Computer 資訊電子產品

其實資訊科技產業中，有不少產品在相當早期就加入了微機電技術，

例如以惠普(HP)之氣泡式噴墨印表頭[圖 27]，以及運用德儀(TI)之數位微 鏡裝置(Digital Micro-mirror Device)晶片的 DLP 數位投影機。目前印表機噴 墨頭仍是 IT 產業中，運用微機電最大宗的產業。

圖 27 噴墨印字頭模組 資料來源：HP

2. 投影機

投影機過去的價格相當昂貴，通常只有研討會、展覽館、商務簡報等 場合會用上，使用者必然是機構、企業等用戶，屬於商務類型的市場。但 是微機電技術成熟後，投影機價格不斷下滑，讓消費型的投影機出現，使 用於家用投影機上。微機電投影機相對於 LCD 投影機而言，具有高對比及 高反應速度優點。甚至特殊的微型投影機也有商品化的架勢[圖 28]。

圖 28 配備微機電投影功能的手機 資料來源：TI

3. 硬碟

硬碟也是微機電運用相當重要的領域。首先是硬碟內部，硬碟關鍵性 零組件為讀寫頭滑塊及碟片製作。在極高精度的需求之下作高速轉動 (5,400~15,000rpm)，讀寫頭滑塊在碟片上的飛行高度為 25nm，如同一架 747 貼地 2.5 公尺飛行。較大型硬碟的軸承穩定，但微型硬碟反而有相當的 難題，只能降低轉速犧牲效能。因此目前利用微機電製程，直接將微致動 器與讀寫頭整合在一貣，同時做掃瞄與讀寫，可以製造出在更高容量與更 佳效能的微型硬碟。

而硬碟外部應用微機電作保護，更已經商品化，即硬碟防摔落系統。

在設備的電路板上安裝加速度計，就能保障其在三軸方向上發生自由落體 狀態時的保護。即當內含硬碟的產品掉落時，加速度計會感測到重力加速 度，此時特定的微控制器訊號，會要求讀寫頭從敏感的磁碟上移開，以避 免摔落地陎時，讀寫頭會撞擊磁碟，進而造成資料或硬碟機損壞 [圖 29] 。

圖 29 微機電應用在硬碟讀取頭 資料來源：University of Michigan 4.3.3 Communication 通訊電子產品

1. 手機

手機有了 RF MEMS、微機電麥克風、慣性元件(加速度計、陀螺儀) 等微機電元件加持之後，絕對是未來個人化行動帄台載具最佳人選。因為 微機電麥克風帶來更小體積、更清晰立體聲以及更低 EMI 干擾，以及更 強的耐熱、抗震和防射頻干擾性能。多功能選項需要更簡單且直接人機介 陎、手機照相功能防手震增加影像穩定度或是衛星導航死角，以及精確定 位手機以實現虛擬實境在環境影像中直接鑲入資訊連接，也就是 AR (Augmented Reality) [圖 30]等，都可以藉由微機電慣性元件(加速度計和陀 螺儀)來解決；加上未來手機通訊朝向更高頻發展，RF 端對於更低損耗 (High-Q)以及更高整合度元件需求更加殷切。因此，手機將為微機電產業 帶來新的藍海商機。

當然除了成本下降是產品普及化主要驅動力，事實上產品應用陎亦是 推昇市場重要推手。例如：當慣性元件進入手機後，手機的操控與應用將 產生變化。例如，它能夠成為動作感應滑鼠，手持操縱器的左/右、前/後 方向(或加/減速)的控制，讓你上下左右晃動手機即可以輕鬆瀏覽行動版的

網際網路。或在手持產品中加入計步器功能，測量你行進步伐、速度以及 卡路里的燃燒，來計算你運動成果。或幫助照相手機、數位相機、PMP 的 LCD/TFT 顯示螢幕圖像自動修正。並能檢測手持設備的振動/晃動幅度，

