mems產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景課件

MEMS發(fā)展現(xiàn)狀

及其應(yīng)用前景.MEMS發(fā)展現(xiàn)狀

及其應(yīng)用前景.1一、MEMS定義概述MEMS是英文MicroElectro-MechanicalSystems的縮寫(xiě)，即微電子機(jī)械系統(tǒng)，指以集成電路等工藝批量制造的，具有毫米級(jí)尺寸和微米級(jí)分辨力的微細(xì)集成設(shè)備或系統(tǒng)。

從微小化和集成化的角度，MEMS指可批量制作的、集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路，直至接口、通訊和電源等集于一體的微型器件或系統(tǒng)。.一、MEMS定義概述MEMS是英文MicroElectr2與傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)相比，MEMS系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢(shì)：

①微型化和集成化：幾何尺寸小，易于集成。采用微加工技術(shù)可制造出微米尺寸的傳感和敏感元件，并形成二維或三維的傳感器陣列，再加上一體化集成的大規(guī)模集成電路，最終器件尺寸一般為毫米級(jí)。

MEMS鏡頭內(nèi)嵌隱形眼鏡的MEMS傳感器.與傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)相比，MEMS系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢(shì)：MEMS鏡頭內(nèi)3②低能耗和低成本：采用一體化技術(shù)，能耗大大降低；并由于采用硅微加工技術(shù)和半導(dǎo)體集成電路工藝，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，成本低。

③高精度和長(zhǎng)壽命：由于采用集成化形式，傳感器性能均勻，各元件間配置協(xié)調(diào)，匹配良好，不需校正調(diào)整，提高了可靠性。

④動(dòng)態(tài)性好：微型化、質(zhì)量小、響應(yīng)速度快、固有頻率高，具有優(yōu)異動(dòng)態(tài)特性。MEMS加速度計(jì)、陀螺儀和地磁感應(yīng)計(jì).②低能耗和低成本：采用一體化技術(shù)，能耗大大降低；并由于采用硅4二、MEMS的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀2.1MEMS的發(fā)展歷史MEMS194719541958196219881993發(fā)明半導(dǎo)體晶體管發(fā)現(xiàn)壓阻效應(yīng)生產(chǎn)出半導(dǎo)體應(yīng)變片硅壓力傳感器問(wèn)世美國(guó)研制出靜電馬達(dá)德國(guó)研究出LIGA技術(shù).二、MEMS的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀2.1MEMS的發(fā)展歷史M5時(shí)間國(guó)家發(fā)展?fàn)顩r1959年美國(guó)R.Feynman首先提出微型機(jī)械設(shè)想，認(rèn)為納米技術(shù)能發(fā)明出性能優(yōu)良的微小機(jī)械1962年美國(guó)HoneywellMEMS先驅(qū)——硅微壓力傳感器問(wèn)世，主要技術(shù)包括硅膜、壓敏電阻和體硅腐蝕工藝1967年美國(guó)用硅加工方法開(kāi)發(fā)出尺寸為50um~500um的齒輪、齒輪泵、氣動(dòng)輪及連接件等機(jī)構(gòu)70年代美國(guó)斯坦福大學(xué)受美國(guó)國(guó)家宇航局委托，研制出在晶圓上制作氣相色譜儀，設(shè)計(jì)可用于航天飛行的微電機(jī)1987年美國(guó)NSF啟動(dòng)了第一個(gè)MEMS計(jì)劃1988年美國(guó)加州伯克利分校研制出轉(zhuǎn)子直徑為60~120um的硅微靜電電機(jī)日本建立精密機(jī)械加工方面的MEMS研究組織1991年日本通產(chǎn)省開(kāi)始實(shí)施為期10年，總投資250億日元的“微型機(jī)械技術(shù)”大型研究計(jì)劃1992年美國(guó)政府把微米級(jí)和納米級(jí)MEMS制造技術(shù)列為對(duì)經(jīng)濟(jì)和國(guó)防的重要技術(shù)1993年美國(guó)ADI公司采用MEMS技術(shù)成功將微加速度計(jì)商品化，并大批量用于汽車防撞氣囊，標(biāo)志MEMS技術(shù)商品化的開(kāi)端2001年德國(guó)政府計(jì)劃每年投資7000萬(wàn)美元用于MEMS技術(shù)的研發(fā)2002年美國(guó)在SanJose召開(kāi)的MEMS傳感器世紀(jì)博覽及研討會(huì)提出了BioMEMA/BioSensor的新觀念2006年日本啟動(dòng)為MEMS制造確立基礎(chǔ)技術(shù)的國(guó)家級(jí)項(xiàng)目表2-1MEMS發(fā)展歷史表.時(shí)間國(guó)家發(fā)展?fàn)顩r1959年美國(guó)R.Feynman首先提出微62.2MEMS的發(fā)展現(xiàn)狀

MEMS技術(shù)自20世紀(jì)80年代末開(kāi)始受到世界各國(guó)的廣泛重視，其主要技術(shù)途徑有3種：(1)以美國(guó)為代表的、以集成電路加工技術(shù)為基礎(chǔ)的硅基微加工技術(shù)；(2)以德國(guó)為代表發(fā)展起來(lái)的LIGA技術(shù)；(3)以日本為代表發(fā)展的精密加工技術(shù)。

由于MEMS前端研發(fā)需要大量的資金與時(shí)間，風(fēng)險(xiǎn)非常高，私有企業(yè)往往不愿意獨(dú)自承擔(dān)。國(guó)外MEMS研究主要依靠政府資助進(jìn)行：美國(guó)以大學(xué)為中心承擔(dān)MEMS研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)；德國(guó)和瑞士以自治團(tuán)體為主導(dǎo)的半官半民機(jī)構(gòu)進(jìn)行MEMS研究；法國(guó)以國(guó)家機(jī)構(gòu)為主導(dǎo)承擔(dān)MEMS研究風(fēng)險(xiǎn)，每年投入約12

億美元的研發(fā)費(fèi)用。日本以大型財(cái)團(tuán)與科研機(jī)構(gòu)為主研究MEMS，每年投入總費(fèi)用超過(guò)2.5億美元。

