mems系統(tǒng)資料

1、MEMS系統(tǒng)資料2017年7月12日第 2 頁(yè)目錄一 簡(jiǎn)介二 技術(shù)條件三 組成部分（一） 傳感（二） 生物（三） 光學(xué)（四） 射頻四 影響五 應(yīng)用領(lǐng)域六 發(fā)展概述七 發(fā)展歷史八 顯著特點(diǎn)（一） 微型化（二） 批量生產(chǎn)（三） 集成化（四） 方便擴(kuò)展（五） 多學(xué)科交叉九 發(fā)展前景十 技術(shù)基礎(chǔ)十一 產(chǎn)品應(yīng)用第 11 頁(yè)微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS, Micro-Electro-Mechanical System），也叫做微電子機(jī)械系統(tǒng)、微系統(tǒng)、微機(jī)械等，指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置。微機(jī)電系統(tǒng)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級(jí)，是一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)。微機(jī)電系統(tǒng)是在微電子技術(shù)（半導(dǎo)體制造技術(shù)）基礎(chǔ)上發(fā)展起

2、來(lái)的，融合了光刻、腐蝕、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密機(jī)械加工等技術(shù)制作的高科技電子機(jī)械器件。微機(jī)電系統(tǒng)是集微傳感器、微執(zhí)行器、微機(jī)械結(jié)構(gòu)、微電源微能源、信號(hào)處理和控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信等于一體的微型器件或系統(tǒng)。MEMS是一項(xiàng)革命性的新技術(shù)，廣泛應(yīng)用于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，是一項(xiàng)關(guān)系到國(guó)家的科技發(fā)展、經(jīng)濟(jì)繁榮和國(guó)防安全的關(guān)鍵技術(shù)。MEMS側(cè)重于超精密機(jī)械加工，涉及微電子、材料、力學(xué)、化學(xué)、機(jī)械學(xué)諸多學(xué)科領(lǐng)域。它的學(xué)科面涵蓋微尺度下的力、電、光、磁、聲、表面等物理、化學(xué)、機(jī)械學(xué)的各分支。常見(jiàn)的產(chǎn)品包括MEMS加速度計(jì)、MEMS麥克風(fēng)、微馬達(dá)、微泵、微振子、MEMS光學(xué)傳感器

3、、MEMS壓力傳感器、MEMS陀螺儀、MEMS濕度傳感器、MEMS氣體傳感器等等以及它們的集成產(chǎn)品。一 簡(jiǎn)介MEMS是微機(jī)電系統(tǒng)的縮寫(xiě)。MEMS主要包括微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器和相應(yīng)的處理電路等幾部分，它是在融合多種微細(xì)加工技術(shù)，并應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)的最新成果的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的高科技前沿學(xué)科。 MEMS技術(shù)的發(fā)展開(kāi)辟了一個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)，采用MEMS技術(shù)制作的微傳感器、微執(zhí)行器、微型構(gòu)件、微機(jī)械光學(xué)器件、真空微電子器件、電力電子器件等在航空、航天、汽車(chē)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控、軍事以及幾乎人們所接觸到的所有領(lǐng)域中都有著十分廣闊的應(yīng)用前景。MEMS技術(shù)正發(fā)展成為一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)，就象近20

4、年來(lái)微電子產(chǎn)業(yè)和計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)給人類(lèi)帶來(lái)的巨大變化一樣，MEMS也正在孕育一場(chǎng)深刻的技術(shù)變革并對(duì)人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生新一輪的影響。目前MEMS市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品為壓力傳感器、加速度計(jì)、微陀螺儀、墨水噴咀和硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)頭等。大多數(shù)工業(yè)觀察家預(yù)測(cè)，未來(lái)5年MEMS器件的銷(xiāo)售額將呈迅速增長(zhǎng)之勢(shì)，年平均增加率約為18%，因此對(duì)對(duì)機(jī)械電子工程、精密機(jī)械及儀器、半導(dǎo)體物理等學(xué)科的發(fā)展提供了極好的機(jī)遇和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。二 技術(shù)條件微機(jī)電系統(tǒng)MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems)是一種全新的必須同時(shí)考慮多種物理場(chǎng)混合作用的研發(fā)領(lǐng)域，相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械，它們的尺寸更小，最大的不超過(guò)一個(gè)厘米，甚至僅僅為

