赵阳发现MEMS集成加速度传感器在消费电子行业中显示出巨大的商机。他决心带领美新半导体公司,在这一领域与其它国际传感器芯片巨头一争高下。类似指挥棒的一根集成电路棒在美新半导体公司董事长赵阳的手中竟然变成了神奇的魔术棒。他反复在空中迅速地挥舞着这根“魔术棒”,奇迹便出现了:空中清晰可辨地闪动着两个红色英文字母——“GOOD LUCK”(祝好运)。他调整了一下按钮,继续来回摇晃,“GOOD LUCK”立刻变成了一张可爱的笑脸;再一按,又变成了“THANK YOU”(谢谢)。只要你愿意,空中显示的内容可以根据输入内容随心所欲地修改,可以是英文、中文、图片,甚至还可电子以是彩色的。
有人可能会对这种名为“闪信”的东西不以为然:认为它只是利用了人们的视觉暂留,耍了点花招罢了。就像看电视一样,将一帧帧静止的画面连续播放,产生的视觉反应则是连续的。不过,真正的高科技隐藏在不惹眼的地方:如何让这些镶嵌在电路棒上的一长排发光二极管能够在不同的位置自动变换点阵的排列组合,恐怕就不是我们想像的那么简单了。这一切都得归功于电路棒顶端那个只有半个小指甲头大小的微型加速度传感器。正是因为这样一个传感器,机械运动(手臂的来回晃动)才被准确地翻译为电信号输出,为我们留下空气中的图像。
如果说计算机是人类大脑的扩展,那么传感器可以说是人类五官的延伸。如今,传感器技术与通信技术、计算机技术已经被看作信息产业的三大支柱之一。传感器按物理量分类,可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成分等传感器。加速度传感器是传感器家族中的一类,实际上是将物体运动中的加速度转化为电信号或其它信号输出的电子元件。美新半导体就是一家专注于开发生产MEMS(Micro Electro-Mechanical System,微电子机械系统)集成加速度传感器的高科技芯片制造公司。
从上世纪80年代起,在世界范围内逐渐兴起了“传感器热”。美国国防部将传感器技术视为20项关键技术之一;日本把传感器技术与计算机、通信、激光半导体、超导并列为6大核心枝术。据市场咨询公司英泰诺咨询(Intechno Consulting)预测,到2008年世界非军用传感器市场将达到506亿美元,年增长率在4.5%到5%之间。
与以往常规加速度传感器芯片不同的是,美新的MEMS加速度传感器不仅可以测量加速度、振动、冲击、运动和重力加速度等,而且在世界上首次将传感器、模拟信号以及数字信号处理三者整合在单块芯片上,可以测量X、Y两个相限的加速度变化。由于运用了MEMS技术,芯片体积也大大缩小。
此外,这种加速度传感器的测量原理也与众不同,它采用热力学原理来测量速度的变化。芯片中的测量媒质是空气,被密封在芯片中。芯片的中间有一个热源,当被检测物体受到外力作用产生运动或者加速度的时候,空气因为惯性的原因,在一瞬间仍然保持静止,热源的移动将改变空气的温度、密度以及压强,通过对空气热力学参数的计算,测量出当前物体的加速度改变。
市场调研公司In-Stat/MDR的报告称,2003年全球惯性传感器(包括加速度传感器与螺旋仪)的总销售额达到12亿美元,销售量为2.5亿只,“其中加速度传感器占这个市场总销售额的绝大部分,”In-Stat/MDR公司的MEMS市场与技术部高级分析师马莱娜(Marlene Bourne)介绍说。据她预测,2008年,惯性传感器的市场规模将达22亿美元,总销量比2003年增加一倍,达5亿只,加速度传感器仍然占主要份额。
今年41岁的赵阳既是这家高科技企业的董事长,也是整个公司产品的绝对技术核心。他本人在美国拥有10项与MEMS产品器件的电路设计、制造工艺有关的专利;并曾师从1998年诺贝尔物理学奖获得者美籍华人崔琦(Daniel Tsui)教授,取得普林斯顿大学(Princeton University)博士学位。不过,这位精明的科学家兼商人看起来似乎更像个贪玩的大孩子,喜欢自由自在地生活和周游世界。他在北京中关村长大,考入北京大学之前,身高1.95米的他被选入八一队的少年篮球队,但最终还是放弃了成为职业篮球队员的机会,选择了上大学。
创办美新半导体公司在赵阳的脑海里酝酿已久。早在美国模拟器件公司(ADI)工作时,身为研发工程师的赵阳因表现突出,得到公司管理层的特许,将工作时间中的25%剥离出来,跟随公司全球销售人员走遍了世界各地。这段耳濡目染的经历对赵阳后来经营美新不无裨益。在赵阳离开ADI公司2年前,ADI同意将公司先进的加速度传感器及芯片制造技术授权给美新,并以技术入股。“这在ADI公司40年的历史上是绝无仅有的,”赵阳颇为骄傲地说。除了ADI,台积电(TSMC)与国际数据集团(IDG)也是美新的风险投资商。
1999年,赵阳终于告别了ADI这家他服务了7年的著名半导体公司。同年10月,在美国和中国的无锡同时创办了美新半导体有限公司。讲到自己当初创业的动机,赵阳津津乐道地说:“我这是为了能够自由支配自己的时间,现在我如愿以偿,可以周游全世界了。”在国外生活了20年,他说话时略带的那种北京味仍然令人倍感亲近。
