电讯:展现未来
当前,世界上最为重要的MEMS应用莫过于它在全光学开关上的应用了。这些神奇的小器件可以使我们的通讯网络更为廉价,效率更高。仅在去年一年中,就新成立了30多家生产光学开关的公司,它们的总资产达12亿美元。这些数据是一家专门从事光学器件咨询业务的咨询公司(电子预报公司的顾问杰弗蒙特哥米利给出的)。现在已经研究出了各种不同的MEMS器件,它们可以用来改变光纤中的光路。许多公司是利用微型可移动的镜子来改变光路的,还有一些公司,如阿格林特技术公司则认为他们可以通过微型泡泡来反射光线从而改变光标。
目前,朗讯、诺特网络、康宁以及尤尼菲斯这些大公司与诸如欧尼克斯微系统、斯必得之类的小公司都在加紧这方面的研究。
所有这些活动,都已经极大地提高了MEMS业的形象。按照MEMS业的先驱肯 · 葛布里尔的观点,如果这些光学开关最终获得商业上的成功,那么,它将推动整个工业的发展。早期的MEMS受限于其有限的使用寿命,但是现在这种光学开关中的微型镜子则可以一开一关的持续很多次。因此,光学开关的出现无疑是技术上的一大进步。
除了光学开关以外,MEMS还用于其他的光学网络元件(比如可调激光器和可变衰减器)。正如分析家葛雷斯所说:“生产这些外围设备的公司会有很多的机会。这主要是因为已经有太多的公司在竞争光学开关这个领域了。”
MEMS同样也在电讯领域的另外一个部分——无线电频率(RF,手机就是其主要的应用对象)中扮演着重要的角色。该领域的首席研究员之一、密歇根大学的副教授克拉克 · 尼古耶正在研究如何把手机中许多大的电子器件换成MEMS器件。
尼古耶说,现在,风险投资家们都很看好这个领域。明年,我们将可能会看到一些新的举措。这个市场的潜力很大,因为现在全美国有8600万的无线手机用户。如果真如尼古耶所认为的那样,那么10年内手机中将有10~15个部件被MEMSRF器件所替代,这样手机就可以做得非常小(手表大小),而且耗电量也会非常低,当然价格也可能会更便宜。如果手机可以变得更小、更便宜,那么它们的使用就会更为普遍。而这必将会完全改变我们通讯业的整体结构。
葛雷斯认为:在未来,光学器件和RF领域的飞速发展将会极大地推动MEMS的发展。2000年MEMS在电讯业的销售额为13亿美元,4年后,这个数字将增长到36.5亿美元,从而成为继IT和医疗之后的第三大MEMS产业。
——Eric W. PfelFfer
制造业:微型机械的制造者
如果说微型机械可以和芯片相提并论的话,那么哪一个公司能与英特尔争锋呢?在MEMS业中也存在一个垄断的企业吗?一言以蔽之,没有。据估计,全世界有40~50家MEMS的制造商,但是没有一家能够傲立群雄。
毫不奇怪的是,最大的制造商就是那些冒着风险去生产专用芯片的厂商。比如摩托罗拉、索尼、模拟仪器、德州仪器公司等。阿格林特技术公司,其前身就是休立特-帕卡德(H-P)公司的测试检测部,现正在从事微型机械的设计,以图能够扩展其在传感器、光学器件和打印技术方面的主导地位。而一些专业公司,如标准MEMS公司、智能传感、克菲德和考文特等公司,现在则从事一些比大公司更为专业的研究。但是,由于开始阶段大家都竞相研究新的技术,所以这些公司最终要么完结,要么是获得成功。有好多这类公司现在已经被大公司收购了,成为其一个研发部门。例如,JDS尤尼菲斯收购了科洛诺斯公司,卡林特网络收购了欧尼克斯公司,康宁公司则在2000年6月收购了智能传感公司。
