行動裝置感測應用遍地開花　消費性MEMS商機紅不讓

消費性微機電系統(MEMS)元件正邁入高成長階段。在智慧型手機、平板電腦與其他消費性電子產品熱賣的帶動下，MEMS元件出貨量快速攀升，且效能與產品設計亦不斷革新，如多軸動作感測器、智慧聲控MEMS麥克風與光學微投影，可望為消費性電子產品的使用者帶來更佳的操作體驗。

行動裝置熱銷風潮未歇　MEMS元件成長力道強勁

圖1　亞太優勢研發處處長謝哲偉表示，隨著消費性MEMS市場產值快速擴大，現今產業鏈結構已日趨完整。

亞太優勢研發處處長謝哲偉(圖1)表示，隨著應用領域逐步擴大，2013年MEMS感測器市場產值勢必持續向上攀升。其中，包括智慧型手機、平板電腦與筆記型電腦等消費性電子將是未來推升此一產業向上成長的關鍵動能，並已吸引眾多廠商爭相加投入，促使產業供應鏈日趨完整(圖2)。

謝哲偉進一步指出，尤其是智慧型手機與平板電腦製造商為搶攻市場版圖，在產品中加入大量MEMS元件，讓此一市場的MEMS產值快速擴大(圖3)，而包括手勢動作識別、三維(3D)室內導航、擴增實境(AR)、適地性服務(LBS)、智慧聲控及微投影等功能，更被業者視為下一波產品的重要賣點，並爭相投入研發。

資料來源：Yole Dveloppement 圖2　MEMS產業鏈與產值分布圖

資料來源：Yole Dveloppement(06/2012) 圖3　2009～2017年智慧型手機與平板MEMS市場產值預估

根據Yole Dveloppement最新市場研究報告指出，2011年MEMS產業規模達100億美元，成長率為17%，預期未來營收年複合成長率可望達13%，並於2017年達到近200億美元的市場規模。該機構認為，多樣的新興嵌入式消費性產品正推動包括加速度計、陀螺儀、磁場感測器等各種感測器的銷售，因此產業界皆普遍樂觀預期2013年MEMS產業成長力道將更加猛烈。

尤其是搭載Windows 8的平板裝置更是推動MEMS元件市場成長的新興動能，其中，加速度計、陀螺儀與磁力計等動作感測器更已被微軟列為通過系統驗證的必要硬體零組件，因此被視為刺激MEMS元件市場需求向上的關鍵助力。

Win 8平板添動能　動作感測器市場需求激增

圖4　飛思卡爾感測器部亞太區總監陳光輝認為，Windows 8平板將多軸MEMS元件列入標配後，可望擴大感測器商機。

飛思卡爾感測器部亞太區總監陳光輝(圖4)表示，由於微軟為了讓使用者對Windows 8作業系統有全新的感測體驗，遂強制平板電腦原始設備製造商(OEM)與原始設備設計商(ODM)必須採用至少九軸以上的動作感測器元件，才能正式對外出貨，因此帶動MEMS市場需求量逐漸加溫，而相關感測器供應商亦將研發人力資源從原本全力傾注在Android系統的策略，轉向為Android與Windows 8平均發展。

陳光輝進一步指出，儘管Windows 8平板能否迅速擴大市場尚難以斷言，但對感測器業者而言，無疑是一個全新的應用市場；反觀Android平板，由於無強制規定須內建九軸感測器，因此使得OEM為降低製造成本，往往僅導入價格最低的加速度計，而此一市場策略亦成為陀螺儀與磁力計等其他元件發展的阻力，並造成中低階Android平板的感測功能不若Windows 8平板完整。

有鑑於Windows 8平板對於多軸MEMS元件的需求量更高，感測器業者除積極與微軟完成系統驗證外，亦持續發表高整合度感測器平台，以利獲得市場青睞。其中，飛思卡爾已於10月底推出整合三軸加速度計、三軸磁力計、三軸陀螺儀與光傳感器、溫度感測器與壓力計而成的十二軸Xtrinsic感測器平台，希冀藉此搶攻Windows 8平板市場。

據悉，飛思卡爾Xtrinsic感測器平台日前已通過微軟認證，可滿足基於Windows 8作業系統的可攜式設備要求，且該解決方案目前亦獲得全球主要OEM相繼採用，預計第四季即將出貨的Windows 8平板裝置即會內建該公司的動作感測器元件。

不光是動作感測器出貨量將持續成長，MEMS麥克風在越來越多智慧型手機支援智慧語音功能後，元件需求亦水漲船高，使得市場競爭愈來愈激烈。其中，過往由樓氏電子(Knowles Electronics)所寡占的市場，已逐漸被意法半導體(ST)、亞德諾(ADI)、歐勝(Wolfson)與瑞聲聲學(AAC)等業者所分食。未來，OEM對供應商的選擇彈性與議價空間將越來越大，並加劇MEMS麥克風市場競爭態勢。

搶搭智慧語音商機熱潮　MEMS麥克風供應商激增

圖5　意法半導體類比與微機電元件資深技術行銷經理郁正德指出，MEMS麥克風可大幅提升智慧語音系統的辨識功能。

意法半導體類比與微機電元件資深技術行銷經理郁正德(圖5)表示，自從蘋果(Apple)智慧型手機iPhone導入Siri語音辨識功能後，各大智慧型手機品牌亦開始紛紛跟進此一類似智慧型語音辨識，而可增加收音靈敏度的MEMS麥克風市場需求亦同步水漲船高，吸引眾多感測器廠商加速布局此一市場商機。