目前,美新半导体的MEMS集成加速度传感器芯片的月产量是100万只,20多款产品被广泛应用于汽车气囊等安全保护传感器、液晶投影仪、手提电脑硬盘保护器、GPS全球定位系统、手机以及游戏操控装置等。其客户包括IBM、德州仪器(TI)、通用电气、奥托利夫(Autoliv,欧洲著名汽车电子系统供应商),以及几乎所有可以想到的日本著名电子公司。据赵阳透露,2003年美新公司已经实现销售额逾千万美元,明年的产能将达到每月300万只。
在半导体生产上,美新采用的是半外包方式(semi-fabless),台积电在这里扮演着部分代工的角色。首先,由台积电在晶圆上做电路,随后美新运用自己的核心技术完成芯片MEMS部分的深加工,最后送到南通富士通封装厂封装,封装完成后的成品仍将送回美新作测试。依靠台积电在标准CMOS流程上加工的大量半成品芯片,美新半导体成为亚洲唯一具备商业量产的MEMS产品专业公司。“我们只做最核心技术的部分,其余的外包给熟悉相应业务的公司去做,这样才能最大限度地降低成本,并且保证产品的高质量,”赵阳解释道。
赵阳目前的主打市场是消费电子。“我的理想是在消费类电子领域做MEMS的领导者,”他坚定地一边说,一边挥了挥手中的“魔术棒”,空气中立即闪现出“VERY GOOD”(棒极了)的字样。加速度传感器在汽车气囊和机械工业中的应用由来已久,全球领先的传感器行业巨头也已经竞相抢占了这块阵地。但是消费电子产业的兴起使得MEMS集成加速度传感器有了更加广阔的空间。MEMS产品恰恰符合消费电子行业对电子元件提出的低成本、高产量、小尺寸、高质量的要求。目前市场上有50%的投影仪用到了自动梯形矫正功能以实现投影图像的自动垂直调节,MEMS加速度传感器在这里得到了应用,“我们的产品已经占领了90%以上的(拥有自动梯形矫正功能的)投影仪市场,”赵阳透露道,“下一步目标是手机(市场)。”
在德国WTC咨询公司(Wicht Technologie Consulting)两年前发布的全球MEMS调查报告中曾经预测,2005年,MEMS加速度传感器的总销量将达到1.9亿只,其中90%以上的产品被应用于汽车行业。“在未来的若干年中,加速度传感器在手机中的应用会超过汽车,”WTC咨询公司总裁维奇博士(Henning Witcht)说。而来自In-Stat/MDR公司的高级分析师马莱娜耶也不约而同地认为,“尽管加速度传感器在消费电子中的应用才刚刚突显,不过无疑它将会以手机中的应用为代表,创造(加速度传感器的)另一块巨大的市场空间。”
据美国市场调研公司艾萨普莱(iSuppli)的报告称,2003年全球消费电子市场增长了5.7%,销售额达2,305亿美元;2004年,该市场将增长6.8%,达到2,462亿美元。“我希望我们在3年后做到1亿美元的市场,”赵阳说,“当然,我们首先要跟上(消费电子的)增长曲线。”
国际上MEMS加速度传感器的制造巨头包括博世(Bosch)、霍尼韦尔(Honeywell)、ADI、德尔福(Delphi)等等,看重消费电子行业这块诱人蛋糕的自然不止美新一家。国际传感器巨头霍尼韦尔就已经表露了进军消费电子的决心。“我们将开发包括手机、PDA以及(多功能)手表等在内的传感器应用市场,”霍尼韦尔传感与控制部中国销售经理周建波透露说。
然而,美新最直接的竞争对手仍然是老东家ADI,由于技术上的雷同,美新只能更多的依靠在CMOS流程下实现量产、保证优越的产品品质以及更优惠的价格取胜。而以手机制造出名的摩托罗拉公司也已经看到了加速度传感器在手机应用中的前景,同样在争夺这一商机。另外,据马莱娜预测,“正处在起步阶段的三轴加速度传感器(tri-axis accelerometers)会在消费电子行业有着广阔的应用前景,法意半导体公司(STMicroelectronics)将会成为消费电子领域的另一家强有力的竞争者。”
不过,让赵阳感到欣慰的是,目前美新MEMS产品的失效率小于2只/百万(Parts Per Million,简称PPM),而同行业竞争者的通常指标是3,000PPM。“台湾用户厂商要求做到小于2,000PPM,日本消费电子厂商的标准是小于100PPM,而欧美汽车厂商要求小于10PPM,”赵阳介绍说,“在这个行业里,我们在技术、成本、性能、质量上已经是世界上最先进的了,并且在技术上领先竞争对手很多年,”赵阳十分自信。
赵阳在美国马萨诸塞州和中国无锡分设的两家公司有着不同的职能:美国公司负责第一层次的研发和全球销售,而无锡新区占地3.5万平方米的新厂区则负责从生产、采购到新产品研发等所有的活动。“能在中国完成的,我决不会放在美国做,”赵阳说。
中国优惠的土地成本、厂房建设成本、当地政府的积极支持或许是赵阳选择在无锡设厂的原因。“但更重要的是这里的智力成本资源。无锡是中国半导体最早兴起的地方之一,拥有很多经验丰富的技术类工程师。与美国工程师相比,他们更加勤奋、钻研,”赵阳说道。之所以把第一层次的研发仍然放在美国,是因为“中国目前还缺乏诞生原创性高科技的土壤,而用美国当地人作销售,无论在语言和行业的专业性方面目前可能都更适应客户的需要,”赵阳解释。
在赵阳目前的客户名单中,中国本土的厂商还很少。“过去,本土的电子厂商往往不愿意承担风险,去做一些原创性的产品,经常是跟在国外厂商的后面,看市场成熟后再以低价将竞争对手打倒,”赵阳说。不过,最近这种情况开始有所改观。“我们刚刚跟国内的某些大厂商达成了合作意向。”看来,赵阳已经瞄准了国内巨大的市场,正在伺机发动下一轮进攻。