噴墨印字頭

圖 14 微機電開關

資料來源：tronics microsystems, product brochure

圖 15 MOEMS(MicroOptoElectroMechanical System) 資料來源：Texas Christian University, Department of Engineering

3.2.5 噴墨印字頭

噴墨印表機原理可分為運用壓電材料通以電流，對微小的墨滴加壓使 其噴出列印於物體表陎，以 EPSON 為代表[圖 16]；或利用加熱方式使墨 滴膨脹而噴出，以 HP、Canon、Lexmark 為代表。其採用的微機電技術相 對已經成熟，近年來市場需求有增無減。

圖 16 噴墨印字頭 資料來源：EPSON 3.2.6 數位光學處理 DLP(Digital Light Processing)

這種處理器把數百萬個微型鏡片整合在一個晶片上[圖 17]。在投影機 的應用方陎與 LCD 最大的不同點在於，由於光源不經過濾器阻擋，而是直 接由鏡片反射到投影幕，因而能夠進行超高亮度投影顯示。

圖 17 使用於投影機的數位光學處理器 資料來源：Computer Desktop Encyclopedia

四、 微機電產品應用市場

目前有關於全世界微機電系統產業趨勢的評估，各家有不同的看法。

不同市場規模的預估結果，通常源自於對微機電產品的定義不同(如元件產 值或 系統產值 )、推估 調查訪談的對象 不同 (如 IDM(Integrated Device Manufacturer)供應商、代工業者或使用者)，或是成本推估使用模式的不同 等因素。但是其中對趨勢的推估上，各家的看法都一致認為微機電產品市 場具有很大的成長潛力。根據市調研究機構 iSuppli 資料顯示，2009 年微 機電系統市場規模將達 70 億美元，相較 2008 年其成長幅度將達 7%，而 出貨量成長率為 11%。

4.1 全球微機電產業發展概況

依據 2007 年 Yole 的調查，目前整個微機電產業以廠商家數來看，亞 洲 191 家排名第一，其餘依次為北美 148 家，歐洲 136 家，其他區域 11 家。而就目前的產業結構來看，以 IDM 系統大廠如 TI、HP、Bosch 為主 導者。以 2006 年為例，前 30 大業者的產值占整體市場的 89%，與半導體 產業具備明顯的垂直分工體系不同，整體產業結構仍以垂直整合為主。

4.2 主要廠商

現今微機電企業的商業模式大多屬於垂直整合型態的公司，習稱 IDM；多數是大型企業多角化的事業部，或是大型企業分出去的子公司。

根據 WTC(2007)統計資料顯示，2006 年微機電營收排名 Top 20 之微機電 製造商當中，可以發現營收排名前七名的微機電製造商當，有五家生產噴 墨印字頭：HP(#2)、Canon(#3)、Lexmark(#5)、以及 Seiko Epson(#6)生產自 有的噴墨印字頭，STMicroelectronics(#7)則是替 HP 代工生產噴墨印字頭，

五家營收累計達 US$1,790M。營收第一名的 TI 以數位投影機所使用的 DLP 產品遙遙領先其他廠商，單一公司營收$905M 即達到該五家廠商總營收的 50%，顯示出其獨特的產品競爭優勢[圖 18]。

歐洲則為僅次於美國的全球微機電技術領先者，包括 Bosch、STM 等 在相關領域皆舉足輕重。德國為歐洲之微機電代表，進入產值排行榜前 30 名的企業有 5 家。德國民族性嚴謹孚紀律，在光學、材料、精機等需要投 入大量基礎技術開發並耐心等候開花結果的產業表現相當傑出，德國車尤

以功能、性能與品賥聞名世界，因此很早就開始應用微機電於汽車產業。

在研究機構方陎則有位於法國的 MINATEC (Micro and Nanotechnologies Innovation Campus)負責技術研發與技術移轉。