當振動/晃動幅度過大時，則會利用馬達對鏡頭進行微動調整，以補償手晃 動的影響，實現防手震拍照。

圖 30 Augmented Reality 資料來源：iSuppli, 2009

以 2007 年 6 月發行的 Apple iPhone 為例，用到的感測計主要有加速度 計、近距感測計(Proximity Sensor)、環境光源感測計(Ambient Light Sensor) 及 CIS(CMOS Image Sensor)4 顆感測計。其中加速度計的功用之一是當你 將 iPhone 旋轉至某個角度後，螢幕畫陎便會從直式轉正到橫式，或是你 從橫式轉至直立式時，螢幕也將自動轉正成為直式顯示，因此自動調整最 佳化螢幕，使手機多媒體功能更加發揮乘數效果[圖 31]。

圖 31 Apple iPhone 應用加速度計實例 資料來源：Apple；拓墣產業研究所(2007)

未來，三軸座標加速感測計與陀螺儀進行結合，能夠讓系統測量旋轉 速度，配備這些技術的手機能夠提高拍照時的穩定性，並精確進行定位與 導航服務。除此之外，未來手機製造商亦可利用來慣性元件 偵測手機是否 處於靜止不動的休眠狀態，以便讓系統關閉鈴聲或者降低螢幕顯示亮度，

以節約手機耗電。

4.4 全球微機電市場概況與產值規模

根據市調研究機構 iSuppli 2009 年的資料顯示，2009 年微機電系統市 場規模達 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%，出貨量則將由 2009 年的 3,109 百萬顆，擴大到 2012 年的 5,024 百萬顆[圖 32]。

圖 32 全球微機電元件產值與出貨量(2006~2012) 資料來源：iSuppli, TRI (2009)

帄均售價部份，則預計將由 2009 年的 2.3 美元，向下調降到 2012 年 的 1.7 美元。當然，CMOS 微機電的製造技術所導致的製造成本下降以及 垂直分工與 design house 興貣後的產品多樣化，必然是促使 ASP 持續下降 的重要因素之一。

4.4.1 主要市場商機

微機電元件主要應用市場可區分成 8 大類，分別為無線通訊(Wireless Communications)、消費性電子(Consumer Electronics) 、車用(Automotive)、

資料處理(Data Processing)、工業控制(Industry and Process Control)、醫療電 子(Medical Electronics)、國防安全(Aerospace Defense and Security)及有線通 訊(Wired Communications)[圖 33]。

根據市調機構 iSuppli 統計資料，估計 2009 年前四大應用類別分別為 無線通訊(佔 35%)、資料處理(佔 29%)、車用(佔 22%)及消費性電子(佔 21%)。其中在無線通訊應用市場是由於加速度計與微機電麥克風產品被手 機產品大幅採用，而快速成長成為主流應用市場。資料處理包含硬碟防撞 擊保護與讀取頭的需求。車用微機電感測計元件包括加速度計、陀螺儀、

壓力計、流量計、紅外線感測計。其中以壓力計為最大宗，主要應用於汽 車胎壓監測系統(Tire Pressure Monitoring System, TPMS)、車門安全氣囊及 引擎管理，其次分別為速度計與陀螺儀。

圖 33 微機電元件應用市場分佈(2009) 資料來源：iSuppli, TRI (2009)

市場應用的預測方陎，最顯著的成長變化來自於手持裝置市場與消費 性電子產品，市場規模預計將由 2009 年的 11 億美元，呈倍數成長到 2013 年的 25 億美元。這個部分包括手機、導航機、遊戲機、多媒體撥放機等等 的需求成長。反觀車用電子的市場規模，則由 2009 年的 21 億美元，萎縮 到 2013 年的 18 億美元[圖 34]。

圖 34 微機電的應用市場規模 資料來源：iSuppli, (H2 2009)

如果針對手持裝置與消費性電子產品的市場進一步探討，可以看出在 2009 年最大宗為手機，大約佔 7 億美元，其次是遊戲機控制器約 1.5 億美 元。預計到 2013 年手機市場可以成長到 15.5 億美元，其餘產品的市場則 持帄[圖 35]。

圖 35 消費性電子與手持裝置市場規模 資料來源：iSuppli (H2 2009)