5、幾個(gè)微米，其厚度就更加微小。采用以硅為主的材料，電氣性能優(yōu)良，硅材料的強(qiáng)度、硬度和楊氏模量與鐵相當(dāng)，密度與鋁類(lèi)似，熱傳導(dǎo)率接近鉬和鎢。采用與集成電路（IC）類(lèi)似的生成技術(shù)，可大量利用IC生產(chǎn)中的成熟技術(shù)、工藝，進(jìn)行大批量、低成本生產(chǎn)，使性?xún)r(jià)比相對(duì)于傳統(tǒng)“機(jī)械”制造技術(shù)大幅度提高。 完整的MEMS是由微傳感器、微執(zhí)行器、信號(hào)處理和控制電路、通訊接口和電源等部件組成的一體化的微型器件系統(tǒng)。其目標(biāo)是把信息的獲取、處理和執(zhí)行集成在一起，組成具有多功能的微型系統(tǒng)，集成于大尺寸系統(tǒng)中，從而大幅度地提高系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化和可靠性水平。 沿著系統(tǒng)及產(chǎn)品小型化、智能化、集成化的發(fā)展方向，可以預(yù)見(jiàn)：MEMS會(huì)給

6、人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)另一次技術(shù)革命，它將對(duì)21世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)方式和人類(lèi)生產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，是關(guān)系到國(guó)家科技發(fā)展、國(guó)防安全和經(jīng)濟(jì)繁榮的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。 制造商正在不斷完善手持式裝置，提供體積更小而功能更多的產(chǎn)品。但矛盾之處在于，隨著技術(shù)的改進(jìn)，價(jià)格往往也會(huì)出現(xiàn)飆升，所以這就導(dǎo)致一個(gè)問(wèn)題：制造商不得不面對(duì)相互矛盾的要求在讓產(chǎn)品功能超群的同時(shí)降低其成本。 解決這一難題的方法之一是采用微機(jī)電系統(tǒng)，更流行的說(shuō)法是MEMS，它使得制造商能將一件產(chǎn)品的所有功能集成到單個(gè)芯片上。MEMS對(duì)消費(fèi)電子產(chǎn)品的終極影響不僅包括成本的降低、而且也包括在不犧牲性能的情況下實(shí)現(xiàn)尺寸和重量的減小。事實(shí)上，大多數(shù)消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品所

7、用MEMS元件的性能比已經(jīng)出現(xiàn)的同類(lèi)技術(shù)大有提高。雖然MEMS過(guò)去只限于汽車(chē)、工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用，但據(jù)調(diào)查公司估計(jì)：“MEMS消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品的銷(xiāo)售額將在2005年前達(dá)到15億美元”。手持式設(shè)備制造商正在逐漸意識(shí)到MEMS的價(jià)值以及這種技術(shù)所帶來(lái)的好處大批量、低成本、小尺寸，而且開(kāi)始轉(zhuǎn)向成功的MEMS公司，其所實(shí)現(xiàn)的成本削減幅度之大，將影響整個(gè)消費(fèi)類(lèi)電子世界，而不僅是高端裝置。三 組成部分MEMS主要包括微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器和相應(yīng)的處理電路等幾部分，它是在融合多種微細(xì)加工技術(shù)，并應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)的最新成果的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的高科技前沿學(xué)科。（一）傳感傳感MEMS技術(shù)是指用微電子微機(jī)械加工出

