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來(lái)源：半導體行業(yè)觀(guān)察 近年來(lái)，MEMS技術(shù)以其驚人的創(chuàng )新潛力，成為科技領(lǐng)域的一顆耀眼明星。 MEMS全稱(chēng)Micro Electromechanical System，即微機電系統，MEMS產(chǎn)品將具有不同功能的微傳感器、微執行器、微結構、信號處理與控制電路、通訊/接口單元在硅晶圓上制作而成，是微型機械加工工藝和半導體工藝相結合的產(chǎn)品。 簡(jiǎn)單來(lái)講，MEMS是一種結合了機械和電子技術(shù)的微小裝置。 由于MEMS擁有小型化、低功耗、集成化、智能化等特點(diǎn)，被廣泛應用于消費電子、汽車(chē)、工控、醫療等領(lǐng)域，用于感知運動(dòng)、聲音、溫度、壓力等，并且MEMS器件在幾乎所有市場(chǎng)中都得到越來(lái)越多的采用。 MEMS是傳感器乃至整個(gè)半導體產(chǎn)業(yè)重要的技術(shù)分支，目前正處于第三次產(chǎn)業(yè)浪潮的爆發(fā)期，方興未艾。未來(lái)，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、自動(dòng)駕駛等新興技術(shù)的發(fā)展成熟，MEMS新產(chǎn)品、新功能、新應用也將不斷涌現，從而帶動(dòng)MEMS行業(yè)規模持續增長(cháng)。 根據Yole Group近期發(fā)布的MEMS年度報告《Status of the MEMS Industry 2023》顯示，MEMS市場(chǎng)將以5%的年復合增長(cháng)率，從2022年的145億美元增長(cháng)到2028年的200億美元。 
在這個(gè)增長(cháng)過(guò)程中，消費市場(chǎng)仍然是MEMS市場(chǎng)中最大的細分領(lǐng)域。在這一細分市場(chǎng)中，新興的可穿戴應用將抵消最近智能手機需求量的下滑，以4%的年復合增長(cháng)率從76億美元增長(cháng)到94億美元； 汽車(chē)產(chǎn)業(yè)繼續從日益增加的車(chē)內自動(dòng)駕駛功能中獲益，并將保持第二大市場(chǎng)的地位。MEMS滲透率在自動(dòng)駕駛和ADAS功能集成的推動(dòng)下不斷增長(cháng)，有助于緩沖汽車(chē)市場(chǎng)總體上略為平坦或緩慢增長(cháng)的局面。GNSS定位需要用到MEMS慣性傳感器，激光雷達需要用到MEMS微鏡，實(shí)現車(chē)內舒適性需要用到MEMS環(huán)境傳感器，這些需求將幫助市場(chǎng)達到7%的年復合增長(cháng)率，截至2028年市場(chǎng)規�？稍鲋�41億美元； 而工業(yè)和醫療市場(chǎng)在預測期的年復合增長(cháng)率至少為5%。工業(yè)市場(chǎng)由工業(yè)自動(dòng)化和工業(yè)4.0實(shí)施推動(dòng)，工廠(chǎng)中的機器人或AGV等所用的慣性傳感器、振蕩器和壓力傳感器將是這一市場(chǎng)的關(guān)鍵。診斷和監測設備的持續小型化以及可穿戴設備的引入將增加MEMS組件在醫療領(lǐng)域中的需求。 預測期內，電信市場(chǎng)預計呈現28%的最高年復合增長(cháng)率，其中用于開(kāi)關(guān)的光學(xué)MEMS和MEMS振蕩器在滿(mǎn)足數據需求的指數級增長(cháng)上將扮演越來(lái)越重要的角色。 此外，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等應用領(lǐng)域智能化趨勢明顯，隨著(zhù)信息時(shí)代新興領(lǐng)域的崛起，MEMS傳感器的應用范圍也將不斷擴展，發(fā)展潛力巨大。 