郁正德進一步指出，由於OEM為增加使用者體驗，因此無論在中低階或高階智慧型手機皆將搭配二至四顆MEMS麥克風，帶動此一元件出貨量與市場產值不斷飆高。與此同時，投入MEMS麥克風的感測器業者及封裝廠商亦不斷增加，促使麥克風供應鏈日漸完整，並呈現百家爭鳴的市場現況。

根據市調機構IHS iSuppli研究報告指出，2006年時，樓氏MEMS麥克風市占率曾高達95%，但2011年已下滑至75%，預估2012年該公司市場分額仍將持續被其他後進業者瓜分。但值得注意的是，儘管該公司市占開始下降，但其營收仍不斷創新高，顯見MEMS麥克風市場規模確實正持續成長中，足以讓各家麥克風業者共食商機大餅。

事實上，MEMS麥克風戰火升溫最大的受益者即是行動裝置製造商，但如何從各家供應商中挑選最佳的麥克風產品則是OEM相當重視的課題。郁正德認為，訊噪比(SNR)、靈敏度、耗電量與尺寸等四大規格一向是判斷MEMS感測元件良莠的關鍵指標；其中，對MEMS麥克風而言，訊噪比與靈敏度的效能將直接決定消費者使用體驗，因此格外重要。

另一方面，現今MEMS麥克風市場價格已與傳統駐極體電容式麥克風(ECM)相差無幾，加上前者具備高擴充性、高耐熱、抗震、低耗電和音質佳等優勢，已逐漸成為未來麥克風產品趨勢主流，而相關應用市場除行動裝置成長力道將最為強勁外，未來智慧電視所配置的遙控器、智慧汽車方向盤中的麥克風與一般耳機麥克風皆將成為MEMS麥克風業者積極鎖定的市場。 除動作感測器與MEMS麥克風已成功進駐行動裝置市場外，MEMS雷射微投影亦將成為下一波行動裝置熱門應用，目前相關業者正積極縮減雷射掃描鏡模組的高度，以提供設備商將其導入行動裝置中。

掃描鏡技術障礙難越　MEMS微投影普及不易

圖6　工研院南分院微系統中心副經理陳易呈表示，車用HUD將成為MEMS雷射微投影初試啼聲的應用市場。

工研院南分院微系統中心副經理陳易呈(圖6)表示，平板電腦、相機、錄影機與智慧型手機等應用領域，皆將成為未來微投影產值擴大的潛力市場(圖7)。尤其是行動裝置若可大量導入，將可為快速擴大微投影市場商機。

然而，由於微投影產品設計極為複雜，尤其是雷射掃描鏡的高度至今尚難以進一步縮減，導致相關業者仍難以跨足行動裝置市場。

陳易呈進一步指出，以現今主流智慧型手機的平均厚薄度為基準，MEMS雷射微投影模組的高度至少要低於6毫米(mm)，才有機會進行系統整合，但模組中的雷射掃描鏡，其微縮技術障礙仍難以突破，因此何時可實現仍難以定論。

資料來源：工研院 圖7　2009～2015年微投影應用別市場預測

除雷射掃描鏡高度難以降低外，微投影模組中的光機引擎散熱設計亦為導入行動裝置中的一大挑戰。陳易呈分析，由於投影應用的過程中會產生大量熱能，而這些熱能量將導致雷射壽命縮短，因此如何強化雷射熱管理設計，以滿足行動裝置嚴苛的低功耗要求，將會是未來光機引擎供應商與系統整合商最棘手的設計挑戰。

另一方面，由於車用抬頭顯示(HUD)產品較不注重模組高度，加上MEMS雷射微投影無論是在技術與成本方面，皆比DLP更具優勢，因此成為廠商率先鎖定的目標市場。

陳易呈分析，相較於過去車用HUD使用的DLP投影機，MEMS雷射微投影不僅製造成本較低，且具備高解析度與廣色域等優勢，並已逐漸獲得國際車廠青睞；目前眾多車廠正積極導入MEMS雷射微投影，預估此一市場規模將於5年內高度成長，而年複合成長率(CAGR)更可高達24%。

根據研究機構JD Power最新統計報告顯示，2011年全球車用HUD需求量為五百萬組，預估2013年可成長至八百萬組，2015年則將一舉攀升至一千三百萬組，推估2020年將HUD列為原廠標準配備的車輛約為一百八十九萬輛，較2010年激增390%。

未來隨著智慧汽車市場商機日趨龐大，國際品牌車廠亦開始加速革新各式車用人機介面，藉此提升各項應用功能；其中，包括夜視輔助、導航資訊、路況提示與環車影像等既有功能正透過全新的遠距HUD，讓駕駛人在行車時能更加便捷。

綜上所述，2013年在Windows 8商機的帶動下，動作感測器的出貨力道勢必將更為強勁；而MEMS麥克風供應商日益增加亦將促使元件價格下滑，讓相關應用更為普遍；微投影方面，業者則須則努力降低光機高度與提高散熱效能，才有機會進一步應用於行動裝置中。