蘋果iPhone、iPad和任天堂Wii游戲機的傳感器供應商、歐洲最大半導體公司意法半導體(ST)，是在10多年前介入傳感器業務的。當時，針對工廠的投資運營策略，半導體企業一般有兩個選擇：要么像英特爾、三星那樣每年投資數十億甚至上百億美元開發新工藝，以生產最先進CPU、存儲器產品;要么尋找其他可能利用舊工藝的大宗訂單，讓工廠多發揮些效益。而面對意大利南部的一座舊工廠，ST的高層想到，或許可以用傳感器這個不需要前沿工藝的業務實現更多盈利。
飛機部件嵌入消費電子
1995年的一天，剛加入ST一個月的Benedetto Vigna先生被老板問及是否對MEMS傳感器感興趣?“是的。” Vigna說，“不過，什么是MEMS?”對此，他的老板也只能拼出“Micro Electro Mechanical Systems(微電子機械系統)”幾個字，并告訴他這個產品能夠利用微米級的舊工藝，而不是納米級的先進工藝。
于是高能物理學出身的Vigna自學起相關技術。一年后，鑒于歐洲業界對MEMS研究的不足，Vigna去了美國加州大學伯克利分校學習MEMS，并在當地企業做研究。之后他回到ST，領導MEMS項目。
在ST介入之前，MEMS傳感器已存在了20多年，主要用于飛機、汽車這類用量較小的市場?；蛟S受ST在消費電子市場成功基因的影響(ST是諾基亞主要的元器件供應商)，2001年，Vigna突然有了一個想法：能否把MEMS帶入大宗消費電子市場?不過，要想打開這個市場，他們面臨的挑戰可不小。當時用于檢測飛機飛行姿態的傳感器有磚頭大小，要賣到3萬美元，功耗很高;用于汽車安全氣囊檢測撞擊的傳感器，比一部智能手機要厚，而且功能簡單，只能檢測兩個方向的運動。這樣的狀況與消費電子市場對成本、體積、功耗和性價比的苛刻要求相比，還有巨大差距。
Vigna先從相對簡單的三軸加速度傳感器入手。消費電子市場的敲門磚是價格。2005年3月，當Vigna第一次與正準備給Wii游戲機游戲桿引入全新交互方式的任天堂負責人會面時，對方開門見山地問他：“這是我們需要的價格，你能提供還是不能?”零部件供應商一般不愿聽到這個問題，但這就是消費電子市場的現實。Vigna后來總結說：“在消費電子市場，每當一個重要機會到來之前或每次面對一個重量級客戶，價格問題都會被問及。如果拒絕它，你就等于放棄了一個推動大市場的機會。”
由于當時的加速度傳感器技術還做不到任天堂要求的價格，只能在技術上另辟蹊徑。彼時，3家日本企業占據著全球加速度傳感器市場的絕大部分份額，但他們采用的都是傳統壓電技術，這種技術有3個缺陷，例如，溫度變化對傳感器的參數影響很大，這意味著，當傳感器被放入一部智能手機中，手機開啟后，隨著溫度升高，傳感器的測量會不準確;同時，壓電技術生產起來很難，這讓產品成本居高不下;而且它的制造過程復雜，不適合大宗消費電子市場瞬間起量的快速供應節奏。
于是，ST著手開發一種完全不同的技術。在加速度傳感器中，有一個振動結構和一個檢測放大信號的模塊結構，這兩個結構被封裝在一起，就成了一顆傳感器。ST想到了基于目前全球最大用量的CMOS工藝 (互補金屬氧化物半導體工藝)研發改良了Thelma工藝來制造振動部分，它可以從半導體規模經濟中受惠，成本低廉，也可以像其他半導體產品那樣持續快速縮小體積、降低成本和功耗。同時，ST還開發了一種名為Smeraldo/TSV的過孔封裝技術，它讓封裝手法變得靈活，可以把產品做得更小更薄。
技術革新讓ST能夠提供一種價格體系完全不同的傳感器。2007年，一家參與任天堂競標項目的日本企業回顧說，他們沒有獲得本國企業任天堂訂單的原因是ST給出了“出人意料的價格”。不過，Vigna說，最根本的原因是專利技術，“技術可以改變競爭格局”。如今，ST已在傳感器上積累了600多個專利技術，其中很多是業界獨有，而固守老技術的3家日本企業市場份額僅剩下20%。
