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黃繼寬
微機電系統(Micro Electron-Mechanical System, MEMS)，也有人稱之為微系統(Microsystem, MST)，基本上是一種將半導體、機械、材料等不同領域的工程技術整合在單一微小裝置上的制程技術，其應用范圍傳統上包含軍事國防、航天工業、醫療器材、光學組件、汽車電子等領域。舉例來講，以軍事與航天應用為主的陀螺儀、醫療應用上的微質流控制器、汽車應用上的胎壓傳感器、撞擊傳感器、甚至一般消費者天天接觸的打印機噴墨頭、光盤讀寫頭等產品，都是以MEMS制程技術生產的。
而在內建微型硬盤的Apple iPod MP3播放器造成風潮之下，內建微型硬盤的可攜式消費性電子為了提升對硬盤的保護能力，采用慣性傳感器、撞擊傳感器這類組件的需求似乎已經漸漸看出端倪。展望未來，一旦手機內建微硬盤也成為主流，這個趨勢將更加不可擋，畢竟拿在手上的東西，沒有不摔的，而且消費者在心理上也認為這種裝置應該可以承受日常生活中不可避免的摔落、撞擊等情況。如果系統制造商無法確保內建微硬盤的產品在掉落之后仍能正常運作，將難說服消費者掏出荷包。
正因為這個趨勢已經隱隱可以嗅出端倪，熟于使用MEMS制程來生產各種感測組件的IDM大廠，已經開始悄悄布局。
MEMS市場現況
根據Yole Development在2004年七月發表的報告顯示，2003年全球MEMS前30大廠商當中，排名前五的公司分別為HP、TI、Bosch、Epson、Lexmark，其中除了TI以應用在DLP投影機、背投電視的DMD(Digital Mirror Device)以及專注在汽車電子發展的Bosch之外，其它廠商都是知名的打印機廠商。
但如果檢視排行榜第六名到第十名的公司，則MEMS市場又呈現出另一個截然不同的風貌。從第六名開始，Analog Devices、BEI Sensor、Delphi Delco、Denso、Freescale等公司，都是以各種傳感器，特別是車用傳感器聞名于業界。
從上面的概略描述，就可以看得MEMS制程在各種傳感器應用，特別是與加速度、撞擊有關的傳感器上，雖不是聚光燈的焦點，但卻也是一股不容輕忽的勢力。
除了上面所列舉的這些MEMS沙場老將之外，像是ST、Fairchild、Infineon這些半導體公司，近來也積極試圖在MEMS市場上有所作為，而且大家都有志一同地鎖定傳感器應用。
消費性電子成長動力誘人
在投影機、背投電視領域，TI的DLP技術聲勢正如日中天，根據IDC針對投影機所作的調查顯示，DLP在今年應該可以與LCD形成對分天下的局面，尤其是在家用投影機這類消費性機種上，DLP的小巧優勢是LCD投影技術在本質上就難以取勝的一點。同樣的，在北美流行的大尺寸背投影電視，DLP與LCD的競爭也與投影機市場上所正在發生的現象有著若合符節之處。透過DLP的成功與快速崛起，MEMS制程技術也證明了其走向客廳應用的潛力。
但是TI之于DLP，就像Qualcomm之于CDMA市場一樣，市場上僅有一家主要、甚至可以說是壟斷的供貨商，其它組件制造商要切入并不容易。所幸內建微硬盤的各種可攜式裝置大為風行，給有心切入消費性電子市場的傳感器供貨商帶來一扇新的機會之窗，同時也讓MEMS制程技術在消費市場上找到新的應用產品。例如iPod等內建硬盤的可攜式消費性電子，以及被硬盤制造商視為驅動硬盤產業成長的手機內建微硬盤趨勢。
