微机电系统（MEMS）及其发展趋势（一）

来源：Simon  半导体芯科技

微机电系统或称MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)，是用微加工技术制造的小型化机械电子器件（即设备和结构）。MEMS的物理尺寸从微米级到毫米级不等。

典型的 MEMS 由传感器、信息处理单元、执行器和通讯/接口单元等组成。输入物理信号，通过传感器转换为电信号，经过信号处理(模拟/数字)后，由执行器与外界产生作用。每一个微系统可以采用数字或模拟信号(电、光、磁等物理量) 与其他的微系统进行通信。

过去几十年里，人们开发出大量的微型传感器，包括温度、压力、惯性、化学、磁场、辐射等。而且，这些微型机械传感器所表现出的性能超过了普通尺寸的同类产品。例如，压力传感器的微型机械版，其性能超过了精密制造的常规尺寸压力传感器。MEMS器件不仅性能优异，而且其生产方法利用了集成电路行业的批量制造技术，这使得我们可以在相对较低的成本上，有可能实现出色的器件性能。于是，硅基微传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业界也开发出许多微执行器，包括：用于控制气体和液体流动的微阀；用于重定向或调制光束的光学开关和镜子；用于显示器的独立控制微镜阵列；用于许多不同应用领域的微谐振器；用于开发流体压力的微泵；用于调节机翼上气流的微瓣，以及许多其他装置。尽管这些微执行器非常小，但它们可以引起宏观层面的影响；也就是说，这些微小的执行器可以完成远大于其尺寸的机械性能。例如，研究人员将小型微动器放置在飞机机翼的前缘，并能够仅使用这些微型化设备来操纵飞机。

把微型化的传感器、执行器和结构与IC一起集成到同一硅基上时，MEMS的真正潜力就开始得到发挥。MEMS的电子器件部分采用集成电路工艺（如CMOS工艺等）制造，微机械部件采用 "微加工 "工艺制造，该工艺可选择性地蚀刻硅片的某些部分或添加新的结构层以形成机械和机电装置。

MEMS不仅能与微电子技术融合，而且能与其他技术（如光子学、纳米技术等）融合，这些"异质集成"的技术充满了众多的商业市场机会。

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