隨著(zhù)全球對傳感器化和數據驅動(dòng)應用的需求持續增長(cháng)，Yole回顧了過(guò)去20年中，MEMS行業(yè)表現出持續的創(chuàng )新，甚至開(kāi)辟了新的產(chǎn)品視角。多年來(lái)，各種市場(chǎng)驅動(dòng)因素、接連發(fā)生的危機和生態(tài)系統變化塑造了當今價(jià)值超過(guò)140億美元的MEMS產(chǎn)業(yè)。 01 MEMS產(chǎn)業(yè)回顧 1959年，著(zhù)名物理學(xué)家Richard Feynman發(fā)表了題為“There's Plenty of Room at the Bottom”的著(zhù)名演講，首次提出微機械的概念。1987年，加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家借鑒集成電路(IC)工藝，制作出了直徑僅為100μm左右的硅微靜電微電機，與人類(lèi)頭發(fā)絲的粗細相當，這被認為是MEMS時(shí)代到來(lái)的標志。 此后，MEMS技術(shù)進(jìn)入飛速發(fā)展的時(shí)代，各種MEMS產(chǎn)品層出不窮，應用在各種尖端技術(shù)領(lǐng)域。 MEMS傳感器第一輪商業(yè)化浪潮始于20世紀八九十年代，MEMS壓力和慣性傳感器開(kāi)始在汽車(chē)上的應用。2003年，隨著(zhù)更先進(jìn)的安全功能開(kāi)始融入車(chē)輛中，汽車(chē)成為主要推動(dòng)力，例如安全氣囊中使用的加速計、ESP系統的陀螺儀以及早期采用的用于輪胎壓力監測的壓力傳感器是MEMS的首批汽車(chē)應用之一。 如今，受益于汽車(chē)行業(yè)安全規定及信息化、智能化浪潮，MEMS傳感器在汽車(chē)領(lǐng)域得到飛速發(fā)展。據相關(guān)調研數據，目前平均每輛汽車(chē)包含10-30個(gè)MEMS傳感器，而在高檔汽車(chē)中大約會(huì )采用30甚至上百個(gè)MEMS傳感器。 第二輪的浪潮出現源于PC的興起，MEMS技術(shù)在投影儀和噴墨打印頭上大量使用，惠普的MEMS噴墨打印頭和德州儀器用于投影應用的DLP在此時(shí)創(chuàng )造了巨大的需求，在數量和銷(xiāo)售額方面逐漸超過(guò)了汽車(chē)行業(yè)，德州儀器與惠普一起成為早期市場(chǎng)領(lǐng)導者。 之后，智能手機的流行進(jìn)一步推動(dòng)這波浪潮的快速發(fā)展。2007年，iPhone的問(wèn)世以及隨后智能手機的廣泛采用導致了消費領(lǐng)域MEMS需求激增，自動(dòng)屏幕旋轉創(chuàng )造了對加速計的早期需求，而導航輔助、計步和游戲等更先進(jìn)的功能的引入進(jìn)一步推動(dòng)了智能手機對慣性傳感器的需求。MEMS麥克風(fēng)也開(kāi)始應用于智能手機，并最終成為業(yè)內出貨量最大的MEMS設備之一。 據Yole Development統計，單部智能手機的MEMS傳感器總量將從2014年的12顆上升到2021年的20顆。主要包括加速度計、陀螺儀、壓力傳感器、MEMS麥克風(fēng)等傳感器，以及射頻器件。隨著(zhù)智能手機的技術(shù)創(chuàng )新和手機廠(chǎng)商差異化競爭的趨勢，傳感器數量還將繼續增長(cháng)。 目前，MEMS正由于A(yíng)IoT的發(fā)展，開(kāi)啟第三個(gè)發(fā)展浪潮。萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的核心是傳感、互連和計算，隨著(zhù)AIoT落地而涌現出的可穿戴設備、智能家居等新興應用領(lǐng)域也廣泛使用了MEMS 傳感器產(chǎn)品。 