借助半導體行業的摩爾定律——每18個月，芯片面積下降一半，價格下降一半，加速度傳感器已從Wii游戲機時代的3美元降到如今的0.3美元，面積已從35平方毫米(5X7)縮減到4平方毫米(2X2);功耗也從毫安級降到微安級。這不僅支撐起Wii游戲機在全球100億美元的銷售，也被更廣泛的電子產品，如iPhone、iPad等采納。
不過，拿下消費電子市場的多種訂單，就要考慮與之相匹配的供應能力。在消費電子市場，一個客戶周一拿到樣片，周五可能就要求給他供貨;一個市場一旦起量，需求可能在瞬間井噴。如果不能保質保量地快速供貨，客戶就飛了，而一旦失去一個機會，可能就要再等上6到12個月。為了適應這個市場的供應特點，早在 2005年，當業界都還在用6英寸晶圓生產傳感器的振動部分時，ST 就做了一個大膽的決定——把晶圓廠從6英寸升級到8英寸，這樣，生產芯片的原材料面積擴大了，可以一次產出更多的芯片。同時，ST還決定在公司內部運營整個傳感器產業鏈——自己做研發、設計、制造、封裝、測試和應用算法，從而能更準確無誤地響應客戶快速多變的需求。
而消費電子市場還有一個特點是快速的更新換代步伐。畢竟，在這個市場中，每種產品的熱銷期都很短暫，一部手機的平均生命周期也只有15個月，你需要不斷推陳出新。 2010年ST推出三軸陀螺儀，同年上市的蘋果iPhone4就植入了這顆陀螺儀，它讓蘋果手機成為導航儀，可以玩3D游戲，甚至可以作為建筑行業的水平儀。之后，ST推出壓力傳感器、地磁傳感器(指北功能)和數字硅麥克風。數字硅麥克風比起傳統有振動膜的麥克風尺寸更小，不受溫度、振動等環境因素影響，因而蘋果等智能手機都采用了這種麥克風。這些傳感器可以相互搭配組合，給消費電子提供更多神奇功能。ST成為產品最豐富，能夠提供功能模塊最多的MEMS傳感器企業。
在過去5年， ST的傳感器業務從2006年的區區3000萬美元增長到去年的6.5億美元，增長了20多倍。去年，全球MEMS傳感器業務增長4.2億美元，ST從中拿到了3億多美元。在加速度傳感器和陀螺儀市場，ST分別占據50%和60%的市場份額。與此同時，10年前開始領導ST傳感器業務的Vigna先生，也晉升為ST副總裁。
業務快速復制法則
首次訪問中國大陸的Vigna在紙上寫下一個公式： Innovation(創新)= Creativity(創造力)× Resounce(資源)× Execution(執行力)× Focus(聚焦)。這是他在過去10年中總結出的業務復制法則，這個法則讓他把在加速度傳感器業務上得到的經驗快速復制到其他傳感器業務的發展上。
在Vigna剛在ST開展MEMS業務時，領導層給了他很好的支持，但并沒有一次性給他很多資源，這也成了Vigna后來做新項目的一個原則。“如果給你很多人，那可能任何事你都想做，但這相當于什么都沒做。而2001年我們只有12到15人，只能聚焦”。起初，這個10多人的小團隊也同時開展了6個項目——光開關、片上實驗室、加速度傳感器和陀螺儀等。Vigna后來砍掉了其中5個，全部聚焦到加速度傳感器上。 現在，MEMS成長為ST關鍵業務群組后，Vigna在架構上仍然采取小團隊模式，不同團隊朝不同技術方向延伸。每個產品團隊只有10多人，最大規模的情況下曾經達到35人。每個團隊采取創業公司模式，Vigna并行管理這些團隊。Vigna稱保持這種小團隊的模式很重要，“有時我看到團隊的問題就是心太大，不能聚焦”。
僅保持小團隊，有時還無法達到好的聚焦和執行力。當你需要一件事快速運轉起來時，需要公司高層的直接管理。2009年10月，一家重量級客戶(這應該是蘋果公司)需要三軸陀螺儀。第一次接洽時，Vigna說可以在2010年12月前提供。客戶回復：“太晚了，我們需要你在2010年1月之前提供。”這縮減了近1年的時間。于是，Vigna取消了其他一些項目，把資源全部投入到這個項目中，他自己也成為這個項目的經理，加速項目進度。而另一個需要高層介入的典型案例就是ST公司內部運營的設計、制造、封裝、算法等全產業鏈，有效運轉的秘訣也只有一個——由一個高層做出全部決策。
