微訪談：Philips Innovation Services業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理Paul Bekkers

據(jù)麥姆斯咨詢(xún)介紹，過(guò)去十年里，MUT（MEMS超聲波換能器）技術(shù)的發(fā)展令市場(chǎng)高度興奮。如今，使用電容特性的CMUT（電容式MEMS超聲波換能器）已經(jīng)成為體壓電模組的卓越替代者，可以使產(chǎn)品更小、集成度更高、成本更低，實(shí)現(xiàn)了從工業(yè)手持式無(wú)損檢測(cè)到醫(yī)學(xué)成像的諸多應(yīng)用。根據(jù)Yole最新發(fā)布的《醫(yī)療、工業(yè)和消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用的超聲波傳感技術(shù)》報(bào)告，成像應(yīng)用為超聲波產(chǎn)品帶來(lái)了巨大市場(chǎng)，并為CMUT的市場(chǎng)滲透提供了機(jī)遇。醫(yī)療、工業(yè)和消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用的超聲波傳感市場(chǎng)總規(guī)模，預(yù)計(jì)將在2023年增長(zhǎng)至約60億美元。

2017~2023年超聲波模組市場(chǎng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)源：《醫(yī)療、工業(yè)和消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用的超聲波傳感技術(shù)》

據(jù)麥姆斯咨詢(xún)報(bào)道，Philips Innovation Services（飛利浦創(chuàng)新服務(wù)公司）是CMUT器件開(kāi)發(fā)和制造主要廠商。該公司花了十多年的時(shí)間開(kāi)發(fā)CMUT技術(shù)，解決了各種技術(shù)挑戰(zhàn)。Yole專(zhuān)注于研究噴墨和生物MEMS傳感器微技術(shù)的高級(jí)技術(shù)與市場(chǎng)分析師Jerome Mouly，最近有幸會(huì)見(jiàn)了飛利浦創(chuàng)新服務(wù)公司業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理Paul Bekkers，請(qǐng)他與我們分享了他的“超聲波”經(jīng)歷。

Jerome Mouly（以下簡(jiǎn)稱(chēng)JM）：請(qǐng)您概述一下飛利浦創(chuàng)新服務(wù)公司及其產(chǎn)品和服務(wù)。

Paul Bekkers（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PB）：在飛利浦創(chuàng)新服務(wù)公司，我們希望能夠幫助客戶(hù)成功地將他們的創(chuàng)新市場(chǎng)化，在這里他們對(duì)客戶(hù)和整個(gè)社會(huì)都很重要。我們的使命很簡(jiǎn)單：加速?gòu)某鮿?chuàng)公司到大型跨國(guó)公司的創(chuàng)新。我們針對(duì)MEMS和微型器件，提供原型設(shè)計(jì)、工藝開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)制造服務(wù)。我們的MEMS代工廠專(zhuān)注于6英寸和8英寸晶圓的中小批量的定制MEMS制造服務(wù)。這座最先進(jìn)的純MEMS代工廠占地2650平方米，位于荷蘭埃因霍溫的高科技園區(qū)。

我們可以靈活地提供硅、SOI、GaAs、玻璃、石英和CMOS晶圓等襯底材料，并且我們符合ISO13485和ISO9001質(zhì)量體系。我們的Micro Devices工廠適用于原型設(shè)計(jì)和批量生產(chǎn)。我們的服務(wù)包括工業(yè)PCBA（Printed Circuit Board Assembly）原型設(shè)計(jì)，高端PCBA組裝，以及互連架構(gòu)和原型設(shè)計(jì)。除了這些服務(wù)，我們還提供一些與Philips Research（飛利浦研究院）共同開(kāi)發(fā)的技術(shù)。CMUT就是其中之一。2017年初，我們開(kāi)始對(duì)CMUT技術(shù)進(jìn)行出樣。從那時(shí)起，我們與客戶(hù)合作的應(yīng)用數(shù)量開(kāi)始快速增長(zhǎng)。

JM：飛利浦創(chuàng)新服務(wù)公司正在開(kāi)發(fā)一種CMUT技術(shù)，所使用的關(guān)鍵工藝和材料有哪些？

PB：我總是喜歡開(kāi)玩笑說(shuō)我們的CMUT技術(shù)只是在硅晶圓上多疊了幾層。我們投入大量精力使我們的工藝變得更簡(jiǎn)單，只使用標(biāo)準(zhǔn)化的材料。利用我們?cè)趹?yīng)力控制（用于膜）和高品質(zhì)介電材料方面的優(yōu)勢(shì)，我們?cè)贑MUT平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)了一個(gè)很重要的特性，即所謂的“collapse mode”。我們簡(jiǎn)練的工藝可實(shí)現(xiàn)高度集成和定制化。例如，我們可以直接在CMOS-ASIC晶圓上進(jìn)行處理，甚至可以制作彎曲或柔性芯片。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，這種結(jié)合高性能、批量生產(chǎn)和集成水平的能力，是獨(dú)一無(wú)二的。這使我們的CMUT技術(shù)對(duì)于各種廣泛的應(yīng)用都非常有吸引力。并且很顯然，它是無(wú)鉛的。