一）美國(guó)：

確定軍事應(yīng)用為其主要方向，側(cè)重以慣性器件為代表的MEMS傳感器的研究。硅微加工工藝、體硅工藝、表面犧牲層工藝為代表。

在MEMS發(fā)展初期，美國(guó)就重視牽引研究主體——大學(xué)與企業(yè)的結(jié)合。美國(guó)朗訊公司開(kāi)發(fā)的基于MEMS光開(kāi)關(guān)的路由器已經(jīng)試用，預(yù)示著MEMS發(fā)展又一高潮的來(lái)臨。目前部分器件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，如微型加速度計(jì)、微型壓力傳感器、數(shù)字微鏡器件（DMD）、噴墨打印機(jī)的微噴嘴、生物芯片等，并且應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。90年代初ADI公司研制出低成本集成硅微加速度傳感器，用于汽車氣囊。2.2.1

國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀.2.2MEMS的發(fā)展現(xiàn)狀MEMS技術(shù)自20世紀(jì)87二）法國(guó)：

在市場(chǎng)運(yùn)作方面，法國(guó)與美國(guó)市場(chǎng)保持緊密協(xié)作，瞄準(zhǔn)美國(guó)航天與軍用市場(chǎng)，并以此為立足點(diǎn)向民用產(chǎn)品、汽車和新領(lǐng)域拓展。

2013年技聯(lián)國(guó)際會(huì)議上，法國(guó)國(guó)家計(jì)量與測(cè)試實(shí)驗(yàn)室推出首項(xiàng)MEMS輸出精確測(cè)量技術(shù)，它將有助于全球MEMS制造商提高產(chǎn)品性能開(kāi)發(fā)、開(kāi)發(fā)新功能、降低大規(guī)模生產(chǎn)的能源消耗，影響市場(chǎng)對(duì)小型化的需求和提高可靠性。三）德國(guó)：MEMS在德國(guó)國(guó)內(nèi)重點(diǎn)領(lǐng)域是汽車，其次是化學(xué)設(shè)備、半導(dǎo)體。德國(guó)的卡爾斯魯研究中心在1987年提出了LIGA工藝而聞名于世，該技術(shù)采用X射線光刻技術(shù)，通過(guò)電鑄成型和注塑工藝，形成深層微結(jié)構(gòu)的方法。..8軍用MEMS汽車行業(yè)應(yīng)用MEMS形勢(shì)看漲四）瑞士：

主要進(jìn)行高性能MEMS產(chǎn)品的研發(fā)，制造與材料表面評(píng)價(jià)設(shè)備的制造銷售。瑞士在聯(lián)邦政府的扶持下已形成以CESM（Centre

Suissed’

Electronique

et

de

Microtechnique）為主導(dǎo)、以MEMS等技術(shù)為基礎(chǔ)的“瑞士版硅谷”。CESM已經(jīng)和Université

de

Neuchatel，洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)、蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)，及法國(guó)LETI建立了協(xié)作體制。1986年，瑞士CSEM研制出硅反饋式加速度計(jì)五）日本：

日本重點(diǎn)發(fā)展進(jìn)入工業(yè)狹窄空間的微機(jī)器人、進(jìn)入人體狹窄空間的醫(yī)療微系統(tǒng)和微型工廠。

日本方面對(duì)MEMS技術(shù)最為關(guān)注。日本政府已將微機(jī)電系統(tǒng)定位于強(qiáng)化日本產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要技術(shù)。2007年夏季，日本文部省推出了“尖端融合領(lǐng)域革新創(chuàng)造基地的形成計(jì)劃”；08年度日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn).軍用MEMS汽車行業(yè)應(yīng)用MEMS形勢(shì)看漲四）瑞士：

.9業(yè)省推動(dòng)

“BEANS項(xiàng)目”和“夢(mèng)幻芯片開(kāi)發(fā)項(xiàng)目”。BEANS計(jì)劃在2008～2012的5年內(nèi)以約100億日元的預(yù)算，將生物科技和納米功能融入MEMS技術(shù)。目前，日本各地已有MEMS廠商100多家，以O(shè)lympus、Canon

、Fujikura

和器件制造如MEW、Oki等為代表。日本也擁有不少設(shè)計(jì)公司，主要來(lái)源于R&D

機(jī)構(gòu)和各高校。六）亞洲周邊國(guó)家：

韓國(guó)、中國(guó)和新加坡等地，政府從技術(shù)戰(zhàn)略決策層面大力發(fā)展MEMS。韓國(guó)每年投入約2

億美元研發(fā)費(fèi)用，有6

個(gè)實(shí)驗(yàn)室和10

家公司；我國(guó)臺(tái)灣每年投入MEMS

總費(fèi)用為6.4億元新臺(tái)幣。越南也已把MEMS看作未來(lái)的商機(jī)，密切關(guān)注它的發(fā)展。2017年MEMS市場(chǎng)規(guī)模將倍增至270億美元.業(yè)省推動(dòng)

“BEANS項(xiàng)目”和“夢(mèng)幻芯片開(kāi)發(fā)項(xiàng)目”。BEAN10

我國(guó)的MEMS研究始于1989年，“八五”、“九五”期間國(guó)家總投入約為1.5億元；“十五”正式開(kāi)始將MEMS列入863計(jì)劃的重大專項(xiàng)，總預(yù)算經(jīng)費(fèi)達(dá)3億元以上。1995年國(guó)家科技部開(kāi)始實(shí)施“微電子機(jī)械系統(tǒng)項(xiàng)目”攀登計(jì)劃(1995～1999年)；1999年實(shí)行“集成微光機(jī)電系統(tǒng)研究”項(xiàng)目。內(nèi)地MEMS的研發(fā)單位已達(dá)50多家，在表面微機(jī)械、體硅MEMS以及非硅MEMS工藝有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，科研水平能夠進(jìn)入國(guó)際前十名。

國(guó)內(nèi)的MEMS理論研究與國(guó)外水平相差不大，其主要差距在于產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)能力上。國(guó)外發(fā)展MEMS已有30多年歷史，大型企業(yè)年產(chǎn)能力基本在100萬(wàn)～1000萬(wàn)只，中等規(guī)模企業(yè)年生產(chǎn)能力可達(dá)為10～100萬(wàn)只；而相比之下，我國(guó)企業(yè)的MEMS器件生產(chǎn)規(guī)模卻很少超過(guò)10萬(wàn)件。國(guó)外已進(jìn)入了MEMS微系統(tǒng)集成的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，而國(guó)內(nèi)仍處于分立的驅(qū)動(dòng)和傳感器件的研究階段。

國(guó)內(nèi)從事MEMS研發(fā)的單位包括中電集團(tuán)電子第十三所、二十四所、四十九所、北京大學(xué)、東南大學(xué)、上海交大等重點(diǎn)院所；重點(diǎn)圍繞醫(yī)療與健康、環(huán)境監(jiān)測(cè)和重要行業(yè)等需要，提升我國(guó)MEMS

整體水平，在“十一五”期間推動(dòng)國(guó)內(nèi)微納產(chǎn)業(yè)的形成。2.2.2

國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r.

