MEMS是Micro-Electro-Mechanical System的縮寫(xiě),中文名稱(chēng)是微機電系統。MEMS芯片簡(jiǎn)而言之,就是用半導體技術(shù)在硅片上制造電子機械系統,再形象一點(diǎn)說(shuō)就是做一個(gè)微米納米級的機械系統,這個(gè)機械系統可以把外界的物理、化學(xué)信號轉換成電信號。這類(lèi)芯片做出來(lái)可以干嘛?最常用的是承擔傳感功能。在整個(gè)大的信息系統里有點(diǎn)類(lèi)似于人的感官系統,例如MEMS麥克風(fēng)芯片相當于人的耳朵,可以感知聲音;MEMS揚聲器芯片相當于人的嘴巴,可以發(fā)出聲音;MEMS加速度計、陀螺儀、磁傳感器芯片相當于人的小腦,可以感知方向和速度;MEMS壓力芯片相當于人的皮膚,可以感知壓力;MEMS化學(xué)傳感器相當于人的鼻腔,可以感知味道和溫濕度。沒(méi)有MEMS芯片的人工智能和萬(wàn)物互聯(lián),就相當于沒(méi)有感官器官的人。
MEMS被認為是21世紀最有前途的技術(shù)之一,如果半導體微制造被視為第一次微制造革命,MEMS則是第二次革命。通過(guò)結合硅基微電子技術(shù)和微機械加工技術(shù),MEMS具有革命性的工業(yè)和消費產(chǎn)品的潛力。
在此需要劃重點(diǎn)的是,MEMS是一種制造技術(shù),諸如杠桿、齒輪、活塞、發(fā)動(dòng)機甚至蒸汽機都是由MEMS制造的。事實(shí)上,MEMS這個(gè)詞實(shí)際上有一定誤導,因為許多微機械設備在任何意義上都不是機械的。然而,MEMS又不僅僅是關(guān)于機械部件的微型化或用硅制造東西,它是是一種利用批量制造技術(shù)設計、創(chuàng )建復雜機械設備和系統及其集成電子設備的范例。再具化一點(diǎn)講,集成電路的設計是為了利用硅的電學(xué)特性,而MEMS則利用硅的機械特性,或者說(shuō)利用硅的電學(xué)和機械特性。
那MEMS傳感器又是什么?MEMS傳感器就是把一顆MEMS芯片和一顆專(zhuān)用集成電路芯片(ASIC芯片)封裝在一塊后形成的器件。左圖是一張典型的MEMS麥克風(fēng)內部構造的放大圖,圖內右邊的芯片是MEMS芯片,左邊的芯片是ASIC芯片。右圖是封裝后的MEMS麥克風(fēng)。
MEMS傳感器里最重要的就是MEMS芯片。MEMS芯片可以把外界的物理、化學(xué)信號轉換成電信號,而ASIC是把MEMS芯片產(chǎn)生的電信號進(jìn)一步處理和傳輸到下一級電路。沒(méi)有MEMS芯片,MEMS傳感器就是一個(gè)沒(méi)有靈魂的空殼。