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传感器向大批量消费类市场和新兴物联网的扩散正在推动MEMS市场的成熟，并开发生态系统来简化其使用和发展应用。同时，它也带来了很多新的技术需求，并改变企业竞争的能力。 虽然物联网也许全都与传感器相关，但它不一定是大多数传统MEMS传感器制造商的美梦。11月5-7日在亚利桑那州斯科茨代尔举行的“MEMS管理者大会(MEMS Executive Congress)”的MEMS产业组（MIG）会议上，IHS总监兼MEMS和传感器高级首席分析师Jérémie Bouchaud表示：“令人惊讶的是，光交叉连接数据中心的光学MEMS成为赢家，即将迎来巨大增长。” 可穿戴市场也将在未来五年看到快速增长，主要是智能手表，将推动运动传感器，健康传感器，传感器集线器和软件的需求 - 但即使在2019年，IHS预计可穿戴市场的传感器也只能在手机/平板电脑市场规模的5％以下。更大的物联网市场在未来十年可能会达到数十亿与其他设备的连接，但传感器的需求将会非常分散并且非常商品化。Bouchaud说，智能家居到2018年可能会用到2000万传感器，但许多其他工业应用可能只会用10万到2-3百万个传感器。 并且该传感器市场的大多数将是非MEMS传感器，一些是成熟的而另一些新开发的，包括光传感器，指纹传感器，脉搏传感器，气体传感器和热传感器，全部都需要不同的和多样的制造技术。根据HIS预测，汽车对于大多数新传感器的需求也将是非MEMS的雷达和摄像头，尽管他们也将增加MEMS如更高性能的陀螺仪，激光雷达和微测辐射热计。预计主要MEMS厂商将越来越多的进入其他类型的这些传感器领域。
图1.增长转向新型的传感器。(来源:IHS) Yole Développement公司CEO Jean Christophe Eloy探讨了物联网的价值将如何发展。虽然新兴的物联网市场最初主要是硬件市场，且硬件的销售在未来五年左右的时间里会健康地上升，但是它会迅速成为以软件和服务为主的市场。在五、六年后硬件销售将趋于平稳，而大部分价值会转移到数据处理和增值服务。信息服务市场将继续飙升，到2024年占4000亿美元物联网市场的75％。
图2.物联网的最初增长主要来自于硬件,但大部分价值最终还是在软件和服务。来源:Yole Développement
台积电企业发展部总监George Liu认为物联网将给电子产业带来巨大变化，无论是新技术，新商业模式还是新的领导人。他当然也认为，连接物体对所需的大批量和低成本将推动传感器在大规模代工厂生产，并推动CMOS制造商将CMOS更多集成用于智能分布式处理。 Liu预计这些变化将意味着一些新公司将会拔得头筹。少数领先的系统制造商得以成功地从PC时代过渡到移动手机时代，或从移动手机时代过渡到智能手机时代，因为两者的关键技术和成功商业模式都已经改变，而芯片制造商也面临彻底改变。“一方面，商业模式从在内部制作一切变成内部什么也不做，”他说，“目前的挑战关注在哪里最高效。” 犹他大学Sorenson探索与创新中心执行主任Chris Wasden同意，“苹果或谷歌在未来范式中占主导地位的几率是零。” 很多其他的事情也将不得不改变以促进物联网。Liu预计器件将需要在接近阈值或者甚至低于阈值电压下工作，用“更薄”的工艺开销，而更多不同功能的集成将重新定义单芯片系统。更小和更低成本的器件将需要新的材料和新的体系结构，新型的异质集成和晶圆级封装，以及一个标准开放平台的生态系统以便于开发。TSMC自己MEMS开发套件已有版图规则，但尚无行为规则，这总是这些机械结构中更具挑战性的问题。“这是我们的下一件大事，”他宣称。“巨大的差距意味着巨大的机遇。”
尽管如此，许多MEMS器件的繁多品种，有些力学的刁钻和低需求量，已经成为大批量代工厂的挑战。无晶圆厂MEMS模型迄今为止仍然收效甚微，在未来十年也不可能看到更多的成功，Yole Dévelopement公司CEO Jean Christophe Eloy反驳指出，MEMS业务约75％被四大IDM厂商主导，他们才能够通过量产推动成本降低并多元化产品线。迄今为止，只有两个无晶圆公司，InvenSense和Knowles跻身MEMS供应商的前30。 其余大多数前30都是有自己晶圆厂的系统制造商，使用自己的MEMS器件来形成自己更高价值系统产品，这很可能继续保持作为一种成功的方法，因为附加值增加的机会越来越多来自于软件，处理器和系统。Eloy指出，“MEMS的价值一直是在系统级”。 GE最近引入一种改进的MEMS RF开关得以显著减小其MRI系统尺寸和成本是一个引人注目的例子，很小的MEMS组件潜在地极大扩展了这种高对比度软组织成像技术的应用。虽然该公司去年将其通用先进传感器部门出售给连接器制造商Amphenol公司，它仍然自己使用特殊合金小批量制造推动其高价值MRI系统的独特RF开关。这些成像器的工作是通过使用极强磁体排列氢核的自旋，通过从天线的超强RF脉冲使它们离轴，然后通过贴近身体的大量低功率局域射频天线测量它们如何弹回对准来进行。“我们现在推出采用MEMS RF开关的新接收链路”，据GE医疗集团全球磁共振的总经理和CTO Tim Nustad报道，“今后，我们可以拥有灵活，轻量的MRI毯。”