8、來(lái)的、用敏感元件如電容、壓電、壓阻、熱電耦、諧振、隧道電流等來(lái)感受轉(zhuǎn)換電信號(hào)的器件和系統(tǒng)。它包括速度、壓力、濕度、加速度、氣體、磁、光、聲、生物、化學(xué)等各種傳感器，按種類(lèi)分主要有:面陣觸覺(jué)傳感器、諧振力敏感傳感器、微型加速度傳感器、真空微電子傳感器等。傳感器的發(fā)展方向是陣列化、集成化、智能化。由于傳感器是人類(lèi)探索自然界的觸角，是各種自動(dòng)化裝置的神經(jīng)元，且應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，未來(lái)將備受世界各國(guó)的重視。（二）生物生物MEMS技術(shù)是用MEMS技術(shù)制造的化學(xué)/生物微型分析和檢測(cè)芯片或儀器，有一種在襯底上制造出的微型驅(qū)動(dòng)泵、微控制閥、通道網(wǎng)絡(luò)、樣品處理器、混合池、計(jì)量、增擴(kuò)器、反應(yīng)器、分離器以及檢測(cè)器等元器件

9、并集成為多功能芯片?？梢詫?shí)現(xiàn)樣品的進(jìn)樣、稀釋、加試劑、混合、增擴(kuò)、反應(yīng)、分離、檢測(cè)和后處理等分析全過(guò)程。它把傳統(tǒng)的分析實(shí)驗(yàn)室功能微縮在一個(gè)芯片上。生物MEMS系統(tǒng)具有微型化、集成化、智能化、成本低的特點(diǎn)。功能上有獲取信息量大、分析效率高、系統(tǒng)與外部連接少、實(shí)時(shí)通信、連續(xù)檢測(cè)的特點(diǎn)。國(guó)際上生物MEMS的研究已成為熱點(diǎn)，不久將為生物、化學(xué)分析系統(tǒng)帶來(lái)一場(chǎng)重大的革新。（三）光學(xué)MEMS光學(xué)掃描儀隨著信息技術(shù)、光通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，MEMS發(fā)展的又一領(lǐng)域是與光學(xué)相結(jié)合，即綜合微電子、微機(jī)械、光電子技術(shù)等基礎(chǔ)技術(shù)，開(kāi)發(fā)新型光器件，稱(chēng)為微光機(jī)電系統(tǒng)(MOEMS)。它能把各種MEMS結(jié)構(gòu)件與微光學(xué)器件、光波

10、導(dǎo)器件、半導(dǎo)體激光器件、光電檢測(cè)器件等完整地集成在一起。形成一種全新的功能系統(tǒng)。MOEMS具有體積小、成本低、可批量生產(chǎn)、可精確驅(qū)動(dòng)和控制等特點(diǎn)。較成功的應(yīng)用科學(xué)研究主要集中在兩個(gè)方面:一是基于MOEMS的新型顯示、投影設(shè)備，主要研究如何通過(guò)反射面的物理運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行光的空間調(diào)制，典型代表為數(shù)字微鏡陣列芯片和光柵光閥:二是通信系統(tǒng)，主要研究通過(guò)微鏡的物理運(yùn)動(dòng)來(lái)控制光路發(fā)生預(yù)期的改變，較成功的有光開(kāi)關(guān)調(diào)制器、光濾波器及復(fù)用器等光通信器件。MOEMS是綜合性和學(xué)科交叉性很強(qiáng)的高新技術(shù)，開(kāi)展這個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)研究，可以帶動(dòng)大量的新概念的功能器件開(kāi)發(fā)。（四）射頻射頻MEMS技術(shù)傳統(tǒng)上分為固定的和可動(dòng)的兩類(lèi)

