– Jag tycker att man bäst kan likna mems-sensorernas tillväxt med vågor. Den första, inte så stora vågen, var mems i fordon. Vi skeppade vår första accelerometer som skulle användas i en krockkudde till Saab 1992, säger Mark Martin, ansvarig för memsutvecklingen på Analog Devices.

Inom fordonsindustrin började memskretsar användas främst i krockkuddar och för att stabilisera styrsystemet för över femton år sedan. Därmed utvecklades tillförlitliga komponenter med hög kvalitet, men volymerna var för små för tillämpningen skulle kunna kallas för succé.

Nästa våg tog fart efter mer än tio år av utvecklingsarbete. Runt år 2005–2006 gick det att pressa in en effektsnål 3-axlig accelerometer i en tillräckligt liten kapsel. Vips kombinerade Nintendo och Apple den kreativitet och innovation som krävdes för att skapa en helt ny marknad för mikromekaniken. Kompakta, billiga kretsar i höga volymer var plötsligt ett faktum.

– Jag tror att den tredje vågen är ett mass-accepterande av mems. Just nu ser vi en bred expansion inom medicinteknik och inom industrin där mems börjar användas i en mängd olika tillämpningar, säger Mark Martin.

Och han får medhåll i sin analys av de övriga fyra paneldeltagarna: Frank Melzer på Bosch Sensortec, Eric Eisenhut på Kionix, Jack Blaha på Applied Materials samt Mike Jamiolkowski på Coventor.

Enligt analysfirman Yole Development kostar det idag mellan 4 och 5 miljoner dollar att utveckla en ny memsprodukt, vilket tar mellan 4 och 10 år. Men panelen är överens om att en förändring börjar skymta och att memsindustrin fram-över kommer att likna halvledarindustrin i större utsträckning.
 
– Introduktionen av nya produktfamiljer kommer att likna den konsumentdrivna halvledarindustrin allt mer. Varje 12 till 18 månader kommer produkter med exempelvis nya gränssitt, mindre och billigare sensorelement eller kanske mer avancerade sensorelement att introduceras, säger Eric Eisenhut.

Han pekar på två vägar för snabbare tillväxt. Den ena är systemintegration, den andra handlar om att förstå tillämpningen.

Systemintegration är ett välkänt utvecklingssteg inom halvledarindustrin. Inom memsindustrin måste man dock få bättre kunskap om vilka byggblock, exempelvis acceleromet-rar, gyron, trycksensorer och ljussensorer, som är vettiga att integrera. Till detta kommer signalbehandling, minnesblock och effekthanteringsfunktioner.

Allt mer kommer att integreras på samma kisel inom memsvärlden, men en monolitisk lösning är i sig inget industrin strävar efter.

– Nej, det är alltid kostnaden som styr. Däremot ser vi allt fler företag som vill ha postprocessade lager på memskretsarna. De vill också gärna stoppa in flera olika memschips i samma kapsel för att utnyttja att de ligger nära varandra. Med fleraxliga gyron och fleraxliga accelerometrar och kanske digital kompensering kan det numera bli många chips i en kapsel, säger Mike Jamiolkowski.

När det gäller att förstå tillämpningarna är det helt andra funderingar som tar upp tiden. Tillverkaren måste exempelvis ha vetskap om produkten ska användas i en Android-, Windows Mobile- eller Symbian-miljö för att den ska kunna utnyttjas fullt ut.

– Det finns massor av bra hårdvara där ute som inte används idag. Det är extremt frustrerande för oss som anser att vi utvecklar fantastiska produkter att hitta dem i produkter där de är underutnyttjade, förklarar Eric Eisenhut.

Ytterligare en bromskloss för memstekniken är att det fram till nu i stort varit en process per produktmodell. Idag finns det säkert över 30 produktgrupper som var och en har sina specifika utmaningar vid tillverkningen. Den modellen är på väg att ändras, menar panelen, även om det är många år kvar till att memsindustrin kommer att ha en foundryverksamhet lik den som idag existerar inom halvledarindustrin.

– Min övertygelse är att det kommer att växa fram en foundrymodell där en tillverkare har några basprocesser som är väldigt strikta och som kan användas för en viss typ av funktion, exempelvis accelerometerkretsar. Kanske någon tillverkare kommer att specialisera sig på rf-kretsar, säger Jack Blaha.

Han menar att någon form av standardprocesser måste fram för att utvecklingstiden ska kunna kortas rejält framöver. Ett första steg är att lära sig att tillverka några produkter utifrån en process.

Någon form av foundrymodell är också en förutsättning för att små fabrikslösa uppstickarföretag med innovativa konstruktionslösningar ska kunna sätta sin prägel på memsindustrin i framtiden. Under de senaste åren har det exempelvis dykt upp ett flertal företag som utvecklar timingkretsar, som resonatorer och oscillatorer, men som inte tillverkar själva. Marknaden inom detta område har ännu inte tagit riktig fart, men så fort volymerna finns där kommer foundrymodellen vara ett lockande koncept.

Frank Melzer på Bosch Sensortec håller till viss del med om detta men han är samtidigt mycket tveksam till hur standardiseringen på processnivå ska gå till.

– Mems är mekanik, vilket medför att komponenterna utsätts för en mängd mekaniska påfrestningar som härrör från olika källor. Det kan verka konstigt men det finns inte många människor i denna industri som är tränade till att hantera detta och det har hittills alltid varit en barriär inom memsindustrin, säger han.

På samma sätt menar paneldeltagarna att det är viktigt att inse att en memslösning är ett helt system, vilket i sin tur gör kapslingen till en ytterst kritisk del.

– Man måste ha kontroll över allt ifrån materialet i kapseln till bondtrådarnas material och längd samt hur detta påverkar den mekaniska strukturen när allt stoppas i en kapsel.

– Idag går dessutom utvecklingen mot allt mindre storlek, så vi kan se fram emot en stor mängd kapslingsinnovationer framöver, konstaterar Mark Martin på Analog Devices.