JM：采用MUT技術(shù)的首批產(chǎn)品用了數(shù)年時(shí)間才上市，在傳感器級(jí)和電子集成方面的主要發(fā)展挑戰(zhàn)是什么？

PB：自從Haller和Khuri Yakub首次發(fā)布MUT技術(shù)以來(lái)，有許多障礙需要克服。MUT技術(shù)的公認(rèn)挑戰(zhàn)是漂移、壽命、壓力輸出、聲學(xué)接口和可靠性/再現(xiàn)性。這些也是我們發(fā)展初期所面臨的主要挑戰(zhàn)。此外，我們投入了大量工作，實(shí)現(xiàn)了單晶圓工藝和多功能技術(shù)平臺(tái)。我們換能器的電子集成是非常標(biāo)準(zhǔn)化的：換能器不需要特殊的信號(hào)調(diào)制。我們的主要客戶(hù)在它們的設(shè)置中，可以輕松地連接并運(yùn)行我們的換能器。這種便利性使我們的客戶(hù)能夠制造出針對(duì)其市場(chǎng)優(yōu)化的突破性產(chǎn)品。

JM：飛利浦創(chuàng)新服務(wù)公司如何從眾多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手中脫穎而出？

PB：?jiǎn)尉A工藝是一項(xiàng)獨(dú)一無(wú)二的特性，對(duì)3D成像和高頻應(yīng)用至關(guān)重要。此外，我們的“collapse mode”將CMUT換能器的壓力輸出和靈敏度提升到了極高的水平，這有利于所有應(yīng)用。最后，我們強(qiáng)大的建模專(zhuān)業(yè)技術(shù)，有助于為我們的客戶(hù)優(yōu)化換能器設(shè)計(jì)，以適應(yīng)它們的應(yīng)用和商業(yè)案例。

JM：目前的超聲波模組市場(chǎng)幾乎完全基于體壓電技術(shù)，但得益于新的應(yīng)用和技術(shù)的完備，我們看到未來(lái)五年向MUT技術(shù)轉(zhuǎn)移的明顯趨勢(shì)。您是否認(rèn)為MUT技術(shù)將開(kāi)辟新的市場(chǎng)，或者說(shuō)MUT將成為體壓電技術(shù)的替代技術(shù)？

三種主要超聲波換能器技術(shù)

PB：我們認(rèn)為體壓電換能器技術(shù)和MUT換能器技術(shù)都將擁有各自的一席之地。在MUT技術(shù)市場(chǎng)化的早期，受益最多的應(yīng)用將是競(jìng)爭(zhēng)中的領(lǐng)先者，尤其是需要大批量、低成本制造的產(chǎn)品。通常，這些產(chǎn)品可用于工業(yè)和醫(yī)療監(jiān)測(cè)應(yīng)用，以及家庭護(hù)理。當(dāng)MUT技術(shù)得到廣泛應(yīng)用時(shí)，它將開(kāi)始取代許多小批量的體壓電換能器應(yīng)用，利用可靠的半導(dǎo)體工藝取代手動(dòng)裝配。

JM：隨著諸如Butterfly Network等新產(chǎn)品的到來(lái)，手持式醫(yī)用超聲波探頭似乎是大眾市場(chǎng)上的首批CMUT應(yīng)用。你們的CMUT技術(shù)的目標(biāo)應(yīng)用是什么？

Butterfly iQ超聲波探頭PB：對(duì)于飛利浦，CMUT技術(shù)最初是為醫(yī)學(xué)成像開(kāi)發(fā)的。你可以想象這個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域吸引力很大。除此之外，我們還與領(lǐng)先的廠商針對(duì)市場(chǎng)上的大批量應(yīng)用展開(kāi)合作，例如工業(yè)監(jiān)控和汽車(chē)等。

JM：PMUT是CMUT的直接競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)，這兩種技術(shù)在性能方面有何不同？這些差異是否意味著不同的應(yīng)用？

超聲波傳感產(chǎn)品和技術(shù)路線圖（CMUT和PMUT）PB：對(duì)于PMUT，單晶圓方案幾乎是不可能的。在性能方面，因?yàn)檫@些技術(shù)種類(lèi)繁多，很難進(jìn)行直接比較。

JM：人工智能（AI）在醫(yī)學(xué)成像診斷領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，目前人工智能與超聲成像普及之間的融合度有多大？您對(duì)未來(lái)怎么看？

PB：這個(gè)問(wèn)題最應(yīng)該由我們的CMUT客戶(hù)來(lái)回答。總的來(lái)說(shuō)，我們看到了硬件和軟件真正逐漸融合的趨勢(shì)。您無(wú)需在硬件中解決所有的技術(shù)問(wèn)題；您也無(wú)法通過(guò)軟件或應(yīng)用程序解決所有的技術(shù)問(wèn)題。聰明的數(shù)據(jù)處理或人工智能，可以為傳感器測(cè)量增加很多附加價(jià)值，甚至可以讓每個(gè)人更容易地理解數(shù)據(jù)。我認(rèn)為這將是一個(gè)持續(xù)的挑戰(zhàn)。