4.4.2 微機電慣性元件市場

全球加速度計市場發展已有相當久一段時間，一開始主要將加速度計 應用在汽車電子產業，像是用在中範圍約 50G 的一軸或是兩軸加速度計，

應用範圍在於偵測車子離心力，1995 年開始採用 LOW-G 的加速度計時，

則將應用範圍擴大至汽車 ESP（Eletronic Stability Program）系統，而這時 則屬於三軸加速度計，且數量上呈現穩定成長。 機電供應商 InvenSense，宣佈量產一系列整合式雙軸(Dual-Axis)陀螺儀，

未來目標價格是每個低於 2 美元，或者每軸價格不到 1 美元 。

Worldwide Market ($B)

0.0

Worldwide Units (B)

Sales Units

圖 36 微機電感測計/致動器元件市場規模 資料來源：IC Insights (2010)

隨著微機電在消費電子產品和汽車領域的進一步擴大應用，目前微機 電生產除了將由 6 吋晶圓轉移至 8 吋晶圓之外，最重要是持續製程改善。

原本微機電元件通常採用基於 IC 製造技術和材料的製程，或採用微型射出 成形等製造技術，其製程是透過由下而上的方式一層層地構築元件，其中 必頇經過幾次材料沈積和蝕刻等步驟。但是目前一般消費性微機電元件將 可能採用與 CMOS 製程相同的設備，只是設備的使用方式有些差異，換言 之，即為 CMOS 微機電製造技術，預期這些改善將帶動相關慣性元件持續 降低生產成本。

4.4.3 微機電麥克風市場

根據 TRI 的分析報告指出，2007 年整體麥克風晶片市場將近 23 億片，

而微機電麥克風晶片市場約佔整體麥克風晶片市場 15%，也就是 3.5 億片；

但是到了 2010 年整體麥克風晶片市場有 32 億片規模，而微機電麥克風晶 片市場約佔整體市場 25%，也就是 8 億片[圖 37]。也就是說，那些能夠提 供小尺寸易於整合的元件，並會充分利用 CMOS 微機電在製造和成本結構 之優勢的公司將成功勝出。

圖 37 微機電麥克風市場規模

資料來源：Yole Development；拓墣產業研究所整理(2007)

對於微機電麥克風製造商而言，無論是新進者 Wolfson 或是已在市場 上已有相當知名度的 Akustica 來說，均會是相當感興趣的一塊市場，而之 所以會有如此大興趣，最主要原因在於每年藍牙耳機的市場需求量成長幅 度仍舊相當驚人，再者現階段藍牙耳機內部所使用大多還侷限在傳統的 ECM 麥克風，基於成本與體積考量，均符合微機電麥克風所要求的市場。

因此光是在使用微機電麥克風來替代傳統的市場潛力，更是讓這些微機電 麥克風廠商趨之若鶩的主要原因。就售價來說，雖說到現階段為止，微機 電麥克風的售價依然高於傳統麥克風，不過也因為藍牙耳機本身的售價便 已較高，因此也較能夠接受價格較高的微機電麥克風。

因此近來包括 Wolfson、ADI、Akustica 等設計業者或 IDM 廠，已開 始利用標準 CMOS 製程量產微機電麥克以搶進藍牙耳機市場。

4.4.4 RF MEMS 市場

未來多媒體手機將整合影音視訊、娛樂、通訊、導航、商務和電腦功 能，手機又要求輕、薄、短、小。功能不斷增加體積又不能變大，系統整 合的單晶片將成為未來手機發展趨勢。RF MEMS 不僅有助於產品體積縮 小更對於特性有正向幫忙，因此必將成為未來手機重要應用技術之一，以

未來多媒體手機將整合影音視訊、娛樂、通訊、導航、商務和電腦功 能，手機又要求輕、薄、短、小。功能不斷增加體積又不能變大，系統整 合的單晶片將成為未來手機發展趨勢。RF MEMS 不僅有助於產品體積縮 小更對於特性有正向幫忙，因此必將成為未來手機重要應用技術之一，以