慣性傳感器或撞擊傳感器這類產品，原本最大宗的應用是在安全氣囊等座艙安全系統。 但由于硬盤機先天上對震動、撞擊等物理沖擊力的耐受程度就不高，因此內建硬盤的可攜式系統產品理所當然地要對這些物理沖擊設計出可靠的保護機制，包含從系統設計上著手，降低硬盤在掉落時所承受的G力，或是從硬盤機的設計著手，讓硬盤機可以在掉落時讓讀寫頭立刻離開磁盤，以避免讀寫頭直接撞擊在磁盤上造成壞軌，都是目前常見的解決方案。
微型硬盤制造商與使用客戶反應如何？
日立環球儲存科技公司行動硬盤事業單位副總經理Larry Swezey表示，就硬盤機制造商的觀點，要把撞擊或加速度感應器這類組件整合進硬盤機，并藉此提升硬盤機在生活情境中的撞擊存活率，并不是技術的問題，而是成本與客戶接受度的考慮。除此之外，車用與行動硬盤這兩個不同市場畢竟有不同的需求，例如行動硬盤對于功耗的需求是比較嚴苛的，感應器如果太耗電，自然會降低硬盤廠商的采用意愿。
不過Larry也認為，在系統設計上內建感應器，而非由硬盤廠商來進行整合，也是客戶可能的做法之一，因此整體來說，撞擊保護系統的建立，應該是提升硬盤存活率所必須要走的下一步。
Larry Swezey所提到的在系統設計中增加感應器的做法，目前已經可以確定在蘋果計算機的PowerBook系列筆記型計算機中找到案例，未來或許可以看到更多不同筆記型計算機制造商類似的設計。
同為微硬盤主要供貨商之一的Seagate，則是從去年宣布進軍微型硬盤市場以來，就一直很積極地在提升硬盤的撞擊存活率上進行研發，包含系統正常運動狀態下如何對讀寫臂進行補償以保持讀寫頭與磁盤固定的相對位置，以及在系統掉落時自動將讀寫頭「停泊」到安全的位置，都已經有其專利技術應用在其所推出的產品上。而在這些保護技術中，傳感器無疑都扮演著關鍵角色。
組件供貨商搶進
可能會使用到基于MEMS制程的撞擊或加速度傳感器的系統設計制造商，即便一部份有成本與耗電的考慮而態度略顯保守，但大致上都肯定這類傳感器在提升硬盤存活率上所能做出的貢獻。這對有心想搶食市場大餅的組件供貨商而言，無疑是一計強心針。
例如在加速度感應器市場上居于領先地位的Analog Devices，其iMEMS產品線便有一系列針對低G力應用設計的加速度傳感器，目標市場便是各種消費性電子。同樣的，Freescale也不讓Analog Devices專美于前，在日前宣布推出一款3D低G力加速度感應器，并宣布三星已經將這款組件整合于其系統當中，除了作為自由落體偵測保護功能之外，還讓使用者可以利用傾斜的方式來操作系統。
同樣的，ST在加速度感應器方面，目前也已經有針對消費性產品設計的3D加速度感應組件在市面上流通，而且ST表示，未來將會把這類產品當作旗下MEMS產品線中重點經營的項目。
不過，從Analog Devices、Freescale等組件供貨商所提供的參考報價來看，硬盤制造商對成本的考慮確實不無道理。畢竟硬盤產業目前還能享有比較高毛利的產品線，只剩下1.8英吋以下的微型硬盤，至于2.5吋以上的產品線，價格競爭早已進入白熱化的階段，似乎已經不太有空間再去負擔一個三到五元美金之間的傳感器。
仍待以持續創新跨越普及門坎
各種MEMS組件要真能在消費性電子這塊領域闖出一片新天地，或許還有賴于組件供貨商以更貼近消費性市場需求的心態來開發未來的新產品。畢竟消費性電子是一個對成本敏感度高、而且價格競爭也很激烈的市場，供貨商必須改變以往在汽車、醫療等領域時所習慣的性能導向產品開發策略，改以價格/性能比作為指導原則來思考產品的未來發展。
更重要的一點是，由于MEMS本身就是融合半導體、精密機械、光電等不同領域專業知識而形成的一門制造技術，因此在生產成本上，MEMS組件本來就不能與相對單純的半導體組件站在同一個起跑點上進行比較，要讓MEMS組件更具有價格競爭力，除了透過建立經濟規模的手段來達成之外，還是必須透過架構的創新、甚至材料科學的研究，才是從根本提升價格競爭力的手段。
