加拿大，想发展MEMS

MEMS 在加拿大有着悠久的历史，可以说是该国半导体领域的一大亮点。但如果该行业想要成为全球领导者，就需要更多的商业化和制造能力。

虽然加拿大距离大规模半导体制造还有很长的路要走，但MEMS是一种简单得多的技术，只需要适度的制造设施。虽然 MEMS 可能不是加拿大半导体行业的前沿，但悠久的历史意味着，成熟的公司已经积累了大量的专业知识，初创公司和大学研究机构也在不断创新。

加拿大无法跟上更广泛的半导体行业的发展，这可以说是该国发展MEMS 能力的原因。

CMC Microsystems 总裁兼首席执行官 Gord Harling 在接受 EE Times 采访时表示：“20 世纪 80 年代和 90 年代，大学实验室无法跟上半导体投资的步伐，因此他们被迫寻找他们能负担得起的新技术。幸运的是，硅光子学和微机电系统并不像其他半导体一样遵循缩小设计规则的趋势。”

阿尔伯塔大学的 nanoFAB 是一个集中式开放式研发设施，专门从事微纳米级制造和表征，其中包括湿法处理通道。（来源：阿尔伯塔大学）

MEMS制造挑战较少

Harling说，这些实验室拥有的大部分半导体设备都非常适合，不需要经常更换。“MEMS 和光子学更多地与智力、巧妙的设计和处理有关，而不是与资本设备有关，”Harling说。“MEMS 的难点在于，该工艺往往针对每种设计进行优化，因此很难获得大批量生产的好处，除非你挑选你的客户。”

MEMS是加拿大半导体计划中被认定为具有战略意义的关键领域之一。最近获得资助的 FABrIC 计划包括承诺创建基准或平台流程，人们可以使用这些流程来创建 MEMS 或光子学设计。Harling 表示，这不是一个完美的解决方案，但足以向投资者或潜在客户展示最小可行产品。他说，一旦产品开始进入批量生产，开发该产品的公司就可以直接与工厂合作，优化其设计和工艺。

通过 FABrIC 计划，CMC Microsystems 正在与加拿大埃德蒙顿的 Applied Nanotools、渥太华的光子制造中心、布罗蒙特的 C2MI 和 Teledyne、3IT、4D 实验室等合作，开发具有流程描述或流程设计套件 (PDK)、设计示例、培训和其他工具的平台流程。

Harling表示，CMC 每年在 MEMS 领域制造 80 或 90 个原型，在光子学领域制造约 180 个原型。“这远远超过其他国家，我们拥有出色的技术基础。”

尽管加拿大在微机电系统领域拥有强大的技术基础和悠久的学术研发历史，但其创新可能并未获得充分的赞誉，因为其技术最终往往被用于国外开发的应用。

温莎大学（该校是微机电系统 MEMS 研究实验室所在地）教授 Sazzadur Chowdhury 表示，加拿大在 MEMS 方面的研究活动大部分都是与美国公司合作进行的。专利通常在美国申请，这意味着很难估计加拿大 MEMS 技术在苹果 iPhone 等商业电子产品中的实际应用量。他指出，根据加拿大统计局的数据，过去二十年来，加拿大电气工程领域的专利数量急剧下降。

加拿大MEMS需要更多投资

进行研发的成本很高，Chowdhury 指出，加拿大最大的 MEMS 公司 Teledyne Technologies 的 MEMS 代工厂位于魁北克省的 Bromont，但它并不是一家加拿大公司。（该公司在艾伯塔省埃德蒙顿的工厂是其于 2019 年 9 月收购加拿大 MEM 先驱 Microlayne 的结果。）

Chowdhury 补充道，加拿大在 MEMS 和半导体方面的投资与美国相比相形见绌。“将 CHIPS 法案的 520 亿美元与加拿大在同一时期的 2.4 亿美元进行比较。这说明了一切！”他补充说，欧盟目前有《欧洲芯片法案》。

Chowdhury表示，加拿大如果要发展包括 MEM 在内的半导体能力，就需要有自己的《CHIP 法案》，MEM 具有广泛的用途，包括电动汽车、卫星、手机、电视和微波炉。

他说，加拿大大学需要更多资金来支持研究，并为其提供必要的设备以及商业化能力。“我们需要拥有自己的商业化生态系统或商业化网络，”Chowdhury说。“商业化网络不存在。他们必须在加拿大开展所有的微电子活动。”

曼尼托巴大学普莱斯工程学院教授道格拉斯·布坎南也表达了同样的看法。他说，大学正在努力想办法让工程师和商人走到一起，但目前加拿大大学进行的大部分研究成果都被加拿大以外的国家采用——其中大部分被美国采用，因为美国就在加拿大隔壁。

他说，专注于 MEMS 对加拿大来说是有意义的，因为加拿大永远无法进行 CMOS 或 DRAM 级制造，因为成本太高了。“我们不会很快在这里生产 DRAM。资本投资高达数百亿美元。”

Buchanan 补充说，MEMS的尺度在微米级，而不是纳米级。“就尺寸而言，两者相差了三个数量级，”他说。“这样做更容易，因此成本也更低。”

需要更多初创企业

布坎南曾在沃森实验室工作了 16 年，与来自世界各地的人共事，包括诺贝尔物理学奖获得者。他说，加拿大大学的研发水平与世界任何地方一样好。“加拿大大学的研究是一流的。但事实是，我们没有足够的人愿意创建一家初创公司并尝试让事情起步，”他说。“这是一种不同的思维方式。”

加拿大确实有一些衍生活动。MEMS Vision 是蒙特利尔麦吉尔大学的衍生公司，总部位于该市，并在埃及设有设计中心，总员工人数超过 50 人，运营时间约为 15 年。

该公司的重点是环境传感器和超声波传感器。MEMS Vision 首席产品经理 Hani Tawfik 在接受 EE Times 采访时表示，该公司设计 MEMS 和集成电路，并将于 2025 年或 2026 年初推出首款此类细颗粒传感器。

他说，该公司已经开发了一系列从零开始开发的 MEMS 工艺。MEMS Vision 最初专注于 IP 开发，并于 2019 年发布了其首款传感器。

MEMS Vision 的产品组合包括湿度和温度传感器，例如其 MVH4000 系列传感器。（来源：MEMS Vision） Tawfik表示，MEMS Vision 将继续与麦吉尔大学和魁北克大学合作，这两所大学为原型设备提供洁净室和制造设备。“与大学的合作非常有帮助。”

他说，这种洁净室生态系统是加拿大 MEMS 行业的优势之一，因为 MEMS 具有高度定制性。“如果你没有洁净室来创新你正在构建的工艺，那么你将很难制造出具有竞争力的设备。”

Tawfik表示，加拿大还拥有大量受过良好教育的人才。“这对加拿大来说是一个很大的优势。”他说，尽管通过加拿大半导体委员会等举措，情况正在得到改善，但该国缺乏的是整个行业的合作。

Tawfik 补充说，加拿大还需要更强大的制造能力，因为像 MEMS Vision 这样的公司经常出国到东南亚进行制造

总体而言，加拿大的 MEMS 需要更多投资才能与世界其他国家竞争。Tawfik表示，如果加拿大想成为北美 MEMS 领导者，就需要利用这些地缘政治变化。“现在有这样的机会，但需要投资。” 审核编辑 黄宇