11、。固定的MEMS器件包括本體微機(jī)械加工傳輸線、濾波器和耦合器，可動(dòng)的MEMS器件包括開(kāi)關(guān)、調(diào)諧器和可變電容。按技術(shù)層面又分為由微機(jī)械開(kāi)關(guān)、可變電容器和電感諧振器組成的基本器件層面；由移相器、濾波器和VCO等組成的組件層面；由單片接收機(jī)、變波束雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)天線組成的應(yīng)用系統(tǒng)層面。隨著時(shí)間的推移和技術(shù)的逐步發(fā)展，MEMS所包含的內(nèi)容正在不斷增加，并變得更加豐富。世界著名信息技術(shù)期刊IEEE論文集在1998年的MEMS專(zhuān)輯中將MEMS的內(nèi)容歸納為：集成傳感器、微執(zhí)行器和微系統(tǒng)。人們還把微機(jī)械、微結(jié)構(gòu)、靈巧傳感器和智能傳感器歸入MEMS范疇。制作MEMS的技術(shù)包括微電子技術(shù)和微加工技術(shù)兩大部分。微

12、電子技術(shù)的主要內(nèi)容有:氧化層生長(zhǎng)、光刻掩膜制作、光刻選擇摻雜(屏蔽擴(kuò)散、離子注入)、薄膜(層)生長(zhǎng)、連線制作等。微加工技術(shù)的主要內(nèi)容有:硅表面微加工和硅體微加工(各向異性腐蝕、犧牲層)技術(shù)、晶片鍵合技術(shù)、制作高深寬比結(jié)構(gòu)的LIGA技術(shù)等。利用微電子技術(shù)可制造集成電路和許多傳感器。微加工技術(shù)很適合于制作某些壓力傳感器、加速度傳感器、微泵、微閥、微溝槽、微反應(yīng)室、微執(zhí)行器、微機(jī)械等，這就能充分發(fā)揮微電子技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，利用MEMS技術(shù)大批量、低成本地制造高可靠性的微小衛(wèi)星。MEMS技術(shù)是一個(gè)新興技術(shù)領(lǐng)域，主要屬于微米技術(shù)范疇。MEMS技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)歷了10多年時(shí)間，大都基于現(xiàn)有技術(shù)，用由大到小的技術(shù)途

13、徑制作出來(lái)的，發(fā)展了一批新的集成器件，大大提高了器件的功能和效率，已顯示出了巨大的生命力。MEMS技術(shù)的發(fā)展有可能會(huì)像微電子一樣，對(duì)科學(xué)技術(shù)和人類(lèi)生活產(chǎn)生革命性的影響，尤其對(duì)微小衛(wèi)星的發(fā)展影響更加深遠(yuǎn)，必將為大批量生產(chǎn)低成本高可靠性的微小衛(wèi)星打開(kāi)大門(mén)。四 影響MEMS技術(shù)的發(fā)展開(kāi)辟了一個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)，采用MEMS技術(shù)制作的微傳感器、微執(zhí)行器、微型構(gòu)件、微機(jī)械光學(xué)器件、真空微電子器件、電力電子器件等在航空、航天、汽車(chē)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控、軍事以及幾乎人們所接觸到的所有領(lǐng)域中都有著十分廣闊的應(yīng)用前景。MEMS技術(shù)正發(fā)展成為一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)，就象近20年來(lái)微電子產(chǎn)業(yè)和計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)給人類(lèi)帶來(lái)的巨大

14、變化一樣，MEMS也正在孕育一場(chǎng)深刻的技術(shù)變革并對(duì)人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生新一輪的影響。目前MEMS市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品為壓力傳感器、加速度計(jì)、微陀螺儀、墨水噴咀和硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)頭等。大多數(shù)工業(yè)觀察家預(yù)測(cè)，未來(lái)5年MEMS器件的銷(xiāo)售額將呈迅速增長(zhǎng)之勢(shì)，年平均增加率約為18%，因此對(duì)對(duì)機(jī)械電子工程、精密機(jī)械及儀器、半導(dǎo)體物理等學(xué)科的發(fā)展提供了極好的機(jī)遇和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。五 應(yīng)用領(lǐng)域在噴墨打印機(jī)里作為壓電元件在汽車(chē)?yán)镒鳛榧铀僖?guī)來(lái)控制碰撞時(shí)安全氣囊防護(hù)系統(tǒng)的施用在汽車(chē)?yán)镒鳛橥勇輥?lái)測(cè)定汽車(chē)傾斜，控制動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)在輪胎里作為壓力傳感器，在醫(yī)學(xué)上測(cè)量血壓數(shù)字微鏡芯片在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)光交換系統(tǒng)，這是一個(gè)與智能灰塵技術(shù)的融合設(shè)計(jì)微

