InvenSense: MEMS Start-Up to Market Leader InvenSense ...

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InvenSense: MEMS Start-Up to Market Leader Joe Seeger September 15, 2010 9/20/2010 InvenSense: MEMS Start Up to Market Leader 1 Agenda Introduction & History i i Motion Processing MEMS Startup Challenges InvenSense Solutions Summary & Conclusions 2 BSAC Thrust Session Fall 2010 September 15, 2010

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Microsoft PowerPoint - _04_JS_BSAC_091510c.pptxSeptember 15, 2010 
1
Agenda
Summary & Conclusions
InvenSense Overview
• Consumer ElectronicsMarket
• New generation of motion based interfacesSolution
• NasiriFabrication and MotionProcessing PlatformsTechnology
• Fabless CMOS & MEMS, nearly 100MU shippedManufacturing
• 56 filed and issued with many core IPPatents
3
InvenSense Precursors, 2003
S. Bhave, J. Seeger, X. Jiang, B. Boser, R. Howe, J. Yasaitis, Transducers 2003 S. Nasiri,
Transparent Networks Inc.
MEMS Gyroscope Market, 2003
Historical Perspective
• >10 MEMS gyro companies at various stages, all for automotive
• All single axis, mostly Zaxis at around $15/axis
• Bulky, high current, and costly for consumer products
• >10 MEMS gyro companies at various stages, all for automotive
• All single axis, mostly Zaxis at around $15/axis
• Bulky, high current, and costly for consumer products
Key Market Drivers in 2003 for MEMS Gyro
• Driven by DSC/DVC image quality, all Japanese companies
Si l i Pi $3 5/ i M NEC d F ji
• Driven by DSC/DVC image quality, all Japanese companies
Si l i Pi $3 5/ i M NEC d F ji
Opportunity: Low Cost Consumer Grade MEMS Gyros
• Single axis Piezo gyros ~$3.5/axis; Murata, NEC and Fujitsu
• Key issues:  Performance, Bulky, Fragile and need for external electronics
• Single axis Piezo gyros ~$3.5/axis; Murata, NEC and Fujitsu
• Key issues:  Performance, Bulky, Fragile and need for external electronics
• MEMS gyros were thought as unfeasible to get below $3/axis• MEMS gyros were thought as unfeasible to get below $3/axis
Consumer Grade MEMS Gyro
StateoftheArt Solutions 2004 
(inception) 2006 2008 2009 2010 2011
1st generation X/Y gyro 6x6x1.4mm
2nd generation X/Y Gyro 4x5x1.2mm
X/Z Gyro 4x5x1.2mm
Motion Processing
What is MotionProcessing?
MotionProcessing: “Interface to Digital World”
5 6,7 1-4
• Adoption by thought leaders and acceptance by customers
M l l d i i h
• Need for product differentiation and new features
• Adoption by thought leaders and acceptance by customers
M l l d i i h
Highly Competitive and Feature Driven  
• Must solve a real need to get traction with customers• Must solve a real need to get traction with customers
• Constant and relentless drive to lower prices
• Unpredictable demands and shipment schedules
• Actively encourages multiple suppliers and fierce competition
• Need for complete solutions and thorough customer education 
• Constant and relentless drive to lower prices
• Unpredictable demands and shipment schedules
• Actively encourages multiple suppliers and fierce competition
• Need for complete solutions and thorough customer education 
Very Demanding for Size, Cost and Volume 
Late Adopter of New Technologies • What are the real killer applications?
• Skeptical of consumer behavior and willingness to change
• Market is driven by only a few thought leaders
• Need for delivering total solution and lots of support 
• What are the real killer applications?
• Skeptical of consumer behavior and willingness to change
• Market is driven by only a few thought leaders
• Need for delivering total solution and lots of support 
Late Adopter of New Technologies
10
11
Market Knowledge
MEMS Production
• Highvolume MEMS production experience?
• Address MEMS simulation, IC design specific to MEMS
• MEMS is one component of total system
• Address cost, yield, performance and develop new products
MEMS d i k l d & i l d t i ?
Engineering & MEMS Development
• Need some “unfair” advantage to compete against established companies
• Is it a Feature, Product, or Platform?