2.2.2國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r.11江蘇省高性能硅MEMS工程技術(shù)研究中心在蘇成立國(guó)內(nèi)能獨(dú)立從事MEMS研發(fā)的企業(yè)較少，主要包括西安中星、北京北信、太原科泰等一批從原國(guó)家電子、航天部門分離出來(lái)的科技企業(yè)。無(wú)錫能從事MEMS設(shè)計(jì)的企業(yè)包括中國(guó)電子工業(yè)總公司58所與美新半導(dǎo)體。58所具有完整的集成電路設(shè)計(jì)、掩模制版、工藝加工、測(cè)試、封裝、可靠性檢測(cè)等能力；據(jù)悉：2006年無(wú)錫IC設(shè)計(jì)業(yè)銷售額20億元中17億元是由“出身”于58所的人員創(chuàng)造的。無(wú)錫正在圍繞中電58所，建立國(guó)家集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)化基地，加強(qiáng)無(wú)錫地區(qū)的MEMS研發(fā)的能力。美新半導(dǎo)體主要由海歸人員創(chuàng)建，提供基于CMOS的MEMS系統(tǒng)級(jí)芯片設(shè)計(jì)能力，研發(fā)能力始終保持國(guó)際一流。我國(guó)傳感器和儀器儀表的技術(shù)和產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)發(fā)展，有了較大的提高。全國(guó)已經(jīng)有1600多家企事業(yè)單位從事傳感器和儀表元器件的研制、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)。但與國(guó)外相比，我國(guó)傳感器和儀表元器件的產(chǎn)品品種和質(zhì)量水平，尚不能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，總體水平還處于國(guó)外上世紀(jì)90年代初期的水平。

國(guó)內(nèi)已有多家MEMS相關(guān)科技公司建成投產(chǎn).江蘇省高性能硅MEMS工程技術(shù)研究中心在蘇成立12存在的主要問(wèn)題有：（1）科技創(chuàng)新差，核心制造技術(shù)嚴(yán)重滯后于國(guó)外，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品少，品種不全，產(chǎn)品技術(shù)水平與國(guó)外相差15年左右。

（2）投資強(qiáng)度偏低，科研設(shè)備和生產(chǎn)工藝裝備落后，成果水平低，產(chǎn)品質(zhì)量差。

（3）科技與生產(chǎn)脫節(jié)，影響科研成果的轉(zhuǎn)化，綜合實(shí)力較低，產(chǎn)業(yè)發(fā)展后勁不足。

未來(lái)，我國(guó)將形成對(duì)MEMS傳感器的巨大市場(chǎng)需求：①硅壓力傳感器及變送器年需求量500萬(wàn)只以上，主要應(yīng)用于石油、化工、電力工業(yè)，鋼鐵、電器行業(yè)及工業(yè)測(cè)量與控制等領(lǐng)域；②集成壓力傳感器年需求量200萬(wàn)只以上，主要應(yīng)用于汽車、大型中央空調(diào)器以及醫(yī)療器械等行業(yè)；③CH4氣體傳感器市場(chǎng)年需求在700-850萬(wàn)套，主要應(yīng)用于能源工業(yè)、環(huán)境檢測(cè)、工業(yè)過(guò)程控制、工作生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)及環(huán)保領(lǐng)域等。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)MEMS傳感器的年需求量在2000萬(wàn)只以上，市場(chǎng)潛力巨大，需求年均增長(zhǎng)約20%～30%，成長(zhǎng)性良好。④在一些無(wú)法進(jìn)口的高端和特種應(yīng)用領(lǐng)域，例如航天和油田用高溫、高壓MEMS傳感器領(lǐng)域，中國(guó)有一定的技術(shù)積累，有適合于發(fā)展MEMS產(chǎn)業(yè)的良好基礎(chǔ)。面對(duì)這片巨大的潛力市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)當(dāng)努力營(yíng)造產(chǎn)業(yè)環(huán)境，利用自身的高性價(jià)比與國(guó)際巨頭在MEMS市場(chǎng)上一爭(zhēng)高低。.存在的主要問(wèn)題有：.132.3MEMS市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)與傳統(tǒng)IC產(chǎn)業(yè)相比，MEMS產(chǎn)值如冰山一角，所占比例很??；但MEMS產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)速度很快，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)IC產(chǎn)業(yè)。據(jù)市場(chǎng)調(diào)查公司Yole

Development的統(tǒng)計(jì)，2007年全球MEMS市場(chǎng)總值為71億美元，2012年將達(dá)到140億美元，復(fù)合年均增長(zhǎng)率（CAGR）達(dá)到14%。全球MEMS相關(guān)產(chǎn)品(包括汽車安全氣囊系統(tǒng)，顯示系統(tǒng)等)市場(chǎng)總值為480億美元，至2010年將達(dá)到950億美元。

MEMS與IC芯片產(chǎn)業(yè)有非常類似的發(fā)展規(guī)律。兩者的升級(jí)換代周期都非常短：MEMS器件從研發(fā)到量產(chǎn)3億個(gè)的時(shí)間，從過(guò)去10年縮短為現(xiàn)在2~3年，速度成為MEMS產(chǎn)品成功的基本保障。

MEMS第一輪商業(yè)化浪潮始于20世紀(jì)70年代末，當(dāng)時(shí)用大型蝕刻硅片結(jié)構(gòu)和背蝕刻膜片制作壓力傳感器。由于薄硅片振動(dòng)膜在壓力下變形，會(huì)影響其表面的壓敏電阻走線，這種變化可以把壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。后來(lái)的電路則包括電容感應(yīng)移動(dòng)質(zhì)量加速計(jì)，用于觸發(fā)汽車安全氣囊和定位陀螺儀。