近年來(lái)，智能手表、TWS耳機和VR/AR等可穿戴設備的采用不斷增加，也推動(dòng)了MEMS行業(yè)的發(fā)展。第二次消費浪潮以及隨后對慣性MEMS傳感器的需求激增，使意法半導體和博世從TI和HP等早期領(lǐng)導者手中奪取了市場(chǎng)領(lǐng)先地位。 總結來(lái)看，MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程大概可分為三個(gè)階段：1990-2000年的汽車(chē)電子化浪潮，點(diǎn)燃了MEMS傳感器的需求；2000-2010年的消費電子浪潮，推動(dòng)MEMS傳感器呈現多品類(lèi)、多功能一體化的發(fā)展態(tài)勢；2010年至今的物聯(lián)網(wǎng)及人工智能浪潮，帶動(dòng)了MEMS傳感器單品放量、軟硬協(xié)同化發(fā)展。 Yole Intelligence的技術(shù)與市場(chǎng)分析師Pierre Delbos表示：“隨著(zhù)可穿戴技術(shù)日趨成熟，以及越來(lái)越多的終端產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，新涌現的可穿戴設備功能可以緩解智能手機購買(mǎi)量下滑帶來(lái)的影響，尤其是在中國市場(chǎng)�！� 例如像無(wú)線(xiàn)耳機、智能手表，以及AR/VR頭戴設備這樣的產(chǎn)品擁有導航輔助、高度測量、空間音頻甚至睡眠監測等新功能，OEM廠(chǎng)商正在集成更多MEMS組件進(jìn)一步提高性能和增強功能性，這導致了MEMS滲透率的提高。 根據IDC數據，預計到2025年物聯(lián)網(wǎng)總連接數達到102.7億，物聯(lián)網(wǎng)需求帶動(dòng)MEMS市場(chǎng)規模不斷提升。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的MEMS增量市場(chǎng)在110億元，占市場(chǎng)總量約10%，預計2025年提升到20%。 在上述過(guò)程中，中國及全球MEMS產(chǎn)業(yè)幾十年來(lái)風(fēng)云變幻，新舊企業(yè)起起落落，MEMS霸主幾經(jīng)易主，產(chǎn)業(yè)并購無(wú)數。
圖源：Yole Intelligence《Status of the MEMS Industry 2023》 從當前全球MEMS公司ToP 30名單來(lái)看，博世仍然是全球最大的MEMS企業(yè)，并且比2021年強勁增長(cháng)12%，博通仍然位居第二但增長(cháng)乏力，而高通則受益于5G 通信對MEMS射頻濾波器的需求，獲得了21%的高速增長(cháng)，成功進(jìn)入全球前三。意法半導體因為汽車(chē)市場(chǎng)MEMS傳感器的增長(cháng)進(jìn)入ToP4。 中國企業(yè)方面，歌爾微電子仍然是全球MEMS產(chǎn)業(yè)排名最高的中國企業(yè)，今年排名第9，主要受消費電子需求低迷影響導致出貨量下降，同樣是全球MEMS麥克風(fēng)巨頭的樓氏電子也出現營(yíng)收下滑的情況。 總共有6家中國MEMS企業(yè)進(jìn)入全球ToP 30，除了歌爾微電子外，還有瑞聲科技（排名23），賽微電子全資子公司Silex Microsystems（排名26），臺積電（排名27），�？低暎ㄅ琶�29），睿創(chuàng )微納（排名30）。 可以看到，本次名單出現了�？低暫皖�(chuàng )微納兩家國產(chǎn)MEMS企業(yè)。 02 MEMS技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢？ MEMS技術(shù)在目標市場(chǎng)中已經(jīng)較為成熟。