15、機(jī)電系統(tǒng)最重要的工具是有限元分析。六 發(fā)展概述MEMS是一種全新的必須同時(shí)考慮多種物理場(chǎng)混合作用的研發(fā)領(lǐng)域，相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械，它們的尺寸更小，最大的不超過(guò)一個(gè)厘米，甚至僅僅為幾個(gè)微米，其厚度就更加微小。采用以硅為主的材料，電氣性能優(yōu)良，硅材料的強(qiáng)度、硬度和楊氏模量與鐵相當(dāng)，密度與鋁類(lèi)似，熱傳導(dǎo)率接近鉬和鎢。采用與集成電路（IC）類(lèi)似的生成技術(shù)，可大量利用IC生產(chǎn)中的成熟技術(shù)、工藝 ，進(jìn)行大批量、低成本生產(chǎn)，使性?xún)r(jià)比相對(duì)于傳統(tǒng)“機(jī)械”制造技術(shù)大幅度提高。完整的MEMS是由微傳感器、微執(zhí)行器、信號(hào)處理和控制電路、通訊接口和電源等部件組成的一體化的微型器件系統(tǒng)。其目標(biāo)是把信息的獲取、處理和

16、執(zhí)行集成在一起，組成具有多功能的微型系統(tǒng)，集成于大尺寸系統(tǒng)中，從而大幅度地提高系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化和可靠性水平。沿著系統(tǒng)及產(chǎn)品小型化、智能化、集成化的發(fā)展方向，可以預(yù)見(jiàn)：MEMS會(huì)給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)另一次技術(shù)革命，它將對(duì)21世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)方式和人類(lèi)生產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，是關(guān)系到國(guó)家科技發(fā)展、國(guó)防安全和經(jīng)濟(jì)繁榮的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。制造商正在不斷完善手持式裝置，提供體積更小而功能更多的產(chǎn)品。但矛盾之處在于，隨著技術(shù)的改進(jìn)，價(jià)格往往也會(huì)出現(xiàn)飆升，所以這就導(dǎo)致一個(gè)問(wèn)題：制造商不得不面對(duì)相互矛盾的要求在讓產(chǎn)品功能超群的同時(shí)降低其成本。解決這一難題的方法之一是采用微機(jī)電系統(tǒng)，更流行的說(shuō)法是MEMS，它使得制

17、造商能將一件產(chǎn)品的所有功能集成到單個(gè)芯片上。MEMS對(duì)消費(fèi)電子產(chǎn)品的終極影響不僅包括成本的降低、而且也包括在不犧牲性能的情況下實(shí)現(xiàn)尺寸和重量的減小。事實(shí)上，大多數(shù)消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品所用MEMS元件的性能比已經(jīng)出現(xiàn)的同類(lèi)技術(shù)大有提高。手持式設(shè)備制造商正在逐漸意識(shí)到MEMS的價(jià)值以及這種技術(shù)所帶來(lái)的好處大批量、低成本、小尺寸，而且開(kāi)始轉(zhuǎn)向成功的MEMS公司，其所實(shí)現(xiàn)的成本削減幅度之大，將影響整個(gè)消費(fèi)類(lèi)電子世界，而不僅是高端裝置。 MEMS在整個(gè)20世紀(jì)90年代都由汽車(chē)工業(yè)主導(dǎo)；在過(guò)去幾年中，由于iPhone和Wii的出現(xiàn)，使全世界的工程師都看到運(yùn)動(dòng)傳感器帶來(lái)的創(chuàng)新，使 MEMS在消