第二輪商業(yè)化出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代，主要圍繞著PC和信息技術(shù)的興起。德州儀器公司根據(jù)靜電驅(qū)動(dòng)斜微鏡陣列推出了投影儀，而熱式噴墨打印頭現(xiàn)在仍然大行其道。

第三輪商業(yè)化出現(xiàn)于世紀(jì)之交，微光學(xué)器件通過(guò)全光開(kāi)關(guān)及相關(guān)器件而成為光纖通訊的補(bǔ)充。盡管該市場(chǎng)現(xiàn)在蕭條，但從長(zhǎng)期看來(lái)微光學(xué)器件將是MEMS一個(gè)增長(zhǎng)強(qiáng)勁的領(lǐng)域。

第四輪商業(yè)化包括一些面向射頻無(wú)源元件、在硅片上制作的音頻、生物和神經(jīng)元探針，以及所謂的“片上實(shí)驗(yàn)室”生化藥品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和微型藥品輸送系統(tǒng)的靜態(tài)和移動(dòng)器件。.2.3MEMS市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)與傳統(tǒng)IC產(chǎn)業(yè)14三、MEMS的應(yīng)用

MEMS技術(shù)的研究和應(yīng)用主要集中在三個(gè)方向：微型傳感器、微型執(zhí)行器和微型系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。目前MEMS的產(chǎn)品在光信號(hào)處理、生物醫(yī)學(xué)、機(jī)器人、汽車、航空、航天、軍事和日用電器等領(lǐng)域，已得到了廣泛的應(yīng)用，并具有巨大潛在的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益。MEMS的主要研究?jī)?nèi)容.三、MEMS的應(yīng)用MEMS技術(shù)的研究和應(yīng)用主要集中在三153.1

MEMS傳感器（一）壓力傳感器

MEMS壓力傳感器是一種薄膜元件，受到壓力時(shí)變形。可以利用應(yīng)變儀（壓阻型感測(cè)）來(lái)測(cè)量這種形變，也可以通過(guò)電容感測(cè)兩個(gè)面之間距離的變化來(lái)加以測(cè)量。采用MEMS技術(shù)特點(diǎn)：穩(wěn)定性好靈敏度高自過(guò)壓保護(hù)達(dá)到100倍以上指標(biāo)先進(jìn)適用大批量生產(chǎn)應(yīng)用范圍：壓力測(cè)量流量液位測(cè)量真空高度，速度需求：每年150萬(wàn)只以上創(chuàng)造價(jià)值：可達(dá)45億元硅電容式壓力傳感器芯片.3.1MEMS傳感器（一）壓力傳感器MEMS壓力傳感16MEMS微型壓力傳感器電子產(chǎn)品上的壓力傳感器應(yīng)用領(lǐng)域：1.汽車行業(yè)：安全氣囊、傳動(dòng)系統(tǒng)壓力感測(cè)、輪胎壓力監(jiān)測(cè)等；2.醫(yī)療市場(chǎng)：一次性低成本導(dǎo)管、昂貴醫(yī)療設(shè)備中的壓力感測(cè)等；3.工業(yè)領(lǐng)域：采暖通風(fēng)及空調(diào)（HVAC）、水平面測(cè)量、各種工業(yè)過(guò)程與控制應(yīng)用。MEMS壓力傳感器在汽車上的應(yīng)用.MEMS微型壓力傳感器電子產(chǎn)品上的壓力傳感器應(yīng)用領(lǐng)域：MEM17（二）加速度傳感器MEMS技術(shù)所制造的加速度傳感器，根據(jù)原理分類有：壓阻式加速度傳感器、壓電式加速度傳感器、電容式加速度傳感器、熱電偶式加速度傳感器、諧振式加速度傳感器、光波導(dǎo)加速度傳感器，其中應(yīng)用最廣泛、受關(guān)注程度最高的是電容式加速度傳感器。應(yīng)用領(lǐng)域：自動(dòng)化控制、檢測(cè)、軍工等方面。應(yīng)用范圍：傾斜度偵測(cè)、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、定位偵測(cè)、震動(dòng)偵測(cè)、振動(dòng)偵測(cè)、自由落下偵測(cè)。.（二）加速度傳感器MEMS技術(shù)所制造的加速18無(wú)創(chuàng)胎心檢測(cè)手機(jī)中的加速度計(jì)飛行器傾角測(cè)量用于汽車底盤(pán)控制.無(wú)創(chuàng)胎心檢測(cè)手機(jī)中的加速度計(jì)飛行器傾角測(cè)量用于汽車底盤(pán)控制.19（三）陀螺儀MEMS陀螺是利用震動(dòng)質(zhì)量塊被基座(殼體)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)的哥氏效應(yīng)來(lái)傳感角速度的原理制成。CRS03系列微硅陀螺儀特點(diǎn)：利用MEMS（微機(jī)械加工）的微型器械。

由于平面環(huán)狀結(jié)構(gòu)，因此受震動(dòng)和沖擊的影響很小。

用途：導(dǎo)航，平臺(tái)穩(wěn)定，汽車安全系統(tǒng)，遙控直升機(jī)，車裝衛(wèi)星天線設(shè)備，工業(yè)用，機(jī)器人，3D虛擬實(shí)境，船只電子磁針誤差補(bǔ)償有關(guān)傾斜（角速度）感應(yīng)設(shè)備。.（三）陀螺儀MEMS陀螺是利用震動(dòng)質(zhì)量塊被基座(殼體)帶動(dòng)旋20射流微陀螺ECF流體陀螺應(yīng)用：主要用于測(cè)量汽車的旋轉(zhuǎn)速度（轉(zhuǎn)彎或者打滾），它與低加速度計(jì)一起構(gòu)成主動(dòng)控制系統(tǒng)；家用電子產(chǎn)品；航空航天機(jī)械。.射流微陀螺ECF流體陀螺應(yīng)用：.213.2MEMS執(zhí)行器（一）微電機(jī)微執(zhí)行器的核心部件是微電機(jī)，在微執(zhí)行器中占主導(dǎo)地位。微電機(jī)壓電微電機(jī)靜電型微電機(jī)形狀記憶合金微電機(jī)電磁型微電機(jī)磁致伸縮型微電機(jī)應(yīng)用：1.信息領(lǐng)域：微電機(jī)與傳感器、數(shù)字電路集成在一個(gè)半導(dǎo)體芯片上用作開(kāi)關(guān)組合部件。如：光纖產(chǎn)品、光學(xué)儀器等。2.軍事領(lǐng)域：機(jī)器昆蟲(chóng)、微型機(jī)器人等微型探測(cè)器。3.醫(yī)療領(lǐng)域：微創(chuàng)傷內(nèi)窺鏡、精密顯微外科、體內(nèi)局部微量給藥都需要高靈巧、高柔順性的微電機(jī)。4.航空航天領(lǐng)域：微電機(jī)可用在帶攝像裝置進(jìn)入衛(wèi)星、火箭或宇航飛機(jī)內(nèi)檢查故障的機(jī)器人上。在超微電機(jī)基礎(chǔ)上還可以發(fā)展慣性導(dǎo)航器件，如微陀螺。.3.2MEMS執(zhí)行器（一）微電機(jī)微執(zhí)行器的核心部件是微電22人工心臟上海交通大學(xué)研制的抗磁懸浮微陀螺.人工心臟上海交通大學(xué)研制的抗磁懸浮微陀螺.23（二）微電子泵微流動(dòng)系統(tǒng)是MEMS的一個(gè)重要分支,近年來(lái)已經(jīng)成為熱門的研究領(lǐng)域。微泵作為一個(gè)重要的微流動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行器件,是其發(fā)展水平的重要標(biāo)志。