但隨著(zhù)創(chuàng )新正在發(fā)生，OEM希望能夠持續優(yōu)化成本、尺寸和性能，這也將進(jìn)一步推動(dòng)MEMS市場(chǎng)和技術(shù)需求。 為了保持競爭力，MEMS行業(yè)始終在追求創(chuàng )新。 業(yè)內人士應該了解，MEMS與生俱來(lái)就具有創(chuàng )新的能力，這種創(chuàng )新能力最早始于其極具創(chuàng )新性的設計、創(chuàng )新性的結構、以及創(chuàng )新性的封裝技術(shù)等。例如，在博世公司首次在專(zhuān)用集成電路ASIC中引入硅通孔技術(shù)（TSVs），并在3軸加速器上采用了晶圓級芯片規模封裝技術(shù)之后，與其競爭對手ST和mCube相比，博世MEMS產(chǎn)品的封裝尺寸減小至55%。此項技術(shù)突破幫助他們減小了硅芯片的尺寸，并因此很好的降低了產(chǎn)品成本。 此類(lèi)創(chuàng )新競賽從未停上過(guò)。mCube后續又憑借其MC3600系列加速器的創(chuàng )新方案再次反超博世公司，重新居于領(lǐng)跑地位。 如今，MEMS領(lǐng)域的創(chuàng )新仍在繼續，這種創(chuàng )新不僅來(lái)自新技術(shù)，也包括成熟MEMS技術(shù)的新應用。 先進(jìn)封裝：微型化、集成化趨勢 作為一種技術(shù)趨勢，MEMS傳感器和執行器不斷致力于縮小尺寸、降低成本和提高性能，并正在轉向以異構功能集成為關(guān)鍵的系統化。 首先，微型化不可逆，MEMS向NEMS（納機電系統）演進(jìn)。與MEMS類(lèi)似，NEMS是專(zhuān)注納米尺度領(lǐng)域的微納系統技術(shù)，只不過(guò)尺寸更小。而隨著(zhù)終端設備小型化、種類(lèi)多樣化，MEMS向更小尺寸演進(jìn)是大勢所趨。 此外，從前端制造到封裝、模塊和系統集成，整個(gè)MEMS供應鏈都朝著(zhù)混合能力的方向發(fā)展。 隨著(zhù)MEMS加工工藝的進(jìn)步，以及CMOS工藝和MEMS工藝的集成，MEMS傳感器可以在更小面積的芯片上集成更強大的運算與存儲能力，更好地滿(mǎn)足系統應用對低成本、小體積、高性能的全面要求。 多傳感器融合 現代傳感器作為電子產(chǎn)品的“感知中樞”，通過(guò)加入微控制單元和相應信號處理算法，還可以承擔自動(dòng)調零、校準和標定等功能，實(shí)現終端設備的智能化。 同時(shí)，傳感器市場(chǎng)也正在呈現多項功能高度集成化和組合化。由于設計空間、成本和功耗預算日益緊縮，在同一襯底上集成多種敏感元器件、制成能夠檢測多個(gè)參量的多功能組合MEMS傳感器成為重要解決方案。 多傳感器融合技術(shù)有助于增加可獲得的數據數量，顯著(zhù)提高系統的冗余度和容錯性，從而保證決策的快速性和正確性。隨著(zhù)設備智能化程度的提升，單個(gè)設備中搭載的傳感器數量不斷增加，多傳感器的融合和協(xié)同提升了信號識別與收集效果。 綜合來(lái)看，先進(jìn)的封裝技術(shù)，如多芯片模塊可以將多個(gè)芯片組合封裝，特別是3D堆疊封裝技術(shù)，代表著(zhù)MEMS產(chǎn)品不斷向微型化和高集成化的發(fā)展趨勢邁進(jìn)，預示著(zhù)其可在有限的體積內集成更多的組件，實(shí)現更復雜更強大的功能。隨著(zhù)MEMS傳感器的技術(shù)的發(fā)展，傳感器的體積將不斷縮小，這將有利于更多應用領(lǐng)域，如消費電子、汽車(chē)行業(yè)等領(lǐng)域，更易于整合到不同類(lèi)型產(chǎn)品中。 基于此，業(yè)界還出現了很多新技術(shù)： 密封雙模技術(shù) 當前，可聽(tīng)設備和以音頻為中心的可穿戴設備對音質(zhì)和電池壽命都有很高的期望。因此，工程師必須利用先進(jìn)的MEMS技術(shù)和創(chuàng )新的電路設計跟上步伐。 例如，英飛凌在A(yíng)pple Airpods Pro中的MEMS麥克風(fēng)中采用了密封雙膜技術(shù)，將其專(zhuān)有的MEMS技術(shù)和巧妙的ASIC設計發(fā)揮到極致，這種設計可以將功耗降低兩倍，將高音頻質(zhì)量和低噪聲結合在一個(gè)微型麥克風(fēng)設備中，也實(shí)現了超高SNR（信噪比）、極低失真，并且可以防止水和灰塵滯留在膜和背板之間，從而實(shí)現幾乎無(wú)噪音音頻信號捕獲。