18、費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)爆炸式的增長(zhǎng)，成為改變終端產(chǎn)品用戶體驗(yàn)以及實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化的核心要素。國(guó)內(nèi)MEMS芯片（Die）供應(yīng)商主要有：上海微系統(tǒng)所、沈陽(yáng)儀表所、電子部13研究所、北京微電子所等，目前形成生產(chǎn)的主要是MEMS壓力傳感器芯片（Die）。七 發(fā)展歷史MEMS第一輪商業(yè)化浪潮始于20世紀(jì)70年代末80年代初，當(dāng)時(shí)用大型蝕刻硅片結(jié)構(gòu)和背蝕刻膜片制作壓力傳感器。由于薄硅片振動(dòng)膜在壓力下變形，會(huì)影響其表面的壓敏電阻曲線，這種變化可以把壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。后來(lái)的電路則包括電容感應(yīng)移動(dòng)質(zhì)量加速計(jì)，用于觸發(fā)汽車(chē)安全氣囊和定位陀螺儀。第二輪商業(yè)化出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代，主要圍繞著PC和信息技術(shù)的興起。TI公司根據(jù)

19、靜電驅(qū)動(dòng)斜微鏡陣列推出了投影儀，而熱式噴墨打印頭現(xiàn)在仍然大行其道。第三輪商業(yè)化可以說(shuō)出現(xiàn)于世紀(jì)之交，微光學(xué)器件通過(guò)全光開(kāi)關(guān)及相關(guān)器件而成為光纖通訊的補(bǔ)充。盡管該市場(chǎng)現(xiàn)在蕭條，但微光學(xué)器件從長(zhǎng)期看來(lái)將是MEMS一個(gè)增長(zhǎng)強(qiáng)勁的領(lǐng)域。目前MEMS產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)的新趨勢(shì)是產(chǎn)品應(yīng)用的擴(kuò)展，其開(kāi)始向工業(yè)、醫(yī)療、測(cè)試儀器等新領(lǐng)域擴(kuò)張。推動(dòng)第四輪商業(yè)化的其它應(yīng)用包括一些面向射頻無(wú)源元件、在硅片上制作的音頻、生物和神經(jīng)元探針，以及所謂的'片上實(shí)驗(yàn)室'生化藥品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和微型藥品輸送系統(tǒng)的靜態(tài)和移動(dòng)器件。八 顯著特點(diǎn)微機(jī)電系統(tǒng)是微電路和微機(jī)械按功能要求在芯片上的集成，尺寸通常在毫米或微米級(jí)，自八十年代中后

20、期崛起以來(lái)發(fā)展極其迅速，被認(rèn)為是繼微電子之后又一個(gè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和軍事具有重大影響的技術(shù)領(lǐng)域，將成為21世紀(jì)新的國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)和提高軍事能力的重要技術(shù)途徑。 膠囊內(nèi)鏡，可用于消化系統(tǒng)拍照檢查等。 微機(jī)電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：體積小、重量輕、功耗低、耐用性好、價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定等。微機(jī)電系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展是科學(xué)創(chuàng)新思維的結(jié)果，使微觀尺度制造技術(shù)的演進(jìn)與革命。微機(jī)電系統(tǒng)是當(dāng)前交叉學(xué)科的重要研究領(lǐng)域，涉及電子工程、材料工程、機(jī)械工程、信息工程等多項(xiàng)科學(xué)技術(shù)工程，將是未來(lái)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和軍事科研領(lǐng)域的新增長(zhǎng)點(diǎn)。 MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))最初大量用于汽車(chē)安全氣囊，而后以MEMS傳感器的形式被大量應(yīng)用在汽車(chē)的各個(gè)領(lǐng)域，隨著ME