到目前为止，MEMS制造商已经通过不断缩小芯片尺寸推动器件成本的降低。但是，这可能会发生变化，因为机械运动结构已快达到它们能够形成所需信号质量的尺寸极限。这打开了新一代使用不同传感结构和不同制造工艺设备的大门。对于惯性传感器，选择包括Qualtre的体声波传感，TRONICS和CEA / Leti的压阻纳米线，甚至包括从加速度计和磁力计中用软件推断类似陀螺的数据。MCube用这种方法的虚拟陀螺仪，目前成功用于一些设计的生产，号称节省80％的电力和50％的传统MEMS陀螺仪成本。 压电传感，通常使用PZT膜，随着计时器件和麦克风开发的生产也引起了人们的关注。Sand9声称其压电MEMS计时器具有更低的噪音和更低的功耗为，现在已开始为英特尔批量生产，而其他将在2015年第一季度出货。它最近还获得了压电麦克风的专利，而新成立公司Vesper（原名Baker-Calling然后是Sonify）也报告了为其主要客户开发压电MEMS麦克风。
整个价值链上开放式开发平台的成熟生态系统正在帮助加快新应用的商业化。在该基础设施上的两个最新进展是连接各种不同传感器到控制器的标准接口，以及基本传感器处理软件的开放库。MIPI联盟汇集了主要的用户和供应商，包括从意法半导体和InvenSense公司，到AMD和英特尔，到博通和高通，到Cadence和Mentor Graphics公司，来达成一种接口规范，使系统设计人员更容易连接和管理来自多个供应商的宽范围传感器，同时最大限度地降低微控制器的功耗。同时，传感器制造商和研究人员正在精选可供开放利用的基准算法，以立于开发新产品。开始会包括飞思卡尔的惯性传感器融合和PNI Sensor的心率监测算法，以及来自Analog Devices，Kionix，NIST，加州大学伯克利分校和卡内基梅隆大学等的贡献。这些材料将在MIG网站上共享。 很多企业也纷纷推出了自己的平台，以减轻客户的开发任务，包括从MEMS代工厂的惯性传感器制造平台到处理器制造商的开发板和套件。最近意法半导体也增加了传感器融合和其他软件模块到期开发平台上。 KegData是公司利用这些平台实现利基问题解决方案开发的一个例子 -使用飞思卡尔压力传感器和开发工具的自动化系统来告诉酒馆业主啤酒桶内还有多少啤酒。目前了解啤酒桶是否空了的唯一途径就是拿起来称重或者摇晃，这成为了高效管理价格昂贵冷藏库存的一个问题。在桶顶部连接处增加一个压力传感器可以通过液体和其上方气体之间的压力差来测量啤酒的高度。传感器然后将信息发送到集线器控制器，然后通过互联网进行通信，使酒馆管理者知道需要多少，或者甚至可以自动直接与分销商下订单。初始的商业模式是免费将系统给予分销商，但是卖给他们的客户其自动库存管理服务，为他们节省四处派司机摇酒桶和预付订单的大量费用。 更广泛地说，MEMS麦克风正积极持续寻找各种新的应用。IHS的Bouchaud指出，每辆汽车将很快会使用12-14个MEMS麦克风单元来监听不同条件下的变化，而家庭安全应用将使用它们从不寻常的声音模式如房子中的人到狗的叫声中检测安全漏洞。新成立的MoboSens报告他们将化学的水质数据转化为音频信号，将其送入手机的麦克风端口以用于提高质量。
持续增长也将来自找到更多的方式替代传统硅机械零部件的新MEMS器件。Eloy指出MEMS自动对焦单元可能最终成为下一个突破性器件，因为它们已经在过去的几个星期中开始出货，并在2015年准备批量出货。MEMS 微话筒也取得进展，并可能很快出现。但是满足消费市场的要求并实现新器件的大批量生产非常有挑战性。“进入市场的唯一方法是新技术，但大批量的消费市场使新器件的进入非常困难，”他说。“市场已经饱和，获胜取决于生产成本，不是每个人都能跟上...。最后一个引人注目的新器件是MEMS麦克风，那都是十年前的器件了。” 但创新的新MEMS技术也继续开发用于利润率较高的工业和生物医学领域的初期应用。一个有趣的平台是芬兰VTT技术研究中心的MEMS光谱仪。VTT的MOEMS及生物MEMS仪器研究小组负责人Anna Rissanen解释说，这个强大的可调干涉仪本质上由具有不同衍射指数的ALD或LPCVD材料带交替制作的两面镜子间的可调空气间隙组成。该结构可以通过不同的电压来调谐以过滤特定的光波段，而单点检测器而不是通常的列阵促成了非常小，低成本的光谱或超光谱照相机。VTT派生的Spectral Engines公司正在商业化用于检测工业应用中水分，烃类和气体的近红外和中红外传感器。其他项目已经开发用于纳米卫星和无人飞机飞过的环境分析传感器，用于监测燃料质量以优化能源使用和防止发动机损坏的传感器，以及可以从皮肤扫描诊断黑素瘤的传感器。
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