英飛凌XENSIV IM69D128S MEMS麥克風(fēng)包括微型模塊封裝中的MEMS單元和ASIC 據悉，英飛凌MEMS麥克風(fēng)由最早的單背板技術(shù)、雙背板設計發(fā)展到現在轉向密封雙膜結構，經(jīng)歷了將近20年。 單背板結構就是一塊背極板配合著(zhù)一層振膜，當振膜受到聲壓作用時(shí)會(huì )在背極板上方振動(dòng)，利用振膜與背極板之間的距離變化關(guān)系傳遞電容信號的變化，這就是MEMS麥克風(fēng)將空氣振動(dòng)的機械能轉換為電能的基本感測原理。單背板架構如下圖所示：
英飛凌單背板架構示意圖 由于單背板MEMS麥克風(fēng)輸出的是一個(gè)單端信號，為了增強MEMS麥克風(fēng)的抗干擾能力，降低本底噪音，提高M(jìn)EMS麥克風(fēng)的信噪比，2017年，英飛凌成功量產(chǎn)了采用雙背板技術(shù)差分輸出的MEMS麥克風(fēng)產(chǎn)品，將MEMS麥克風(fēng)的信噪比提升到了69dB。
英飛凌雙背板（Dual-back plate）架構示意圖 為了能夠在消費級電子產(chǎn)品中實(shí)現錄音棚級別的音頻用戶(hù)體驗，同時(shí)進(jìn)一步提高M(jìn)EMS麥克風(fēng)產(chǎn)品的可靠性，增強抗污染及防水能力，英飛凌于2021年又成功量產(chǎn)了采用密封雙振膜技術(shù)的新產(chǎn)品，信噪比進(jìn)一步提升，同時(shí)MEMS麥克風(fēng)單體就能具備IP57級別的防塵和防水能力。
英飛凌MEMS芯片（左）和密封雙振膜結構示意圖（右） 憑借密封雙膜技術(shù)帶來(lái)的高性能和低功耗的優(yōu)勢，此類(lèi)MEMS產(chǎn)品適用于包括TWS、耳戴式耳機和聽(tīng)力增強產(chǎn)品，同時(shí)也可以應用于其他空間關(guān)鍵應用，如可穿戴設備、智能手機和物聯(lián)網(wǎng)設備等。 激光重新密封工藝 比如，2015年至2018年，博世在蘋(píng)果iPhone中的壓力傳感器從LGA封裝轉向O形圈防水封裝，讓蘋(píng)果提高了耐用性。在此期間，博世將MEMS芯片的尺寸減少了一半以上，從0.8mm²縮小到0.35mm²，遵循了行業(yè)小型化的模式。 博世還推出了新的制造技術(shù)，新的激光重新密封工藝可顯著(zhù)減少壓力變化，從而最大限度地發(fā)揮 iPhone 14 Pro 內慣性傳感器的性能。雖然該工藝比以前的工藝貴三倍，但它允許將MEMS陀螺儀和加速度計集成到同一芯片上，從而實(shí)現傳感器的進(jìn)一步小型化并更好地控制腔內的真空水平。 MEMS器件真空封裝結構 MEMS器件真空封裝的制造工藝主要包括基底加工、薄膜沉積、真空腔室形成和密封結構制備等步驟。該結構是為了保護其微觀(guān)結構免受外部環(huán)境影響，如溫度、濕度、氣體等，能夠有效降低器件的氣阻，提高其靈敏度和性能穩定性。 MEMS器件真空封裝結構及其制造工藝對于確保器件的性能和穩定性至關(guān)重要。通過(guò)精確的基底加工、薄膜沉積、真空腔室形成和密封結構制備等工藝步驟，可以實(shí)現高質(zhì)量的真空封裝。 然而，由于MEMS器件的尺寸和復雜性不斷增加，其真空封裝制造工藝也面臨著(zhù)諸多挑戰。