21、MS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以及應(yīng)用終端“輕、薄、短、小”的特點(diǎn)，對(duì)小體積高性能的MEMS產(chǎn)品需求增勢(shì)迅猛，消費(fèi)電子、醫(yī)療等領(lǐng)域也大量出現(xiàn)了MEMS產(chǎn)品的身影。（一） 微型化MEMS器件體積小，重量輕，耗能低，慣性小，諧振頻率高，響應(yīng)時(shí)間短。MEMS系統(tǒng)與一般的機(jī)械系統(tǒng)相比，不僅體積縮小，而且在力學(xué)原理和運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，材料特性、加工、測(cè)量和控制等方面都將發(fā)生變化。在MEMS系統(tǒng)中，所有的幾何變形是如此之小(分子級(jí))，以至于結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變之間的線性關(guān)系(虎克定律)已不存在。MEMS器件中摩擦表面的摩擦力主要是由于表面之間的分子相互作用力引起的，而不是由于載荷壓力引起。MEMS器件以硅為主要材料。硅的強(qiáng)

22、度、硬度和楊氏模量與鐵相當(dāng)。密度類(lèi)似于鋁，熱傳導(dǎo)率接近銅和鎢，因此MEMS器件機(jī)械電氣性能優(yōu)良。（二） 批量生產(chǎn)MEMS采用類(lèi)似集成電路(IC)的生產(chǎn)工藝和加工過(guò)程，用硅微加工工藝在一硅片上可同時(shí)制造成百上千個(gè)微型機(jī)電裝置或完整的MEMS。使MEMS有極高的自動(dòng)化程度，批量生產(chǎn)可大大降低生產(chǎn)成本;而且地球表層硅的含量為2%。幾乎取之不盡，因此MEMS產(chǎn)品在經(jīng)濟(jì)性方面更具競(jìng)爭(zhēng)力。（三） 集成化MEMS可以把不同功能、不同敏感方向或制動(dòng)方向的多個(gè)傳感器或 微機(jī)電系統(tǒng)元件(2張) 執(zhí)行器集成于一體，或形成微傳感器陣列和微執(zhí)行器陣列。甚至把多種功能的器件集成在一起，形成復(fù)雜的微系統(tǒng)。微傳感器、微執(zhí)行器

23、和微電子器件的集成可制造出高可靠性和穩(wěn)定性的微型機(jī)電系統(tǒng)。（四） 方便擴(kuò)展由于MEMS技術(shù)采用模塊設(shè)計(jì)，因此設(shè)備運(yùn)營(yíng)商在增加系統(tǒng)容量時(shí)只需要直接增加器件/系統(tǒng)數(shù)量，而不需要預(yù)先計(jì)算所需要的器件/系統(tǒng)數(shù)，這對(duì)于運(yùn)營(yíng)商是非常方便的。（五）多學(xué)科交叉集中了當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的許多尖端成果。通過(guò)微型化、集成化可以探索新原理、新功能的元件和系統(tǒng)，將開(kāi)辟一個(gè)新技術(shù)領(lǐng)域。九 發(fā)展前景未來(lái)三年，在中國(guó)3C產(chǎn)品、汽車(chē)電子、醫(yī)療電子等產(chǎn)品產(chǎn)量繼續(xù)保持較快增長(zhǎng)的帶動(dòng)下，中國(guó)MEMS傳感器市場(chǎng)規(guī)模有望進(jìn)一步擴(kuò)大。此外，不斷涌現(xiàn)的新產(chǎn)品以及新應(yīng)用也成為這一市場(chǎng)持續(xù)發(fā)展的重要保障。2011-2013年，中國(guó)MEMS傳感器市

