MEMS 的全稱(chēng)是微型電子機械系統，利用傳統的半導體工藝和材料，集微傳感器、微執行器、微機械機構、信號處理和控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。具有小體積、低成本、集成化等特點(diǎn)。
MEMS工作原理圖
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MEMS傳感器的應用領(lǐng)域
除了智能手機，MEMS傳感器將會(huì )在 AR/VR、可穿戴等消費電子，智能駕駛、智能工廠(chǎng)、智慧物流、 智能家居、環(huán)境監測、智慧醫療等物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域廣泛應用。
1、可穿戴設備應用
以小米手環(huán)為例，就用到了ADI的MEMS加速度和心率傳感器來(lái)實(shí)現運動(dòng)和心率監測。 Apple Watch內部除了MEMS加速度計、陀螺儀、MEMS麥克風(fēng)，還有使用脈搏傳感器。
2、VR應用
VR設備需要足夠精確測定頭部轉動(dòng)的速度、角度和距離，采用MEMS加速度計、陀螺儀和磁力計來(lái)進(jìn)行測定是重要的解決方案之一，幾乎成為VR設備的標配。Oculus Rift、HTC Vive、PlayStation VR都采用了MEMS加速度計和陀螺儀，未來(lái)VR設備也可能會(huì )使用MEMS眼球追蹤技術(shù)。
3、無(wú)人機應用
無(wú)人機飛行姿態(tài)控制技術(shù)上，MEMS傳感器又有了施展的空間。結合加速度計和陀螺儀，可以算出角度變化，并確定位置和飛行姿態(tài)。MEMS傳感器能在各種惡劣條件正常工作，同時(shí)獲得高精度的輸出。MEMS加速度計和陀螺儀在無(wú)人機上的應用可謂是大放異彩。
4、車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用
車(chē)聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重大領(lǐng)域，智能汽車(chē)是車(chē)聯(lián)網(wǎng)的核心，正處于高速發(fā)展中。在智能汽車(chē)時(shí)代，主動(dòng)安全技術(shù)成為備受關(guān)注的新興領(lǐng)域，需要改進(jìn)現有的主動(dòng)安全系統，比如側翻（rollover）與穩定性控制（ESC），這就需要MEMS加速度傳感器和角速度傳感器來(lái)感測車(chē)身姿態(tài)。
語(yǔ)音將成為人與智能汽車(chē)的重要交互方式，MEMS麥克風(fēng)將迎來(lái)發(fā)展新機遇。MEMS傳感器在汽車(chē)領(lǐng)域還有很多應用，包括安全氣囊（應用于正面防撞氣囊的高g值加速度計和用于側面氣囊的壓力傳感器）、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機（應用于檢測進(jìn)氣量的進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器和流量傳感器）等。
5、自動(dòng)駕駛應用
自動(dòng)駕駛技術(shù)的興起，進(jìn)一步推動(dòng)了MEMS傳感器進(jìn)入汽車(chē)。雖然GPS接收器可以計算自身位置和速度，但在GPS信號較差的地方（地下車(chē)庫、隧道）和信號受到干擾的時(shí)候，汽車(chē)的導航會(huì )受到影響，這對自動(dòng)駕駛來(lái)說(shuō)是致命的缺陷。利用MEMS陀螺儀和加速度計獲取速度和位置（角速度和角位置），車(chē)輛任何細微的動(dòng)作和傾斜姿態(tài)，都被轉化為數字信號，通過(guò)總線(xiàn)，傳遞給行車(chē)電腦。即便在最快的車(chē)速狀態(tài)下，MEMS的精度和反應速度也能夠適應。得益于硅體微加工、晶片鍵合等技術(shù)的發(fā)展，精度已經(jīng)上升到0.01。
6、工業(yè)應用