微型泵根據(jù)其有無(wú)可動(dòng)閥片可分為有閥型微泵和無(wú)閥型微泵。有閥型微泵往往基于機(jī)械驅(qū)動(dòng),原理簡(jiǎn)單,制造工藝成熟,易于控制,是目前應(yīng)用的主流;無(wú)閥型微泵則常常利用流體在微尺度下的新特性,原理比較新穎,更適于微型化,具有更大的發(fā)展前景。主要應(yīng)用：1.藥物供給；2.芯片上化學(xué)反應(yīng)物供給；3.生化傳感器。.（二）微電子泵微流動(dòng)系統(tǒng)是MEMS的一個(gè)重要24微電子超純凈泵采用MEMS技術(shù)加工微米級(jí)噴嘴，95%以上的顆粒在1-5微米之間，噴霧量可控制在微升級(jí)以內(nèi)。.微電子超純凈泵采用MEMS技術(shù)加工微米級(jí)噴嘴，95%以上的25（三）微繼電器繼電器是廣泛應(yīng)用于信息處理、通信、控制、機(jī)電一體化等領(lǐng)域的重要元器件之一。隨著航天和微小衛(wèi)星技術(shù)的大力發(fā)展，對(duì)于繼電器的小體積、低功耗的要求越來(lái)越迫切，傳統(tǒng)的繼電器已無(wú)法滿足這些要求。近年來(lái)，MEMS技術(shù)的大力發(fā)展與應(yīng)用為新型繼電器提供了一種新思路?；贛EMS技術(shù)的繼電器與傳統(tǒng)繼電器相比較具有體積小、功耗低、接觸阻抗低、開(kāi)關(guān)速度快、易于電路集成等優(yōu)點(diǎn)，受到越來(lái)越多關(guān)注。MEMS常用微型繼電器從驅(qū)動(dòng)原理上可分為靜電型、電磁型、電熱型、電液型。

典型應(yīng)用：射頻儀器軍用通訊自動(dòng)測(cè)試設(shè)備超小型MEMS高頻繼電器.（三）微繼電器繼電器是廣泛應(yīng)用于信息處理、通信26

當(dāng)前，MEMS技術(shù)正處于高速發(fā)展前夕,21世紀(jì)會(huì)展現(xiàn)一個(gè)大發(fā)展的局面,它的廣泛應(yīng)用和效益將強(qiáng)有力地顯示出來(lái),它對(duì)信息、航空、航天、自動(dòng)控制、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、近代物理和工程學(xué)等諸領(lǐng)域發(fā)展的影響將是深遠(yuǎn)的,人類的生產(chǎn)和生活方式也會(huì)因此而發(fā)生重大改變。近來(lái)上市的高能效低價(jià)微型MEMS傳感器徹底改變了人們與移動(dòng)終端設(shè)備的互動(dòng)方式。在各類移動(dòng)終端、游戲機(jī)、遙控器等設(shè)備上，MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器可以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的功能，令人心動(dòng)的用戶界面，用戶的手勢(shì)、碰摸就能夠激活相應(yīng)的功能。

國(guó)高（淄博）微系統(tǒng)科技有限公司應(yīng)勢(shì)而上，應(yīng)運(yùn)而生。借助清華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院在MEMS領(lǐng)域的科研和人才優(yōu)勢(shì)，依托淄博集成電路產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和政策優(yōu)勢(shì)，共同搭建國(guó)家級(jí)MEMS中試代工平臺(tái)、打造國(guó)家級(jí)微系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化基地、引領(lǐng)國(guó)內(nèi)MEMS器件產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)電子信息產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。.當(dāng)前，MEMS技術(shù)正處于高速發(fā)展前夕272022/12/19國(guó)高（淄博）微系統(tǒng)科技有限公司是專門從事微型傳感器的研發(fā)和生產(chǎn)的國(guó)有控股公司。擁有國(guó)際先進(jìn)水平的MEMS設(shè)備生產(chǎn)，生產(chǎn)能力達(dá)到月產(chǎn)傳感器十萬(wàn)只以上；產(chǎn)品的測(cè)試環(huán)境也居國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。.2022/12/12國(guó)高（淄博）微系統(tǒng)科技有限公司是282022/12/19國(guó)高（淄博）微系統(tǒng)科技有限公司擁有國(guó)內(nèi)一流的超凈環(huán)境及國(guó)際先進(jìn)的MEMS工藝加工和檢測(cè)設(shè)備，將通過(guò)產(chǎn)學(xué)研的協(xié)同創(chuàng)新,推動(dòng)原始創(chuàng)新；建成具有國(guó)際先進(jìn)水平微納器件代工平臺(tái)；高水平器件的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用示范基地。

投資5400萬(wàn)元，建設(shè)凈化廠房5000m2，其中凈化面積1540m2,含百級(jí)340m2、千級(jí)400m2、萬(wàn)級(jí)及十萬(wàn)級(jí)800m2。.2022/12/12國(guó)高（淄博）微系統(tǒng)科技有限公司擁292022/12/19