微機電系統(Micro Electron-Mechanical System, MEMS)，也有人稱之為微系統(Microsystem, MST)，基本上是一種將半導體、機械、材料等不同領域的工程技術整合在單一微小裝置上的制程技術，其應用范圍傳統上包含軍事國防、航天工業、醫療器材、光學組件、汽車電子等領域。舉例來講，以軍事與航天應用為主的陀螺儀、醫療應用上的微質流控制器、汽車應用上的胎壓傳感器、撞擊傳感器、甚至一般消費者天天接觸的打印機噴墨頭、光盤讀寫頭等產品，都是以MEMS制程技術生產的。
而在內建微型硬盤的Apple iPod MP3播放器造成風潮之下，內建微型硬盤的可攜式消費性電子為了提升對硬盤的保護能力，采用慣性傳感器、撞擊傳感器這類組件的需求似乎已經漸漸看出端倪。展望未來，一旦手機內建微硬盤也成為主流，這個趨勢將更加不可擋，畢竟拿在手上的東西，沒有不摔的，而且消費者在心理上也認為這種裝置應該可以承受日常生活中不可避免的摔落、撞擊等情況。如果系統制造商無法確保內建微硬盤的產品在掉落之后仍能正常運作，將難說服消費者掏出荷包。
正因為這個趨勢已經隱隱可以嗅出端倪，熟于使用MEMS制程來生產各種感測組件的IDM大廠，已經開始悄悄布局。
MEMS市場現況
根據Yole Development在2004年七月發表的報告顯示，2003年全球MEMS前30大廠商當中，排名前五的公司分別為HP、TI、Bosch、Epson、Lexmark，其中除了TI以應用在DLP投影機、背投電視的DMD(Digital Mirror Device)以及專注在汽車電子發展的Bosch之外，其它廠商都是知名的打印機廠商。
但如果檢視排行榜第六名到第十名的公司，則MEMS市場又呈現出另一個截然不同的風貌。從第六名開始，Analog Devices、BEI Sensor、Delphi Delco、Denso、Freescale等公司，都是以各種傳感器，特別是車用傳感器聞名于業界。
從上面的概略描述，就可以看得MEMS制程在各種傳感器應用，特別是與加速度、撞擊有關的傳感器上，雖不是聚光燈的焦點，但卻也是一股不容輕忽的勢力。
除了上面所列舉的這些MEMS沙場老將之外，像是ST、Fairchild、Infineon這些半導體公司，近來也積極試圖在MEMS市場上有所作為，而且大家都有志一同地鎖定傳感器應用。
消費性電子成長動力誘人
在投影機、背投電視領域，TI的DLP技術聲勢正如日中天，根據IDC針對投影機所作的調查顯示，DLP在今年應該可以與LCD形成對分天下的局面，尤其是在家用投影機這類消費性機種上，DLP的小巧優勢是LCD投影技術在本質上就難以取勝的一點。同樣的，在北美流行的大尺寸背投影電視，DLP與LCD的競爭也與投影機市場上所正在發生的現象有著若合符節之處。透過DLP的成功與快速崛起，MEMS制程技術也證明了其走向客廳應用的潛力。
但是TI之于DLP，就像Qualcomm之于CDMA市場一樣，市場上僅有一家主要、甚至可以說是壟斷的供貨商，其它組件制造商要切入并不容易。所幸內建微硬盤的各種可攜式裝置大為風行，給有心切入消費性電子市場的傳感器供貨商帶來一扇新的機會之窗，同時也讓MEMS制程技術在消費市場上找到新的應用產品。例如iPod等內建硬盤的可攜式消費性電子，以及被硬盤制造商視為驅動硬盤產業成長的手機內建微硬盤趨勢。
慣性傳感器或撞擊傳感器這類產品，原本最大宗的應用是在安全氣囊等座艙安全系統。 但由于硬盤機先天上對震動、撞擊等物理沖擊力的耐受程度就不高，因此內建硬盤的可攜式系統產品理所當然地要對這些物理沖擊設計出可靠的保護機制，包含從系統設計上著手，降低硬盤在掉落時所承受的G力，或是從硬盤機的設計著手，讓硬盤機可以在掉落時讓讀寫頭立刻離開磁盤，以避免讀寫頭直接撞擊在磁盤上造成壞軌，都是目前常見的解決方案。
