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关键字：iPhone MEMS 陀螺仪
苹果iPhone、iPad和任天堂Wii游戏机的传感器供应商、欧洲最大半导体公司意法半导体(ST)，是在10多年前介入传感器业务的。当时，针对工厂的投资运营策略，半导体企业一般有两个选择：要么像英特尔、三星那样每年投资数十亿甚至上百亿美元开发新工艺，以生产最先进CPU、存储器产品;要么寻找其他可能利用旧工艺的大宗订单，让工厂多发挥些效益。而面对意大利南部的一座旧工厂，ST的高层想到，或许可以用传感器这个不需要前沿工艺的业务实现更多盈利。
飞机部件嵌入消费电子
1995年的一天，刚加入ST一个月的Benedetto Vigna先生被老板问及是否对MEMS传感器感兴趣?“是的。” Vigna说，“不过，什么是MEMS?”对此，他的老板也只能拼出“Micro Electro Mechanical Systems(微电子机械系统)”几个字，并告诉他这个产品能够利用微米级的旧工艺，而不是纳米级的先进工艺。
于是高能物理学出身的Vigna自学起相关技术。一年后，鉴于欧洲业界对MEMS研究的不足，Vigna去了美国加州大学伯克利分校学习MEMS，并在当地企业做研究。之后他回到ST，领导MEMS项目。
在ST介入之前，MEMS传感器已存在了20多年，主要用于飞机、汽车这类用量较小的市场。或许受ST在消费电子市场成功基因的影响(ST是诺基亚主要的元器件供应商)，2001年，Vigna突然有了一个想法：能否把MEMS带入大宗消费电子市场?不过，要想打开这个市场，他们面临的挑战可不小。当时用于检测飞机飞行姿态的传感器有砖头大小，要卖到3万美元，功耗很高;用于汽车安全气囊检测撞击的传感器，比一部智能手机要厚，而且功能简单，只能检测两个方向的运动。这样的状况与消费电子市场对成本、体积、功耗和性价比的苛刻要求相比，还有巨大差距。
Vigna先从相对简单的三轴加速度传感器入手。消费电子市场的敲门砖是价格。2005年3月，当Vigna第一次与正准备给Wii游戏机游戏杆引入全新交互方式的任天堂负责人会面时，对方开门见山地问他：“这是我们需要的价格，你能提供还是不能?”零部件供应商一般不愿听到这个问题，但这就是消费电子市场的现实。Vigna后来总结说：“在消费电子市场，每当一个重要机会到来之前或每次面对一个重量级客户，价格问题都会被问及。如果拒绝它，你就等于放弃了一个推动大市场的机会。”
由于当时的加速度传感器技术还做不到任天堂要求的价格，只能在技术上另辟蹊径。彼时，3家日本企业占据着全球加速度传感器市场的绝大部分份额，但他们采用的都是传统压电技术，这种技术有3个缺陷，例如，温度变化对传感器的参数影响很大，这意味着，当传感器被放入一部智能手机中，手机开启后，随着温度升高，传感器的测量会不准确;同时，压电技术生产起来很难，这让产品成本居高不下;而且它的制造过程复杂，不适合大宗消费电子市场瞬间起量的快速供应节奏。
于是，ST着手开发一种完全不同的技术。在加速度传感器中，有一个振动结构和一个检测放大信号的模块结构，这两个结构被封装在一起，就成了一颗传感器。ST想到了基于目前全球最大用量的CMOS工艺 (互补金属氧化物半导体工艺)研发改良了Thelma工艺来制造振动部分，它可以从半导体规模经济中受惠，成本低廉，也可以像其他半导体产品那样持续快速缩小体积、降低成本和功耗。同时，ST还开发了一种名为Smeraldo/TSV的过孔封装技术，它让封装手法变得灵活，可以把产品做得更小更薄。
技术革新让ST能够提供一种价格体系完全不同的传感器。2007年，一家参与任天堂竞标项目的日本企业回顾说，他们没有获得本国企业任天堂订单的原因是ST给出了“出人意料的价格”。不过，Vigna说，最根本的原因是专利技术，“技术可以改变竞争格局”。如今，ST已在传感器上积累了600多个专利技术，其中很多是业界独有，而固守老技术的3家日本企业市场份额仅剩下20%。
借助半导体行业的摩尔定律——每18个月，芯片面积下降一半，价格下降一半，加速度传感器已从Wii游戏机时代的3美元降到如今的0.3美元，面积已从35平方毫米(5X7)缩减到4平方毫米(2X2);功耗也从毫安级降到微安级。这不仅支撑起Wii游戏机在全球100亿美元的销售，也被更广泛的电子产品，如iPhone、iPad等采纳。
不过，拿下消费电子市场的多种订单，就要考虑与之相匹配的供应能力。在消费电子市场，一个客户周一拿到样片，周五可能就要求给他供货;一个市场一旦起量，需求可能在瞬间井喷。如果不能保质保量地快速供货，客户就飞了，而一旦失去一个机会，可能就要再等上6到12个月。为了适应这个市场的供应特点，早在 2005年，当业界都还在用6英寸晶圆生产传感器的振动部分时，ST 就做了一个大胆的决定——把晶圆厂从6英寸升级到8英寸，这样，生产芯片的原材料面积扩大了，可以一次产出更多的芯片。同时，ST还决定在公司内部运营整个传感器产业链——自己做研发、设计、制造、封装、测试和应用算法，从而能更准确无误地响应客户快速多变的需求。
而消费电子市场还有一个特点是快速的更新换代步伐。毕竟，在这个市场中，每种产品的热销期都很短暂，一部手机的平均生命周期也只有15个月，你需要不断推陈出新。 2010年ST推出三轴陀螺仪，同年上市的苹果iPhone4就植入了这颗陀螺仪，它让苹果手机成为导航仪，可以玩3D游戏，甚至可以作为建筑行业的水平仪。之后，ST推出压力传感器、地磁传感器(指北功能)和数字硅麦克风。数字硅麦克风比起传统有振动膜的麦克风尺寸更小，不受温度、振动等环境因素影响，因而苹果等智能手机都采用了这种麦克风。这些传感器可以相互搭配组合，给消费电子提供更多神奇功能。ST成为产品最丰富，能够提供功能模块最多的MEMS传感器企业。
在过去5年， ST的传感器业务从2006年的区区3000万美元增长到去年的6.5亿美元，增长了20多倍。去年，全球MEMS传感器业务增长4.2亿美元，ST从中拿到了3亿多美元。在加速度传感器和陀螺仪市场，ST分别占据50%和60%的市场份额。与此同时，10年前开始领导ST传感器业务的Vigna先生，也晋升为ST副总裁。
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