Disruptive Technology
Challenges With Low Cost MEMS
Presented by Leading MEMS Company in 2005
13
Fusion Bond Si Wafer 2
Grind and Polish
Structure layer etch (M5)
WaferScale Integration
• CMOS compatible process allows easy porting
• Most suitable for inertial sensors
• Using offtheshelf equipment 
• CMOS compatible process allows easy porting
Bulk Silicon Fabrication 
• Provides wafer level reliable hermetic vacuum seals
• Metallic eutectic bonding , no need for getter
• ~50% die size w/ small seal rings and interconnects, 
• Enables waferlevel integrations with CMOS
• Provides wafer level reliable hermetic vacuum seals
• Metallic eutectic bonding , no need for getter
• ~50% die size w/ small seal rings and interconnects, 
Wafer Level Eutectic Bonding
• Timely feedback for process and quality monitors 
• Lowest cost semiconductor level testing
• Timely feedback for process and quality monitors 
• Easily ported to multiple MEMS or CMOS foundries
• Suitable for Gyro, Accel, Pressure, Resonators, more
• Easily ported to multiple MEMS or CMOS foundries
• Suitable for Gyro, Accel, Pressure, Resonators, more
Portable and  Versatile 
Opportunity in Packaging
Costly pick and Costly ceramic Costly capping assy Costly integrationCostly pick and  place 
Costly ceramic  package
Costly LGA  packaing
Inherent Cost Benefit
18 18
Mixed signal
Nasiri Fabrication
MotionProcessing™ Technology
Motion  Processor
BSAC Thrust Session Fall 2010 September 15, 2010
MEMS & IC layouts are coupled too
21
Mech Design
Development Achievements
• Must have some real competitive edge to succeed
Ai t h l t th i ti l ti (2X t 3X)
• Must have some real competitive edge to succeed
Ai t h l t th i ti l ti (2X t 3X)
Go for Breakthrough Solutions
• Aim at much lower cost than existing solutions (2X to 3X)• Aim at much lower cost than existing solutions (2X to 3X)
• Develop proprietary process fabrication IP that can scale 
• Consider 2nd source foundries early on
• Develop proprietary process fabrication IP that can scale 
• Consider 2nd source foundries early on
Develop Multiple Foundries 
• Stay with standard packages and test equipment
• Invest in your inhouse testing and calibration facilities
• Stay with standard packages and test equipment
• Invest in your inhouse testing and calibration facilities
Design for Low Cost Solution
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In Summary…
• Requires complete solution to help customers with time to market
• Very large and rapidly growing market
• Requires complete solution to help customers with time to market
MEMS Motion Processing Market: High Growth Opportunity
• High performance at low cost with rapid production ramp
• Adoption is dependent on few thought leaders  
• High performance at low cost with rapid production ramp
• Adoption is dependent on few thought leaders  
Challenges with the Consumer Market 
• Has taken nearly 20 years for MEMS gyro to meet consumer market needs
• Had to provide over 20X reduction in price, and size
• Has taken nearly 20 years for MEMS gyro to meet consumer market needs
• Had to provide over 20X reduction in price, and size
High Volume MEMS Commercialization 
• Fabless MEMS is the only way for new start up to offer new MEMS products
• Must follow fabless semiconductor model as closely as possible
• CMOSMEMS  and wafer level packaging and testing is the key 
• Fabless MEMS is the only way for new start up to offer new MEMS products
• Must follow fabless semiconductor model as closely as possible
• CMOSMEMS  and wafer level packaging and testing is the key 
Development of Low Cost and High Volume MEMS Products
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InvenSense Headquarters 1197 Borregas Ave. Sunnyvale, California 94089 408.988.7339 Main 408.988.8104 Fax [email protected] [email protected]
InvenSense Taiwan 1F, 9 Prosperity 1st Road Hsinchu Science Park 30076, Taiwan +886.3.6686999 Main +866.3.6686777 Fax
InvenSense Japan G.K. Nisso Building No. 16, 2F 3-8-8 Shin Yokohama Kohoku-ku, Yokohama 222-0033, Japan +81.045.308.9721 Main +81.045.534.3005 Fax
InvenSense Korea Ltd. #601, Jungle Bldg. 206-17 Nonhyun-Dong, Gangnam-Gu, Seoul 135-833, Korea +82.2.541.2900 Main +82.2.541.2955 Fax
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