首期投資9000萬(wàn)元，采購(gòu)德國(guó)SUSS公司MA150e光刻機(jī)、奧地利EVG公司510鍵合機(jī)、英國(guó)SPTS公司Rapier刻蝕機(jī)、SPTS雙頻PECVD、KDF904i四靶磁控濺射臺(tái)、掃描電鏡、真空半自動(dòng)探針臺(tái)等國(guó)際先進(jìn)的工藝與檢測(cè)設(shè)備，可完成體硅工藝和表面犧牲層工藝，實(shí)現(xiàn)MEMS慣性陀螺、微加速度計(jì)、繼電器/開(kāi)關(guān)等慣性器件的中試生產(chǎn)。.2022/12/12首期投資9000萬(wàn)元，采購(gòu)德國(guó)S302022/12/19國(guó)際先進(jìn)的微槽加工設(shè)備SUSS光刻機(jī)、EVG鍵合預(yù)對(duì)準(zhǔn)機(jī)及鍵合機(jī)全自動(dòng)光刻機(jī)SUSSMA150e關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)-晶圓尺寸：4及6英寸-曝光方式：軟接近、硬接近、真空接近-分辨率：<0.6μm(真空)-對(duì)準(zhǔn)精度：±1μm(3σ)鍵合機(jī)EVG510關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)-晶圓尺寸：

4及6英寸-最高加熱溫度：550℃-壓力范圍：

500N~40KN-基礎(chǔ)真空：

1.0×10-3mbar

-對(duì)準(zhǔn)精度

≤±3μm(陽(yáng)極鍵合).2022/12/12國(guó)際先進(jìn)的微槽加工設(shè)備SUSS光刻機(jī)、E312022/12/19國(guó)際一流的刻蝕設(shè)備SPTS深硅刻蝕機(jī)、ICP與牛津RIE深硅刻蝕機(jī)DeepRIE關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)型號(hào)：SPTSRapier-晶圓尺寸：

最大Φ250mm-可用腐蝕材料：

Si,SOI-刻蝕速率：>1.5μm/min(Si)-均勻性：

<±3%(DWR30:1)-選擇比：>100:1(SOI)-側(cè)壁粗糙度：

<100nm-工藝氣體：SF6,C4F8,O2,ArandN2.2022/12/12國(guó)際一流的刻蝕設(shè)備SPTS深硅刻蝕機(jī)、I322022/12/19國(guó)際一流的成膜設(shè)備英國(guó)SPTS的PECVD與美國(guó)KDF的磁控濺射儀等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積設(shè)備型號(hào):SPTSAPM關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)-晶圓尺寸：

6英寸-可沉積薄膜：

SiO2,Si3N4-均勻性：

≤±3%-沉積速率：

>1500?(SiO2)-泵系統(tǒng)：

干泵-工藝氣體：

5%SiH4inHe,N2O,N2,NH3,O2,C3F8

磁控濺射機(jī)

型號(hào):KDF904i關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)-晶圓尺寸：

6英寸-可用沉積材料：Ti，Pt，Au，Ag，Cu，Cr,TiN

-均勻性：

≤±3%-極限壓力：≤1.0×10-7Torr-基板預(yù)熱器：

600℃-DC功率：AE12kW-RF功率

:

AE1.2kW.2022/12/12國(guó)際一流的成膜設(shè)備英國(guó)SPTS的PECV33MEMS發(fā)展現(xiàn)狀

及其應(yīng)用前景.MEMS發(fā)展現(xiàn)狀

及其應(yīng)用前景.34一、MEMS定義概述MEMS是英文MicroElectro-MechanicalSystems的縮寫(xiě)，即微電子機(jī)械系統(tǒng)，指以集成電路等工藝批量制造的，具有毫米級(jí)尺寸和微米級(jí)分辨力的微細(xì)集成設(shè)備或系統(tǒng)。

從微小化和集成化的角度，MEMS指可批量制作的、集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路，直至接口、通訊和電源等集于一體的微型器件或系統(tǒng)。.一、MEMS定義概述MEMS是英文MicroElectr35與傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)相比，MEMS系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢(shì)：

①微型化和集成化：幾何尺寸小，易于集成。采用微加工技術(shù)可制造出微米尺寸的傳感和敏感元件，并形成二維或三維的傳感器陣列，再加上一體化集成的大規(guī)模集成電路，最終器件尺寸一般為毫米級(jí)。

MEMS鏡頭內(nèi)嵌隱形眼鏡的MEMS傳感器.與傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)相比，MEMS系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢(shì)：MEMS鏡頭內(nèi)36②低能耗和低成本：采用一體化技術(shù)，能耗大大降低；并由于采用硅微加工技術(shù)和半導(dǎo)體集成電路工藝，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，成本低。