未來(lái)，隨著(zhù)封裝技術(shù)的不斷創(chuàng )新和優(yōu)化，有望進(jìn)一步提高M(jìn)EMS器件真空封裝的性能和可靠性。 總結來(lái)看，隨著(zhù)MEMS技術(shù)的不斷發(fā)展，對于封裝技術(shù)的要求也將不斷提高。未來(lái)的封裝技術(shù)需要在降低成本、提高生產(chǎn)效率、縮小封裝體積等方面取得更多突破。例如，通過(guò)集成多種功能的封裝技術(shù)，可以減少器件間的連接，提高整體性能。此外，新型材料的開(kāi)發(fā)和應用也將為MEMS器件真空封裝帶來(lái)更多可能性。 在實(shí)際應用中，為了滿(mǎn)足不同MEMS器件的需求，封裝技術(shù)應具備一定的靈活性和可定制性。為了實(shí)現這一目標，未來(lái)研究應聚焦于多種封裝技術(shù)的融合和創(chuàng )新，如將微觀(guān)和宏觀(guān)尺度的封裝技術(shù)相結合，以及將傳統和新興封裝技術(shù)相結合。 總之，MEMS器件真空封裝結構及其制造工藝在保證器件性能和穩定性方面起著(zhù)至關(guān)重要的作用。未來(lái)的研究和發(fā)展將繼續專(zhuān)注于提高封裝技術(shù)的性能、可靠性和生產(chǎn)效率，以滿(mǎn)足不斷變化的MEMS器件需求。通過(guò)不斷創(chuàng )新和優(yōu)化，有望為各行各業(yè)提供更加高效、穩定和可靠的MEMS器件解決方案。 MEMS晶圓：向12英寸邁進(jìn) 另一個(gè)值得注意的趨勢是從6、英寸8英寸到12英寸MEMS制造的轉變。雖然這對MEMS廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)需要大量投資，但它可以更好地與12英寸CMOS晶圓集成，并支持最佳設備性能。 當前全球毫無(wú)疑問(wèn)的MEMS傳感器王者，博世正在推進(jìn)位于德國東部城市德累斯頓的12英寸MEMS晶圓產(chǎn)線(xiàn)建設，該項目投資10億歐元。 國內MEMS行業(yè)也在大步向前。去年1月，賽微電子宣布將在合肥高新區建設12英寸MEMS生產(chǎn)線(xiàn)，預計總投資為51億元，建成后月產(chǎn)能為2萬(wàn)片。 另外，在更早的2020年12月，士蘭微的12英寸生產(chǎn)線(xiàn)就在廈門(mén)海滄正式投產(chǎn)了，該項目總投資170億元，規劃建設兩條以功率半導體芯片、MEMS傳感器芯片為主要產(chǎn)品的12英寸特色工藝功率半導體芯片生產(chǎn)線(xiàn)。 此外，目前中國大陸規模最大的MEMS代工企業(yè)中芯集成，在今年5月底發(fā)布的公告稱(chēng)，將在紹興濱海新區投資建設中芯紹興三期12英寸特色工藝晶圓制造中試線(xiàn)項目。 此前，計劃募集資金使用項目包括“MEMS和功率器件芯片制造及封裝測試生存基地技術(shù)改造項目”，“二期晶圓制造項目”以及“補充流動(dòng)資金”。后續調整后，新增“中芯紹興三期12英寸特色工藝晶圓制造中試線(xiàn)項目”。 去年12月，12英寸先進(jìn)智能傳感器及特色工藝晶圓制造產(chǎn)線(xiàn)項目——廣州增芯一期第一階段項目正式動(dòng)工，增芯是12英寸先進(jìn)智能傳感器及特色工藝晶圓制造產(chǎn)線(xiàn)，為MEMS制造生產(chǎn)線(xiàn)項目。計劃2024上半年通線(xiàn)，2025年年底滿(mǎn)產(chǎn)，將建設月加工2萬(wàn)片12英寸的晶圓制造量產(chǎn)線(xiàn)。 很明顯可以看出，全球MEMS晶圓的產(chǎn)能正向12英寸過(guò)渡，中國半導體也在朝著(zhù)這個(gè)方向努力。12英寸MEMS制造日益成為現實(shí)，除了它帶來(lái)的額外產(chǎn)能之外，還看到12英寸制造在小型化以及整體設備可用性和質(zhì)量方面的其他關(guān)鍵優(yōu)勢。 