24、場(chǎng)將持續(xù)保持兩位數(shù)增長(zhǎng)水平，但從2012年開(kāi)始，隨著金融危機(jī)導(dǎo)致的恢復(fù)性增長(zhǎng)因素的消退，以及市場(chǎng)基數(shù)的增大，中國(guó)MEMS傳感器市場(chǎng)增速將有所回調(diào)。到2013年，中國(guó)MEMS傳感器市場(chǎng)銷(xiāo)售額預(yù)計(jì)將達(dá)214.2億元。 具體在產(chǎn)品上，主力產(chǎn)品加速度、壓力傳感器、噴墨頭等產(chǎn)品技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟和穩(wěn)定，技術(shù)研發(fā)主要體現(xiàn)在性能及指標(biāo)的優(yōu)化。DMD微鏡陣列為更好應(yīng)用于手機(jī)等便攜設(shè)備，其尺寸的進(jìn)一步微縮也成為研發(fā)重點(diǎn)。除傳統(tǒng)產(chǎn)品外，不斷涌現(xiàn)的新產(chǎn)品如地磁傳感器的規(guī)模化應(yīng)用也成為整體MEMS傳感器市場(chǎng)的一大亮點(diǎn)。此外，一些前沿產(chǎn)品如新型MEMS振蕩器、基于MEMS技術(shù)的存儲(chǔ)器、MEMS電池也正處于研發(fā)階

25、段中，并有望在未來(lái)三到五年實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益。另外，在產(chǎn)品形態(tài)上，一些MEMS傳感器產(chǎn)品已經(jīng)從原來(lái)單獨(dú)的芯片向模塊和系統(tǒng)解決方案升級(jí)，以加快產(chǎn)品上市進(jìn)程和應(yīng)用推廣。人們不僅要開(kāi)發(fā)各種制造MEMS的技術(shù)，更重要的是如何將MEMS技術(shù)與航空航天、信息通信、生物化學(xué)、醫(yī)療、自動(dòng)控制、消費(fèi)電子以及兵器等應(yīng)用領(lǐng)域相結(jié)合，制作出符合各領(lǐng)域要求的微傳感器、微執(zhí)行器、微結(jié)構(gòu)等MEMS器件與系統(tǒng)。微機(jī)電系統(tǒng)在生物醫(yī)學(xué)方面的一個(gè)應(yīng)用-膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)在低功耗數(shù)?；旌霞呻娐沸酒鉀Q方案、低功耗SOC系統(tǒng)設(shè)計(jì)、射頻無(wú)線啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、醫(yī)學(xué)圖像處理以及高清數(shù)字視頻的研發(fā)等方面。大方向有三類(lèi)：RF MEMS

26、;射頻，比如relay，switch，可變電容，諧振器BIO-MEMS;生物，比如微全分析系統(tǒng)。POWER MEMS.微能量采集，比如微馬達(dá)。十 技術(shù)基礎(chǔ)MEMS的技術(shù)基礎(chǔ)可以分為以下幾個(gè)方面：（1）設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)；（2）材料與加工技術(shù)（3）封裝與裝配技術(shù)；（4）測(cè)量與測(cè)試技術(shù)；（5）集成與系統(tǒng)技術(shù)等。十一 產(chǎn)品應(yīng)用1 任天堂的Wii 搭載運(yùn)動(dòng)傳感器（Motion sensor）的 Wii 手柄采用了ST的3軸加速度傳感器。 2 World Tour游戲吉他中使用了飛思卡爾公司的MMA7360L三軸加速計(jì) 3 iPhone將使用MEMS陀螺儀，iPhone可以在很多應(yīng)用中使用該技術(shù)，比如保齡球、高爾夫等運(yùn)動(dòng)游戲。 另外，該項(xiàng)技術(shù)還可以將iPhone和桌面PC游戲結(jié)合在一起。任天堂和索尼都已經(jīng)使用該項(xiàng)技術(shù)做為和其它系統(tǒng)相連的游戲控制器，蘋(píng)果也已經(jīng)將iPhone用作Mac筆記本的遙控設(shè)備，因此，我們可能很快就可以看到蘋(píng)果將iPhone用作PC上的游戲控制設(shè)備。 4 奧林巴斯數(shù)碼相機(jī) u1050SW 奧林巴斯新近推出一款數(shù)碼相機(jī)，使用者可通過(guò)敲擊LCD顯示屏或機(jī)身