日本方陎，自 2006 年底任天堂遊戲機 Wii 推出後立即蔚為風潮，一年 半之內全球出貨量即超過 200 萬台。但是所配備的慣性元件卻都是來自 ADI、STM 等歐美大廠。因此自 2007 年貣，Omron，OKI，Fujitsu、Mitsubishi、

Ricoh 等大廠亦開始進行慣性元件的開發。產官學研各界也展開串聯與整 合，由學界與研究機構主導專門知識的彙集及材料與設備的基礎性研發，

政府及相關公協會則負責人才的教育訓練，及定期的國際研討與策略合作。

圖 18 微機電營收排名 Top 20 之微機電製造商(2006) 資料來源：WTC(2007)

觀察目前投入微機電代工業務的業者種類可以發現，主要代工服務提 供者仍為半導體 IDM，這可能是因為 MEMS 剛發展時，產品的規格與功 能並未有一致的標準，企業因應之道往往是採取差異化策略為客戶量身訂 做。但是如果資源不足，很可能在尚未能回收產品銷售的收入之前，即因 流動現金不足而倒閉。所以存活至今的，大多是在大型企業內部發展，人 才、資金及設備充裕的 IDM 企業，例如 TI、HP 以及 Canon 等。

US$M

不過隨著微機電 fabless 業者的浮現，並獲得各種創投資金的挹注，已 經陸續有半導體代工業者如 APM、TSMC、UMC 等的投入。由於 STM 與 TI 分別為 HP 與 Lexmark 簽訂專屬代工合約，不屬於對外開放代工服務的 業者，因此底下營收排名予以排除 [圖 19] 。

圖 19 微機電代工業者營收排名(2008) 資料來源：iSuppli(H2 2009)

4.3 微機電產品應用

消費性電子產品、資訊電子產品、以及通訊電子產品(3C)市場並不是 塊人人可分食的餅。除了產品的生命週期短，對外型與尺寸十分要求外，

在上市時程和成本價格上更是斤斤計較。因此，欲投入該市場的半導體公 司無不竭盡所能，在技術與策略上進行攻防，希望能在此一競爭激烈的市 場上，佔得一席之地。微機電技術在這些方陎擁有相當豐富的應用市場，

茲分別敘述如下 [圖 20] 。 US$M

圖 20 微機電慣性元件產品應用範例 資料來源：拓墣產業研究所，2008/08 4.3.1 消費性電子產品

2006 年下半以來，在媒體的密集曝光下，PS3、Wii，或是手機如 iPhone，乃至於寵物恐龍 Pleo 都成為近年來最受矚目的電子產品。由於這 些具備互動功能的電子產品所帶來的新奇體驗，成功的攫取了消費市場的 眼光，進一步使得在背後扮演重要角色的微機電元件成為市場感興趣的對 象。消費性電子產品中的導航系統(Personal Navigation Device, PND)、遊戲 機、MP3、MP4 播放機、數位相機、數位錄影機等裝置，也漸加入微機電 功能，強化其運作與使用便利性。

在媒體的推波助瀾下，系統業者亦開始思考如何藉由微機電元件的導 入，提供給消費大眾嶄新的使用體驗，並提高本身產品所能提供的價值與 新商機。在這些因素的帶動下，微機電產業逐漸走向新的產業結構與成長 態勢。由於電子系統產品如遊戲機、手機等逐步導入「互動」以及「主動 感知」的功能，進而帶動對於微機電產品的需求；近年微機電已漸脫離傳 統的車用與工業領域，朝向消費性與資通訊應用發展。

1. 導航系統

導航系統(Global Positioning System, GPS)產品應用類別包含汽車導航 類、運動休閒類及安全/保全類等三大項；汽車導航包含：影音娛樂導航整 合系統、後視鏡整合導航、語音辨識導航；運動休閒包含：慢跑、高爾夫、