③高精度和長(zhǎng)壽命：由于采用集成化形式，傳感器性能均勻，各元件間配置協(xié)調(diào)，匹配良好，不需校正調(diào)整，提高了可靠性。

④動(dòng)態(tài)性好：微型化、質(zhì)量小、響應(yīng)速度快、固有頻率高，具有優(yōu)異動(dòng)態(tài)特性。MEMS加速度計(jì)、陀螺儀和地磁感應(yīng)計(jì).②低能耗和低成本：采用一體化技術(shù)，能耗大大降低；并由于采用硅37二、MEMS的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀2.1MEMS的發(fā)展歷史MEMS194719541958196219881993發(fā)明半導(dǎo)體晶體管發(fā)現(xiàn)壓阻效應(yīng)生產(chǎn)出半導(dǎo)體應(yīng)變片硅壓力傳感器問(wèn)世美國(guó)研制出靜電馬達(dá)德國(guó)研究出LIGA技術(shù).二、MEMS的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀2.1MEMS的發(fā)展歷史M38時(shí)間國(guó)家發(fā)展?fàn)顩r1959年美國(guó)R.Feynman首先提出微型機(jī)械設(shè)想，認(rèn)為納米技術(shù)能發(fā)明出性能優(yōu)良的微小機(jī)械1962年美國(guó)HoneywellMEMS先驅(qū)——硅微壓力傳感器問(wèn)世，主要技術(shù)包括硅膜、壓敏電阻和體硅腐蝕工藝1967年美國(guó)用硅加工方法開(kāi)發(fā)出尺寸為50um~500um的齒輪、齒輪泵、氣動(dòng)輪及連接件等機(jī)構(gòu)70年代美國(guó)斯坦福大學(xué)受美國(guó)國(guó)家宇航局委托，研制出在晶圓上制作氣相色譜儀，設(shè)計(jì)可用于航天飛行的微電機(jī)1987年美國(guó)NSF啟動(dòng)了第一個(gè)MEMS計(jì)劃1988年美國(guó)加州伯克利分校研制出轉(zhuǎn)子直徑為60~120um的硅微靜電電機(jī)日本建立精密機(jī)械加工方面的MEMS研究組織1991年日本通產(chǎn)省開(kāi)始實(shí)施為期10年，總投資250億日元的“微型機(jī)械技術(shù)”大型研究計(jì)劃1992年美國(guó)政府把微米級(jí)和納米級(jí)MEMS制造技術(shù)列為對(duì)經(jīng)濟(jì)和國(guó)防的重要技術(shù)1993年美國(guó)ADI公司采用MEMS技術(shù)成功將微加速度計(jì)商品化，并大批量用于汽車防撞氣囊，標(biāo)志MEMS技術(shù)商品化的開(kāi)端2001年德國(guó)政府計(jì)劃每年投資7000萬(wàn)美元用于MEMS技術(shù)的研發(fā)2002年美國(guó)在SanJose召開(kāi)的MEMS傳感器世紀(jì)博覽及研討會(huì)提出了BioMEMA/BioSensor的新觀念2006年日本啟動(dòng)為MEMS制造確立基礎(chǔ)技術(shù)的國(guó)家級(jí)項(xiàng)目表2-1MEMS發(fā)展歷史表.時(shí)間國(guó)家發(fā)展?fàn)顩r1959年美國(guó)R.Feynman首先提出微392.2MEMS的發(fā)展現(xiàn)狀

MEMS技術(shù)自20世紀(jì)80年代末開(kāi)始受到世界各國(guó)的廣泛重視，其主要技術(shù)途徑有3種：(1)以美國(guó)為代表的、以集成電路加工技術(shù)為基礎(chǔ)的硅基微加工技術(shù)；(2)以德國(guó)為代表發(fā)展起來(lái)的LIGA技術(shù)；(3)以日本為代表發(fā)展的精密加工技術(shù)。

由于MEMS前端研發(fā)需要大量的資金與時(shí)間，風(fēng)險(xiǎn)非常高，私有企業(yè)往往不愿意獨(dú)自承擔(dān)。國(guó)外MEMS研究主要依靠政府資助進(jìn)行：美國(guó)以大學(xué)為中心承擔(dān)MEMS研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)；德國(guó)和瑞士以自治團(tuán)體為主導(dǎo)的半官半民機(jī)構(gòu)進(jìn)行MEMS研究；法國(guó)以國(guó)家機(jī)構(gòu)為主導(dǎo)承擔(dān)MEMS研究風(fēng)險(xiǎn)，每年投入約12

億美元的研發(fā)費(fèi)用。日本以大型財(cái)團(tuán)與科研機(jī)構(gòu)為主研究MEMS，每年投入總費(fèi)用超過(guò)2.5億美元。

一）美國(guó)：

確定軍事應(yīng)用為其主要方向，側(cè)重以慣性器件為代表的MEMS傳感器的研究。硅微加工工藝、體硅工藝、表面犧牲層工藝為代表。

在MEMS發(fā)展初期，美國(guó)就重視牽引研究主體——大學(xué)與企業(yè)的結(jié)合。美國(guó)朗訊公司開(kāi)發(fā)的基于MEMS光開(kāi)關(guān)的路由器已經(jīng)試用，預(yù)示著MEMS發(fā)展又一高潮的來(lái)臨。目前部分器件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，如微型加速度計(jì)、微型壓力傳感器、數(shù)字微鏡器件（DMD）、噴墨打印機(jī)的微噴嘴、生物芯片等，并且應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。90年代初ADI公司研制出低成本集成硅微加速度傳感器，用于汽車氣囊。2.2.1

國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀.2.2MEMS的發(fā)展現(xiàn)狀MEMS技術(shù)自20世紀(jì)840二）法國(guó)：

在市場(chǎng)運(yùn)作方面，法國(guó)與美國(guó)市場(chǎng)保持緊密協(xié)作，瞄準(zhǔn)美國(guó)航天與軍用市場(chǎng)，并以此為立足點(diǎn)向民用產(chǎn)品、汽車和新領(lǐng)域拓展。

2013年技聯(lián)國(guó)際會(huì)議上，法國(guó)國(guó)家計(jì)量與測(cè)試實(shí)驗(yàn)室推出首項(xiàng)MEMS輸出精確測(cè)量技術(shù)，它將有助于全球MEMS制造商提高產(chǎn)品性能開(kāi)發(fā)、開(kāi)發(fā)新功能、降低大規(guī)模生產(chǎn)的能源消耗，影響市場(chǎng)對(duì)小型化的需求和提高可靠性。三）德國(guó)：MEMS在德國(guó)國(guó)內(nèi)重點(diǎn)領(lǐng)域是汽車，其次是化學(xué)設(shè)備、半導(dǎo)體。德國(guó)的卡爾斯魯研究中心在1987年提出了LIGA工藝而聞名于世，該技術(shù)采用X射線光刻技術(shù)，通過(guò)電鑄成型和注塑工藝，形成深層微結(jié)構(gòu)的方法。..41軍用MEMS汽車行業(yè)應(yīng)用MEMS形勢(shì)看漲四）瑞士：

主要進(jìn)行高性能MEMS產(chǎn)品的研發(fā)，制造與材料表面評(píng)價(jià)設(shè)備的制造銷售。瑞士在聯(lián)邦政府的扶持下已形成以CESM（Centre

Suissed’

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et

de

Microtechnique）為主導(dǎo)、以MEMS等技術(shù)為基礎(chǔ)的“瑞士版硅谷”。CESM已經(jīng)和Université

de

Neuchatel，洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)、蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)，及法國(guó)LETI建立了協(xié)作體制。1986年，瑞士CSEM研制出硅反饋式加速度計(jì)五）日本：