MEMS讓傳感器小型化、智能化，MEMS傳感器將在智慧工業(yè)時(shí)代大有可為。MEMS溫度、濕度傳感器可用于環(huán)境條件的檢測，MEMS加速度計可以用來(lái)監測工業(yè)設備的振動(dòng)和旋轉速度。高精度的MEMS加速度計和陀螺儀可以為工業(yè)機器人的導航和轉動(dòng)提供精確的位置信息。
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MEMS產(chǎn)業(yè)鏈
MEMS是多學(xué)科交叉的復雜系統，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈涉及設計、制造、封裝測試、軟件及應用方案環(huán)節。MEMS產(chǎn)業(yè)鏈的上游負責MEMS器件設計、材料和生產(chǎn)設備供應，中游生產(chǎn)制造出MEMS器件、下游使用MEMS器件制造終端電子產(chǎn)品。
MEMS整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈復雜，涉及的廠(chǎng)商眾多；中國的設計、制造、封裝測試廠(chǎng)商都在積極布局MEMS，已形成完整MEMS的產(chǎn)業(yè)鏈。
1、全球MEMS生產(chǎn)廠(chǎng)商
全球前十名 MEMS廠(chǎng)商主要包括博世、意法半導體、惠普、德州儀器、佳能、InvenSense、 Avago和 Qorvo、樓氏電子、松下等等。其中 BOSCH因為其在汽車(chē)電子和消費電子的雙重布局，牢牢占據著(zhù)行業(yè)的第一的位置，其營(yíng)收約占五大公司合計營(yíng)收的三分之一。
大部分 MEMS行業(yè)的主要廠(chǎng)商是以 Fabless為主，例如樓氏、 HP、佳能等。同時(shí)，平行的也有 IDM廠(chǎng)商垂直參與到整條產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節，比如 Bosch、 ST等都建有自己的晶元代工生產(chǎn)線(xiàn)。
2、MEMS代工
MEMS代工主要有兩種類(lèi)型：IDM廠(chǎng)商提供的MEMS代工，獨立的代工廠(chǎng)提供的MEMS代工，其中獨立的代工廠(chǎng)包括集成電路代工廠(chǎng)和純MEMS代工廠(chǎng)。近幾年Fabless模式的MEMS器件制造商發(fā)展迅速，獨立的MEMS代工廠(chǎng)努力尋求標準化的工藝以提升規模經(jīng)濟，減少制造時(shí)間和降低成本，使得獨立的MEMS代工廠(chǎng)快速成長(cháng)，但目前IDM代工仍處于市場(chǎng)領(lǐng)導地位。
目前提供MEMS代工的IDM廠(chǎng)商主要有意法半導體、索尼、德州儀器等；臺積電目前是全球最大的獨立的MEMS代工廠(chǎng)，全球領(lǐng)先的純MEMS代工廠(chǎng)還有Silex Microsystems、Teledyne DALSA、Asia Paci?c Microsystems、X-FAB 、Innovative Micro Technology等,國內的中芯國際、華宏宏利、上海先進(jìn)半導體也有生產(chǎn)MEMS的能力。
3、MEMS封裝測試
目前具備MEMS封裝測試能力的國際廠(chǎng)商主要有日月光、安靠、矽品、力成科技等，國內有華天科技、長(cháng)電科技、晶方科技、中科飛龍等廠(chǎng)商。盡管?chē)鴥鹊腗EMS前端制造還落后于國際大廠(chǎng)，由于國內的封裝技術(shù)起步較早，國內MEMS產(chǎn)業(yè)鏈后端封裝較為完善。
封裝技術(shù)與IC封裝有著(zhù)諸多不同，對企業(yè)的要求很高。眾所周知，MEMS器件價(jià)格下降非常之快，目前部分MEMS器件中封裝成本甚至占到總價(jià)格的40%到60%。如何做到低成本封裝是封測廠(chǎng)商面臨的巨大挑戰。
經(jīng)過(guò)四十多年的發(fā)展，微機電系統（MEMS）已成為世界矚目的重大科技領(lǐng)域之一。它涉及電子、機械、材料、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫學(xué)等多種學(xué)科與技術(shù)，應用前景廣闊。