“人們告訴我們，你們無法在一個結構上實現三軸陀螺儀，我們不予理睬，繼續前行;人們告訴我們，三軸加速度傳感器的半導體制造工藝不能非常穩定，我們不予理睬，繼續前行。”Vigna說。他們就是這樣開創了很多市場上唯一的技術。
今年，ST針對汽車市場設計三軸陀螺儀，他們選擇的第一個重點應用是汽車信息娛樂系統中的導航。實際上，汽車中最早的傳感器應用機會來自安全系統，但去年，全球汽車安全用陀螺儀市場只有2000萬片，這是ST一周的產量，因此，考慮到市場占有率，比安全應用市場大得多的汽車導航自然成為公司的第一創新要點。
第二波浪潮
從飛機市場到消費電子市場，在過去5年間，MEMS傳感器經歷了兩波增長高潮，第一波是由Wii游戲機帶來的加速度傳感器需求高潮，它為人機交互增加了一種創新方式。第二波則來自iPhone、iPad等智能手機和平板電腦帶來的陀螺儀應用高潮，它讓智能手機的應用更富想象性。
在Wii游戲機之后，近兩年，傳感器帶來的人機交互創新似乎有些停滯不前了，但Vigna說，“2013年，用戶交互界面的新革命將會發生。”現在ST正與合作伙伴一起研發，確保在此之前完成整個創新方案的設計和大規模量產。“你可以想象，把一個運動傳感器(加速度傳感器和陀螺儀)、觸控屏和硅麥克風三類產品融合在一起的方案，這相當于把運動、觸控和聲音三種人機操控方式結合在一起，將會把我們的體驗提升一個層次”。針對第二波浪潮，Vigna列出了三類完全不同的應用——相機防抖技術、LBS(基于位置的服務)、遠程監測，他認為每個都是市場未來高增長的推手。
關于相機防抖技術，市場上攝像頭的像素不斷提升，今年，諾基亞就在巴塞羅那電信展上展示了4000萬像素拍照手機，而陀螺儀可以實現專業級防抖功能，提高圖像質量。像CPU行業推廣多核概念一樣，ST也推廣雙核陀螺儀產品和概念：其中一個核負責圖像處理，另一個則負責用戶界面、LBS和游戲。
在LBS市場，Vigna說，室內導航和增強實景將是未來的一個爆發點。“你到了一個陌生的地方，傳感器一直在跟蹤測算你的軌跡，你把手機指向一個商店或一個咖啡廳，借助增強實景技術，你看到了關于商家的各種信息，然后開始選擇”。Vigna說，不僅消費電子，一些工業應用上的需求也為此提供巨大空間。例如一個消防員進入火場，他不僅要救火，自身的安全也很重要。傳感器可以跟蹤他的軌跡，了解他的行為狀態。
至于遠程監控，這在健身、醫療和康復領域有無限的想象和發揮空間。例如，帕金森綜合征的患者表現出運動障礙、震顫和肌肉僵直等癥狀，他們的康復訓練就是要通過大量重復簡單的正常動作，進行姿勢矯正、語言交往等。在患者身上攜帶傳感器，可以監控他們的活動姿態，并把姿態在屏幕中重現進行矯正，甚至可以根據正常軌跡用電機帶動他們反復各種康復動作。
“在未來2到5年內，整合了低功耗傳感器、射頻和MCU的微小模塊將會觸發很多需求。” Vigna說。
瑞士Sensimed公司與ST合作，在隱形眼鏡中嵌入了這樣的模塊，可以連續檢測青光眼患者的眼內壓(IOP)，以量身訂制最佳治療方案。這個技術解決了患者定期到眼科門診檢測時無法捕捉到眼壓變化規律的缺陷。同時，ST還與全球一流保健機構Mayo醫療中心(Mayo Clinic)合作開發心血管疾病遠程監測平臺。在患者胸部貼個標簽，這個標簽就能通過無線技術為醫療專業人員提供病患的心率、呼吸速度、身體活動信息和其他測量數據。
“有了傳感器，現在人們的所有軌跡、姿態、行為都可以被跟蹤記錄，可以數字化，可以被處理和分析，并基于處理的結果建立反饋機制。” Vigna說，“我們正處在一個新時代的開始。”