此外，MEMS傳感器制造商正試圖通過(guò)為MEMS傳感器添加軟件、處理和計算能力，賦予其額外的功能，從而擺脫商品化周期并提升價(jià)值鏈。MEMS傳感器與邊緣或云中的AI/ML/DL相結合的應用正在開(kāi)辟一條道路。 03 機遇背后，MEMS挑戰尚在 近年來(lái)，隨著(zhù)MEMS技術(shù)的不斷進(jìn)步和應用領(lǐng)域的不斷拓展，全球MEMS產(chǎn)業(yè)持續呈現出良好的發(fā)展態(tài)勢。 雖然MEMS技術(shù)已經(jīng)取得了顯著(zhù)的進(jìn)展，但仍存在一些挑戰需要克服。 首先，MEMS技術(shù)的制造工藝要求非常高，包括納米級別的加工和控制，這增加了生產(chǎn)成本和制造難度。為了推動(dòng)MEMS技術(shù)的發(fā)展，需要不斷改進(jìn)制造工藝，提高生產(chǎn)效率和可擴展性。其次，MEMS器件的可靠性和穩定性也是需要關(guān)注的問(wèn)題。由于MEMS器件的微小尺寸和復雜結構，容易受到環(huán)境因素和振動(dòng)等影響，可能導致性能不穩定或壽命縮短。因此，需要加強對MEMS器件的可靠性測試和可持續性設計，確保其在各種應用環(huán)境下能夠穩定工作。此外，MEMS技術(shù)還需要與其他技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行深度融合，以實(shí)現更廣泛的應用。例如，與人工智能、大數據和云計算等技術(shù)結合，可以實(shí)現MEMS傳感器數據的智能分析和應用。通過(guò)數據挖掘和機器學(xué)習算法，可以提取出有價(jià)值的信息，并為各個(gè)領(lǐng)域的決策提供支持。 MEMS在封裝方面同樣存在挑戰，目前的MEMS封裝技術(shù)大都是由集成電路封裝技術(shù)發(fā)展和演變而來(lái)，但是由于其應用環(huán)境的復雜性，使其與集成電路封裝相比又有很大的特殊性，不能簡(jiǎn)單將集成電路封裝直接去封裝MEMS器件。 與IC封裝類(lèi)似，MEMS封裝在機械支撐、環(huán)境保護和電氣連接3個(gè)方面存在差異性。除此之外，在實(shí)際的MEMS封裝中，還必須考慮下面一些因素：首先，封裝必須給傳感器帶來(lái)的應力要盡可能小，材料的熱膨脹系數（CTE）必須與硅的熱膨脹系數相近或稍大，由于材料的不匹配，很容易導致界面應力，從而使芯片發(fā)生破裂或者分層。對于應力傳感器，在設計時(shí)就必須考慮封裝引起的應力給器件性能的影響，其次，對于一般的MEMS結構和電路封裝，散熱是必須要給予充分重視的，高溫下器件失效的可能性會(huì )大大增加，而對于熱流量計和紅外傳感器，適當的熱隔離會(huì )提高傳感器的靈敏度。 總之，MEMS技術(shù)憑借其獨特的特點(diǎn)和廣闊的應用前景，成為科技領(lǐng)域的一股強勁力量。作為“More than Moore”的重要方向和突破口，并在人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等熱點(diǎn)應用風(fēng)口催化下，MEMS產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了巨大的戰略機遇期。 雖然面臨一些挑戰，但通過(guò)不斷的研發(fā)和創(chuàng )新，相信MEMS技術(shù)將繼續邁向更高峰。 就像行業(yè)專(zhuān)家林雪萍在文章中所述：“MEMS傳感器仍然是一種預言，萬(wàn)物有眼，劇透未來(lái)。MEMS廠(chǎng)家的一舉一動(dòng)，就像是一本關(guān)于未來(lái)產(chǎn)品的參考書(shū)，預示著(zhù)各種可能的智能之路�！� 未來(lái)，改變當今MEMS格局的市場(chǎng)在哪里？ |