微型硬盤制造商與使用客戶反應如何？
日立環球儲存科技公司行動硬盤事業單位副總經理Larry Swezey表示，就硬盤機制造商的觀點，要把撞擊或加速度感應器這類組件整合進硬盤機，并藉此提升硬盤機在生活情境中的撞擊存活率，并不是技術的問題，而是成本與客戶接受度的考慮。除此之外，車用與行動硬盤這兩個不同市場畢竟有不同的需求，例如行動硬盤對于功耗的需求是比較嚴苛的，感應器如果太耗電，自然會降低硬盤廠商的采用意愿。
不過Larry也認為，在系統設計上內建感應器，而非由硬盤廠商來進行整合，也是客戶可能的做法之一，因此整體來說，撞擊保護系統的建立，應該是提升硬盤存活率所必須要走的下一步。
Larry Swezey所提到的在系統設計中增加感應器的做法，目前已經可以確定在蘋果計算機的PowerBook系列筆記型計算機中找到案例，未來或許可以看到更多不同筆記型計算機制造商類似的設計。
同為微硬盤主要供貨商之一的Seagate，則是從去年宣布進軍微型硬盤市場以來，就一直很積極地在提升硬盤的撞擊存活率上進行研發，包含系統正常運動狀態下如何對讀寫臂進行補償以保持讀寫頭與磁盤固定的相對位置，以及在系統掉落時自動將讀寫頭「停泊」到安全的位置，都已經有其專利技術應用在其所推出的產品上。而在這些保護技術中，傳感器無疑都扮演著關鍵角色。
組件供貨商搶進
可能會使用到基于MEMS制程的撞擊或加速度傳感器的系統設計制造商，即便一部份有成本與耗電的考慮而態度略顯保守，但大致上都肯定這類傳感器在提升硬盤存活率上所能做出的貢獻。這對有心想搶食市場大餅的組件供貨商而言，無疑是一計強心針。
例如在加速度感應器市場上居于領先地位的Analog Devices，其iMEMS產品線便有一系列針對低G力應用設計的加速度傳感器，目標市場便是各種消費性電子。同樣的，Freescale也不讓Analog Devices專美于前，在日前宣布推出一款3D低G力加速度感應器，并宣布三星已經將這款組件整合于其系統當中，除了作為自由落體偵測保護功能之外，還讓使用者可以利用傾斜的方式來操作系統。
同樣的，ST在加速度感應器方面，目前也已經有針對消費性產品設計的3D加速度感應組件在市面上流通，而且ST表示，未來將會把這類產品當作旗下MEMS產品線中重點經營的項目。
不過，從Analog Devices、Freescale等組件供貨商所提供的參考報價來看，硬盤制造商對成本的考慮確實不無道理。畢竟硬盤產業目前還能享有比較高毛利的產品線，只剩下1.8英吋以下的微型硬盤，至于2.5吋以上的產品線，價格競爭早已進入白熱化的階段，似乎已經不太有空間再去負擔一個三到五元美金之間的傳感器。
仍待以持續創新跨越普及門坎
各種MEMS組件要真能在消費性電子這塊領域闖出一片新天地，或許還有賴于組件供貨商以更貼近消費性市場需求的心態來開發未來的新產品。畢竟消費性電子是一個對成本敏感度高、而且價格競爭也很激烈的市場，供貨商必須改變以往在汽車、醫療等領域時所習慣的性能導向產品開發策略，改以價格/性能比作為指導原則來思考產品的未來發展。
更重要的一點是，由于MEMS本身就是融合半導體、精密機械、光電等不同領域專業知識而形成的一門制造技術，因此在生產成本上，MEMS組件本來就不能與相對單純的半導體組件站在同一個起跑點上進行比較，要讓MEMS組件更具有價格競爭力，除了透過建立經濟規模的手段來達成之外，還是必須透過架構的創新、甚至材料科學的研究，才是從根本提升價格競爭力的手段。
