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2012~2018年車用半導體營收情況

毫無疑問，智能手機需要大量的MEMS 傳感器和功率器件。然而，由於市場日趨飽和，智能手機呈現增長放緩的跡象，那麼，下一個重要增長領域在何處？

產業界的主要分析師一致指向了汽車領域。過去幾年，汽車電子元器件獲得了顯著增長。根據Gartner分析師Jim Hines預測，2016年，汽車電子元器件將從2000年的250美元/輛躍升至350美元/輛，2012年~2018年期間，車用半導體營收的複合年增長率為6.4 %。

據麥姆斯諮詢報導，隨著越來越多的傳感器、功率器件和其它電子元器件進入到汽車系統，汽車電子元器件數量將大幅增長。今年年初，拉斯維加斯的消費電子展（Consumer Electronics Show, CES)上，汽車製造商們展示了多種基於電子元器件的新技術。儘管自動駕駛汽車佔據了消費電子展的很大一部分，但是汽車製造商們也展示了一些已經獲得應用的實用功能，如能檢測駕駛員酒駕或車道偏離的傳感器，以及碰撞預警系統。

汽車製造商和技術供應商正快速結成聯盟。2016年3月，通用汽車（General Motors）收購了一家位於舊金山的初創公司Cruise Automation，Cruise Automation可以為現有車輛提供自動駕駛系統。據麥姆斯諮詢報導，這家成立僅3年、擁​​有40名員工的公司，收購價格高達十億美元。最近，福特創立了一個新的業務部門——福特智能移動（Ford Smart Mobility），新部門位於加州帕洛阿爾托，之所以選址在該處，是因為福特想要引進矽谷的工程人才來發展無人駕駛汽車和車聯網。

上述應用引領電子元器件製造商進入新世界。2016年3月，在比利時布魯塞爾舉辦的化合物半導體國際大會（Compound Semiconductor International Conference, CSIC）上，領先的功率器件廠商和供應商強調，功率器件需要更多創新型先進技術來支撐汽車和其它產品向5G無線即時通訊過渡。

汽車領域已經“消費”了很大一部分的功率器件和MEMS傳感器，預計還將保持健康增長。

汽車領域佔據了整個MEMS和傳感器市場約26%的市場份額。根據市場調研公司Yole Développement（以下簡稱Yole）所給出的數據，預計未來15年，傳統汽車及自動駕駛汽車中所包含的傳感器，將以平均每年16%的速度增長。

根據Yole所給出的數據，2014年，汽車功率器件佔據整個功率器件市場18%的市場份額，市場規模為115億美元。預計2020年汽車功率器件市場的市場規模將達到172億美元，電動汽車和混合動力汽車（EV/HEV)將成為該領域市場增長的主要動力。

此次汽車革命不僅僅是電動機替代內燃機的革新。例如，市場調研公司IHS Technology對特斯拉S型車進行了車載信息娛樂系統和儀表系統的拆解分析，揭示了其與平板電腦或智能手機在內容與設計方面的很多相似之處。

特斯拉也積極的投入先進駕駛輔助系統（ADAS）開發。例如，2015年6月後生產的汽車可以收到軟件更新信息，此次軟件更新可以賦予汽車自動駕駛功能。軟件更新費用為6000美元，有些人稱它為最貴的待售APP。

業內中堅汽車製造商對先進駕駛輔助系統（ADAS）也非常重視，最近，在加利福尼亞州納帕舉辦了一場MEMS產業聚會，一位通用汽車的管理人員在的演講中說道，他感受了其中一家公司的全自動駕駛原型車，帶領他像“小馬快遞小分隊”一樣從美國東海岸駕駛到西海岸。

先進駕駛輔助系統並不是科學幻想，多種形式的無人駕駛已然成為現實。先進駕駛輔助系統將先進傳感器立體攝像機和遠程/短程雷達組合在一起，加上驅動器、控制單元和集成軟件，幫助汽車監控並響應周圍環境。例如，一種用於先進駕駛輔助系統的重要技術——激光雷達（LIDAR），它將“光”和“雷達”組合起來，通過發射激光束探測目標距離。

部分先進駕駛輔助系統解決方案已經投入使用，尤其是偏離車道警示系統、自適應巡航控制、倒車警報和停車輔助系統，其它先進的自動駕駛功能也將在未來幾年逐步實現。除了先進駕駛輔助系統，汽車上基於傳感器的管理系統還可以解決各種各樣的問題，從發動機及傳動系統狀況到通訊、定位服務、疲勞駕駛監測，以及最為重要的駕駛安全。

新興MEMS傳感器

現有傳感器，如壓力傳感器、溫度傳感器、氣體傳感器、慣性傳感器、光學傳感器和超聲波傳感器，將繼續在汽車領域應用，同時仍需要能支持安全或自動駕駛功能的特定類型傳感器。

對如應用材料公司（Applied Materials）這樣的公司而言，所面臨的挑戰在於不僅要為先進駕駛輔助系統應用開發下一代MEMS和傳感器工藝技術，還需要滿足汽車中現有應用不斷增長的發展需求。，包括發動機管理傳感器（滿足嚴苛環境需求）、氣體傳感器（車廂內外氣體檢測，包括發動機與排氣系統內部和周圍環境）和其它類型傳感器。

在車廂內部，汽車公司青睞於提供全新的語音控制功能，這需要信噪比在60~70分貝區間的MEMS麥克風。和其它創新技術一樣，這些需求推動了基於懸臂樑的MEMS麥克風的設計發展，這種MEMS麥克風需要工藝流程上的創新。汽車廠商已經開始應用這些新麥克風，而且至少有一家公司已計劃將基於叉指技術的電容式MEMS麥克風投入生產。

MEMS麥克風技術線路圖

汽車生產流程的需求

功率器件有不同的電壓範圍，電動汽車所需功率器件的電壓範圍介於300V到1200V之間，（例如，火車頭機車需要高電壓功率器件，介於1700V~6500V）。根據Yole預測，低壓到中壓範圍的絕緣柵雙極型晶體管（insulated-gate bipolar transistor, IGBT)功率器件，受電動汽車和混合動力汽車增長驅動，其增速將超過全球半導體市場增速。

構建先進的功率器件需要改進的半導體加工設備。例如，應用材料公司的高增長率磊晶爐的磊晶矽生長，為串聯電阻或導通電阻的精確控制提供均勻、超高純度、低不良率的矽晶片。功率器件的電壓處理需求可以超過1000V，磊晶層最薄可達到5µm，最厚可達到100µm或更甚。應用材料公司的高增長率磊晶爐跟以往相比，生長速度提高了50%，因而獲得了客戶的青睞。

同樣的，為了解決電流電壓和器件散熱需求，應用材料公司的高沉積率PVD(物理氣相沉積)厚鋁反應堆沉積厚度大約為3~6µm+。應用材料公司的高沉積率鋁爐以2.3µm/分的速率進行鋁沉積，並且沒有任何缺陷與裂縫。例如， IGBT器件的特定電氣性能需要獨特的磊晶摻雜工藝。

在汽車領域，更好的先進駕駛輔助系統性能要求將推動對更快（例如，數據和安全系統的即時通訊）、更高效（超快速開關和最小功耗）功率器件的需求增長。同時，為了在性能上超過矽晶片，芯片設計廠商也將繼續挑戰現有半導體製程技術的極限，下一代寬帶隙（GaN和SiC）功率器件的開發任重而道遠。

上述改變將對GaN和SiC器件、磊晶、刻蝕、缺陷和檢測、摻雜處理和退火處理的工藝產生重大影響。