微機電系統(tǒng)（MEMS）及其發(fā)展趨勢（一）

來源：Simon? 半導(dǎo)體芯科技

微機電系統(tǒng)或稱MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)，是用微加工技術(shù)制造的小型化機械電子器件（即設(shè)備和結(jié)構(gòu)）。MEMS的物理尺寸從微米級到毫米級不等。

典型的 MEMS?由傳感器、信息處理單元、執(zhí)行器和通訊/接口單元等組成。輸入物理信號，通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過信號處理(模擬/數(shù)字)后，由執(zhí)行器與外界產(chǎn)生作用。每一個微系統(tǒng)可以采用數(shù)字或模擬信號(電、光、磁等物理量)?與其他的微系統(tǒng)進行通信。

過去幾十年里，人們開發(fā)出大量的微型傳感器，包括溫度、壓力、慣性、化學(xué)、磁場、輻射等。而且，這些微型機械傳感器所表現(xiàn)出的性能超過了普通尺寸的同類產(chǎn)品。例如，壓力傳感器的微型機械版，其性能超過了精密制造的常規(guī)尺寸壓力傳感器。MEMS器件不僅性能優(yōu)異，而且其生產(chǎn)方法利用了集成電路行業(yè)的批量制造技術(shù)，這使得我們可以在相對較低的成本上，有可能實現(xiàn)出色的器件性能。于是，硅基微傳感器很快被快速商用化。比如近年大火的AIoT，大量使用MEMS器件。

近年，MEMS業(yè)界也開發(fā)出許多微執(zhí)行器，包括：用于控制氣體和液體流動的微閥；用于重定向或調(diào)制光束的光學(xué)開關(guān)和鏡子；用于顯示器的獨立控制微鏡陣列；用于許多不同應(yīng)用領(lǐng)域的微諧振器；用于開發(fā)流體壓力的微泵；用于調(diào)節(jié)機翼上氣流的微瓣，以及許多其他裝置。盡管這些微執(zhí)行器非常小，但它們可以引起宏觀層面的影響；也就是說，這些微小的執(zhí)行器可以完成遠大于其尺寸的機械性能。例如，研究人員將小型微動器放置在飛機機翼的前緣，并能夠僅使用這些微型化設(shè)備來操縱飛機。

把微型化的傳感器、執(zhí)行器和結(jié)構(gòu)與IC一起集成到同一硅基上時，MEMS的真正潛力就開始得到發(fā)揮。MEMS的電子器件部分采用集成電路工藝（如CMOS工藝等）制造，微機械部件采用 "微加工 "工藝制造，該工藝可選擇性地蝕刻硅片的某些部分或添加新的結(jié)構(gòu)層以形成機械和機電裝置。

MEMS不僅能與微電子技術(shù)融合，而且能與其他技術(shù)（如光子學(xué)、納米技術(shù)等）融合，這些"異質(zhì)集成"的技術(shù)充滿了眾多的商業(yè)市場機會。

關(guān)于我們

《半導(dǎo)體芯科技》（Silicon Semiconductor China, SiSC）是面向中國半導(dǎo)體行業(yè)的專業(yè)媒體，已獲得全球知名雜志《Silicon Semiconductor》的獨家授權(quán)；本刊針對中國半導(dǎo)體市場特點遴選相關(guān)優(yōu)秀文章翻譯，并匯集編輯征稿、國內(nèi)外半導(dǎo)體行業(yè)新聞、深度分析和權(quán)威評論、產(chǎn)品聚焦等多方面內(nèi)容。由雅時國際商訊（ACT International）以簡體中文出版、雙月刊發(fā)行一年6期。每期紙質(zhì)書12,235冊，電子書發(fā)行15,749，內(nèi)容覆蓋半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)、封裝、設(shè)備、材料、測試、MEMS、IC設(shè)計、制造等。每年主辦線上/線下 CHIP China晶芯研討會，搭建業(yè)界技術(shù)的有效交流平臺。獨立運營相關(guān)網(wǎng)站。

審核編輯：符乾江