尽管这些制造公司都很熟悉芯片的制造,但是它们仍然面临一些技术上的挑战,概括起来说,就是包装和测试。由于MEMS非常小,对于温度非常敏感,而且容易损坏,所以在运输及安装时,必须非常好的进行包装。同时也要对其进行全面的测试。正如爱特克公司(总部位于马萨诸塞州,皮博德的一家MEMS测试公司)的阿特 · 霍茨克尼特所说:“制造商必须在晶片层面上分别对每一个微型机械进行测试。你当然不愿意在一个坏的器件上徒劳进行包装。同时,原本好的器件在包装时也可能被损坏,所以在入库前还要进行检测。”对于MEMS成品,包装和检测的费用往往要占到整个成本的60%~80%。随着制造工艺越来越流水线化,成本当然是会降低的。
在不久的将来,就如同芯片工业那样,MEMS业也会有一个行业性的衰退,而且,并非所有的制造商都能挺过这个萧条期。但是那些挺过去的公司将会发现,它们已经踏,上了一片充满金矿的土地——正如DARPA(军方的思想库,传说在早期曾经资助过因特网业)的绍恩 · 琼斯所说:“一场革命就在眼前”。
——Kip Crosby
消费者:物质充足的生活
消费者每天都要感谢MEMS,因为它们使我们的生活质量在很多方面有了极大的提高:从喷墨打印机墨盒、汽车的气囊到艺术级的投影仪,MEMS的贡献无处不在。当其他使用MEMS技术的制品一如可携式摄像机、家电、玩具——越来越普及时,生活会变得更加便捷和美好。
也许,对于这个尚在婴儿期的新行业来说,最大的挑战来自于所谓的鸡生蛋、蛋生鸡式的两难境地。各大公司在其生产的消费品中没有广泛地采用MEMS技术之前,MEMS的生产商是无法大批量生产MEMS的,因此就无法降低其成本。理查德S · 培英是OMM公司(主要从事于MEMS光学开关的研究)的总经理,他指出:“尽管现在已经有了许多MEMS技术,但是没有一个真正被大规模地生产而降低成本。”
到今天为止,最成功地应用了MEMS技术的消费品之一就是喷墨打印机的墨盒。它像是一个微型茶壶,通过加热而使墨水沸腾,进而从喷嘴中喷出到纸上。力克斯-马克公司、休立特-帕卡德公司、奥利弗笛公司,以及佳能公司都在其主要喷墨打印机上了使用MEMS器件。仅去年,它们就销售了3.5亿件这种产品,总价值约为7亿美元。
德州仪器公司把MEMS用于它们生产的数字微镜装置,或投影仪芯片。芯片上的微型镜子——不到人发的五分之一粗——可以改变角度从而产生出各种色光来。把100万面这种微型镜子放在一起,而每面镜子每秒钟可以转5000次,就可以产生出高亮度、高清晰度的图像来。这些芯片主要用于商用投影仪,但是据一些市场研究预测,到2006年,类似的投影系统会占到家用电视机的65%。
2000年,IT领域MEMS销售额为87亿美元,这其中还包括投影仪和打印机墨盒。到2004年,这个销售额会增加到134亿美元。当然,这个增长比起其他领域的MEMS的增长来说,并不是很大的。但是根据葛 · 雷斯协会去年6月份发表的微型机械行业的研究报告,IT领域仍然是最大的MEMS市场,大约占了44%。
除了IT业外,许多分析家都看好电子产品,包括数码相机的存储芯片。马林 · 伯尼是一家市场研究公司的资深分析师,他预计,到2005年,这些产品的销售额会达到15.7亿美元。
此外,也有人认为玩具和娱乐业也是MEMS的潜在市场。比如游戏杆、智能机器人等等。赵阳是Memsic公司的创办人,该公司主要生产汽车和其他电器的传感器。赵阳指出,去年生产的10亿个游戏杆中,只有一小部分用到了MEMS器件,他估计2~3年后,会有20%~30%的游戏杆会采用MEMS。
现在,MEMS也被用于高级的洗衣机(用来减少负载的不平衡),但是这项技术还有待进一步完善和成熟,以便有更广泛地应用。用分析家伯尼的话来说:“尽管这一切还有待时日,但是它一定会成为现实,时间将证明这一切。”
(续完)
[Forbes,2001年4月2日]