領域，目前已有超過一百八十項專利，另外還有兩百三十多件專利正在申請中，顯見該公司之專業程度。而瑞聲聲學除在2002年推出駐極體電容式麥克風外，亦於2007年開始量產微機電系統麥克風(圖9)，至今已達一定技術與客戶基礎，在市場一片看好下，該公司於微機電系統麥克風之業績將更加斐然。  

潘哲源解釋，若單從聲學領域來看，該公司已擁有近20年之技術基礎；而該公司之客戶群包括摩托羅拉(Motorola)、宏達電、諾基亞(Nokia)與索尼愛立信(Sony Ericsson)等多家一線大廠，隨著微機電系統麥克風之問世，未來將可順利延續良好客戶關係。  

另外，潘哲源也強調，半自動化之生產設備，是該公司產品得以快速上市的重要關鍵。他指出，瑞聲聲學在各廠房內布有多台自動測試、自動焊接、銑床中心與自動繞線設備，可快速因應客戶需求與規格變化作出因應，藉此與業界其他競爭對手一較高下。

圖9　瑞聲聲學已發表之微機電系統麥克風元件。

瑞聲聲學總部位於中國大陸深圳，2008年營收近3億3,000萬美元，全集團員工超過一萬二千人，除聲學領域外，亦針對視覺、觸覺提供微型化元件解決方案。  

一家獨大局面恐被打破 　多強爭霸難避免  

從前述多家老將新兵紛紛跳入戰場，即可再次證實微機電系統麥克風商機之誘人。然隨著參戰者愈多，原先由樓氏電子一家獨大之局勢將受到衝擊，最終甚至可能走向多強爭霸之競爭態勢。  

對於愈多競爭者的投入，樓氏電子表示歡迎之至。何美靜認為，相較於至今仍為主流的駐極體電容式麥克風，微機電系統麥克風還有極為廣袤的成長空間。樓氏電子相信，隨著更多業者一同炒熱相關市場、教育客戶，同時開發先進技術，微機電系統麥克風之商機也將隨之擴展。

Finkbeiner則表示，不論何種產業，客戶皆不樂見單一供應商的坐大，因而隨著更多高品質、低成本供應商的問世，相信將有更多客戶願意採納樓氏電子以外之解決方案或產品。

郁正德與潘哲源則從終端裝置的角度出發。郁正德指出，由於終端裝置演進從未停滯，再加上應用程式的創新永無止盡，都可讓微機電系統麥克風大展身手，同時吸引為數眾多的供應商競相投入。  

潘哲源亦認為，微機電系統麥克風市場仍屬發展初期，不但全球每年出貨逾十億支之手機為龐大商機所在，包括電子書閱讀器、數位相機、可攜式導航裝置與為數眾多的各式消費性電子，無一不是微機電系統麥克風潛在商機之所在。