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針對市場(chǎng)前三大供應商的組合式 MEMS傳感器產(chǎn)品拆解分析顯示，廠(chǎng)商們各自采取不同的路線(xiàn)來(lái)打造自家的競爭性產(chǎn)品。我們所拆解的晶片是三款在2013年推出的九軸慣性傳感器元件(IMU)，包括 Bosch Sensortec 的 BMX055 、意法半導體(ST)的 LSM9DS0 以及 InvenSense 的MPU-9250；這三款產(chǎn)品價(jià)格相近，但采用的技術(shù)卻大不相同。 組合式傳感元件因為具備整合性?xún)?yōu)勢、且其中各項傳感器功能的平均價(jià)格也下降，而成為市場(chǎng)當紅產(chǎn)品；市場(chǎng)研究機構Yole Development估計，組合式傳感器市場(chǎng)規模將由2013年的4.46億美元，在2018年增加至19.7億美元，年成長(cháng)率則由21%提升至66%。 市場(chǎng)對于六軸IMU與六軸電子羅盤(pán)(e-compass)元件組合式傳感器解決方案的接受速度非�？�，我們所拆解研究的九軸傳感器無(wú)疑是更具創(chuàng )新概念的后繼者；組合式傳感器在消費性電子產(chǎn)品中已經(jīng)成為主流，也可見(jiàn)到在汽車(chē)內的應用，而智慧型手機預期仍然是接下來(lái)幾年組合式傳感器市場(chǎng)的主要應用推手。 在 2013年，提供給大量訂購客戶(hù)的部分IMU單價(jià)已低于1美元；我們拆解的九軸傳感器價(jià)格雖然相對較高，不過(guò)一旦大量生產(chǎn)，廠(chǎng)商們也會(huì )面臨價(jià)格壓力。三種元件的電路板占位面積皆不同，從ST的4x4mm (16 mm 2 )，到InvenSense的3x3mm (9 mm 2 )；ST與Bosch采用 LGA封裝，InvenSensey則為QFN封裝。 
來(lái)自三家不同供應商的組合式MEMS傳感器尺寸、內部結構都大不相同 移除了封裝外殼之后則發(fā)現，三款元件的內部結構也大不相同；舉例來(lái)說(shuō)，ST與Bosch的元件都內含5顆裸晶，InvenSense的元件則是只有兩顆裸晶──包括一顆六軸加速度計/陀螺儀，以及一顆三軸磁力計。 每家廠(chǎng)商可用的晶片面積也不相同，ST是19mm2，Bosch是14 mm2，InvenSense僅有8 mm2。而要結合越多裸晶就需要更多的打線(xiàn)(wire bondings)來(lái)連結；ST的IMU元件采用了76條打線(xiàn)，InvenSense的元件則只采用了25條打線(xiàn)。
ST九軸感測器內部解析 ST的組合式傳感器元件在一顆 MEMS單晶片上結合六軸陀螺儀/加速度計，使得此六軸功能的尺寸比先前采用兩顆裸晶的方案縮小了30%以上。該款元件采用玻璃介質(zhì)接合(Glass?Frit?Bonding)；但ST也會(huì )采用金-金熱壓接合(gold-gold thermo-compression)來(lái)密封部分MEMS裸晶，以免除密封框(sealing frame)的采用并縮小晶片面積。 ST的LSM9DS0九軸IMU內部之加速度計/陀螺儀電路 (來(lái)源：System Plus Consulting，December 2013)
Bosch的九軸感測器元件完全是自家出品 Bosch的組合式傳感器是唯一所有功能(包括加速度計、陀螺儀與磁力計)是全部由該廠(chǎng)商自家開(kāi)發(fā)與制造的；該款BMX055九軸MEMS IMU整合了Bosch的第二代地磁感測器(geomagnetic sensor)，在單晶片支援三軸感測，取代前一代三顆獨立晶片的方案。 此外Bosch Sensortec的元件采用鋁鍺薄膜接合(Al-Ge bonding)來(lái)封裝MEMS陀螺儀，并非采用傳統的玻璃介質(zhì)接合技術(shù)。 Bosch Sensortec的BMX055九軸IMU內部之三軸磁力計 (來(lái)源：System Plus Consulting，December 2013)
InvenSense九軸傳感器元件尺寸、成本都縮減 InvenSense最新的九軸IMU整合了新款三軸陀螺儀，采用單一種振動(dòng)結構，取代前一代裝置采用三種不同結構的方法；這種新設計讓三軸陀螺儀功能區域尺寸縮減了40%。該元件也整合了新的三軸磁力計，其功能面積亦較前一代縮減了40%左右。 新設計的另一個(gè)優(yōu)勢，是該公司獨特的Nasiri制程已經(jīng)有所改變。以往InvenSense是以傳統蝕刻技術(shù)在元件上制作空腔(cavities)，讓MEMS結構得以運動(dòng)，這種方法已經(jīng)不再使用、也因此節省了成本。 InvenSense的MPU-9250九軸IMU內部之陀螺儀/加速度計(來(lái)源：System Plus Consulting，December 2013)
成本相近，供應鏈大不同 以上三家MEMS元件供應商擁有非常不同的供應鏈；Bosch與ST主要是靠自家晶圓廠(chǎng)生產(chǎn)，Bosch僅有生產(chǎn)ASIC元件時(shí)會(huì )委托代工廠(chǎng)，而ST則向Honeywell采購磁力計晶片。至于InvenSense則是一家無(wú)晶圓廠(chǎng)公司，委托多個(gè)不同代工夥伴制造、封裝其IMU。 AKM是InvenSense的磁力計晶片供應商，而有多個(gè)晶圓代工廠(chǎng)為InvenSense生產(chǎn)六軸加速度計/陀螺儀感測器與ASIC，而元件的封裝測試則是委托其他專(zhuān)業(yè)封測廠(chǎng)。InvenSense只有負責元件的設計與測試。 而盡管基本上所采用的生產(chǎn)模式大不相同，這三家廠(chǎng)商的九軸IMU成本卻非常相近；雖然InvenSense 所采用的晶片數量明顯比較少，由于其元件生產(chǎn)委托許多不同的代工廠(chǎng)，也會(huì )帶來(lái)一些額外的成本。以下是三款I(lǐng)MU的成本結構。 |