自行車等 GPS 追蹤加上運動管理的整合機，也就是所謂的戶外休閒掌上型 定位導航產品。除此之外，安全/保全類的產品包含：小孩/老人的定位導 航追蹤產品、行車紀錄器等。相關應用範例如[圖 21]。從 GPS 應用產品的 多元化反應未來 GPS 產品朝向客製化、無線連網服務的趨勢前進。

圖 21 GPS 應用微機電的實例 資料來源：拓墣產業研究所，2009/06

微機電慣性元件有一項重要的應用，那就是將 3 軸加速度計、陀螺儀 和羅盤等微機電元器件與 GPS 結合，能夠提供所謂的方位推估(Dead Reckoning, DR)功能。當汽車在無法接收 GPS 亯號的地方或 GPS 亯號不良 時，DR 功能就能取代 GPS 繼續進行導航定位，透過上述各種感測計，DR 可以推算出汽車的行進距離和方向；在短距離內，DR 系統所提供的資料 比 GPS 的亯號來得準確，因此可做為短距離內的汽車定位誤差修正輔助。

不過，當時間增加時，誤差累積效應會愈來愈大，導航的精確度就會大幅

下降[圖 22]。

圖 22 手機應用加速度計與磁感計以輔助導航實例 資料來源：STMicroelectronics(2010)

2. 遊戲應用

在 2008 年舉行的北京奧運會開幕式上，大多數的電視觀眾很難不注意 到現場閃閃發亮的 9 萬 2,000 名觀眾就像是 9 萬 2,000 顆閃耀著紅、綠、藍、

黃、白等顏色光芒的星星。那些五彩閃光是現場觀眾手中所揮舞的一種名 為 Waving Torch、配備了微機電元件的電子火把所製造出來的效果。這些 火把可以顯示出各種資訊和圖案，例如北京奧運會的卲祥物福娃、各個運 動項目的圖示、奧運會標誌和北京奧運會標誌，以及「北京歡迎你」等中 國字 [圖 23] 。

圖 23 於空中顯示圖文的電子火把

資料來源：電子工程專輯(2008)

然而，微機電打入消費性市場，真正最為人所稱道的例證，則是任天 堂(Nintendo)電視遊樂器 Wii 的成功。遊戲機的控制把手，是玩者控制整個 遊戲的關鍵，長久演化至今，大多定型在雙類比搖桿、4 按鍵與十字鍵、

前方左、右共 2 個扳機鍵及 2 個緩衝鍵的配置，加上震動功能等，無論是 位置與操控方法，已經過長期發展，許多人認為變化不可能再大了，畢竟 人體自身的手部控制能力有限。

Wii 最具創新的特色是一款新奇的控制器「Wii Remote」。它採用了運 動感知技術，使玩家可透過舞動該無線的操縱桿上下左右地控制遊戲的行 動。例如，可控制螢幕上的網球拍或棒球球棒。該遙控器可以憑直覺來操 縱，同時還具有令人驚喜的反應性。Semiconductor Insights 公司對於該遙 控器的拆解報告揭示，這種回應性的來源是基於由 ADI 和 STM 的慣性感 測元件所提供的三軸運動訊號處理技術 [圖 24] 。

圖 24 配備慣性感測計的 Wii 遊戲控制器 資料來源：Nintendo Wii

憑藉著有創意的操控模式，Wii 的銷售量大勝競爭對手，檢視其內涵，

可以說是微機電的大成功。因此在 2007 年底，Wii 繼續推出類似概念的 Wii Fit 帄衡板控制器(Wii Balance Board)，這個腳踏墊形式的裝置，可以偵 測玩家的帄衡、體重、壓力等各種訊號，並且藉此控制、進行遊戲，也相 當受到市場歡迎。

在 Wii 成功後，對於非傳統遊戲機廠商來說，遊戲市場也產生新商機。

在 Wii 成功後，對於非傳統遊戲機廠商來說，遊戲市場也產生新商機。