日本重點(diǎn)發(fā)展進(jìn)入工業(yè)狹窄空間的微機(jī)器人、進(jìn)入人體狹窄空間的醫(yī)療微系統(tǒng)和微型工廠。

日本方面對(duì)MEMS技術(shù)最為關(guān)注。日本政府已將微機(jī)電系統(tǒng)定位于強(qiáng)化日本產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要技術(shù)。2007年夏季，日本文部省推出了“尖端融合領(lǐng)域革新創(chuàng)造基地的形成計(jì)劃”；08年度日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn).軍用MEMS汽車行業(yè)應(yīng)用MEMS形勢(shì)看漲四）瑞士：

.42業(yè)省推動(dòng)

“BEANS項(xiàng)目”和“夢(mèng)幻芯片開(kāi)發(fā)項(xiàng)目”。BEANS計(jì)劃在2008～2012的5年內(nèi)以約100億日元的預(yù)算，將生物科技和納米功能融入MEMS技術(shù)。目前，日本各地已有MEMS廠商100多家，以O(shè)lympus、Canon

、Fujikura

和器件制造如MEW、Oki等為代表。日本也擁有不少設(shè)計(jì)公司，主要來(lái)源于R&D

機(jī)構(gòu)和各高校。六）亞洲周邊國(guó)家：

韓國(guó)、中國(guó)和新加坡等地，政府從技術(shù)戰(zhàn)略決策層面大力發(fā)展MEMS。韓國(guó)每年投入約2

億美元研發(fā)費(fèi)用，有6

個(gè)實(shí)驗(yàn)室和10

家公司；我國(guó)臺(tái)灣每年投入MEMS

總費(fèi)用為6.4億元新臺(tái)幣。越南也已把MEMS看作未來(lái)的商機(jī)，密切關(guān)注它的發(fā)展。2017年MEMS市場(chǎng)規(guī)模將倍增至270億美元.業(yè)省推動(dòng)

“BEANS項(xiàng)目”和“夢(mèng)幻芯片開(kāi)發(fā)項(xiàng)目”。BEAN43

我國(guó)的MEMS研究始于1989年，“八五”、“九五”期間國(guó)家總投入約為1.5億元；“十五”正式開(kāi)始將MEMS列入863計(jì)劃的重大專項(xiàng)，總預(yù)算經(jīng)費(fèi)達(dá)3億元以上。1995年國(guó)家科技部開(kāi)始實(shí)施“微電子機(jī)械系統(tǒng)項(xiàng)目”攀登計(jì)劃(1995～1999年)；1999年實(shí)行“集成微光機(jī)電系統(tǒng)研究”項(xiàng)目。內(nèi)地MEMS的研發(fā)單位已達(dá)50多家，在表面微機(jī)械、體硅MEMS以及非硅MEMS工藝有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，科研水平能夠進(jìn)入國(guó)際前十名。

國(guó)內(nèi)的MEMS理論研究與國(guó)外水平相差不大，其主要差距在于產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)能力上。國(guó)外發(fā)展MEMS已有30多年歷史，大型企業(yè)年產(chǎn)能力基本在100萬(wàn)～1000萬(wàn)只，中等規(guī)模企業(yè)年生產(chǎn)能力可達(dá)為10～100萬(wàn)只；而相比之下，我國(guó)企業(yè)的MEMS器件生產(chǎn)規(guī)模卻很少超過(guò)10萬(wàn)件。國(guó)外已進(jìn)入了MEMS微系統(tǒng)集成的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，而國(guó)內(nèi)仍處于分立的驅(qū)動(dòng)和傳感器件的研究階段。

國(guó)內(nèi)從事MEMS研發(fā)的單位包括中電集團(tuán)電子第十三所、二十四所、四十九所、北京大學(xué)、東南大學(xué)、上海交大等重點(diǎn)院所；重點(diǎn)圍繞醫(yī)療與健康、環(huán)境監(jiān)測(cè)和重要行業(yè)等需要，提升我國(guó)MEMS

整體水平，在“十一五”期間推動(dòng)國(guó)內(nèi)微納產(chǎn)業(yè)的形成。2.2.2

國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r.

2.2.2國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r.44江蘇省高性能硅MEMS工程技術(shù)研究中心在蘇成立國(guó)內(nèi)能獨(dú)立從事MEMS研發(fā)的企業(yè)較少，主要包括西安中星、北京北信、太原科泰等一批從原國(guó)家電子、航天部門分離出來(lái)的科技企業(yè)。無(wú)錫能從事MEMS設(shè)計(jì)的企業(yè)包括中國(guó)電子工業(yè)總公司58所與美新半導(dǎo)體。58所具有完整的集成電路設(shè)計(jì)、掩模制版、工藝加工、測(cè)試、封裝、可靠性檢測(cè)等能力；據(jù)悉：2006年無(wú)錫IC設(shè)計(jì)業(yè)銷售額20億元中17億元是由“出身”于58所的人員創(chuàng)造的。無(wú)錫正在圍繞中電58所，建立國(guó)家集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)化基地，加強(qiáng)無(wú)錫地區(qū)的MEMS研發(fā)的能力。美新半導(dǎo)體主要由海歸人員創(chuàng)建，提供基于CMOS的MEMS系統(tǒng)級(jí)芯片設(shè)計(jì)能力，研發(fā)能力始終保持國(guó)際一流。我國(guó)傳感器和儀器儀表的技術(shù)和產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)發(fā)展，有了較大的提高。全國(guó)已經(jīng)有1600多家企事業(yè)單位從事傳感器和儀表元器件的研制、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)。但與國(guó)外相比，我國(guó)傳感器和儀表元器件的產(chǎn)品品種和質(zhì)量水平，尚不能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，總體水平還處于國(guó)外上世紀(jì)90年代初期的水平。

國(guó)內(nèi)已有多家MEMS相關(guān)科技公司建成投產(chǎn).江蘇省高性能硅MEMS工程技術(shù)研究中心在蘇成立45存在的主要問(wèn)題有：（1）科技創(chuàng)新差，核心制造技術(shù)嚴(yán)重滯后于國(guó)外，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品少，品種不全，產(chǎn)品技術(shù)水平與國(guó)外相差15年左右。

（2）投資強(qiáng)度偏低，科研設(shè)備和生產(chǎn)工藝裝備落后，成果水平低，產(chǎn)品質(zhì)量差。

（3）科技與生產(chǎn)脫節(jié)，影響科研成果的轉(zhuǎn)化，綜合實(shí)力較低，產(chǎn)業(yè)發(fā)展后勁不足。

未來(lái)，我國(guó)將形成對(duì)MEMS傳感器的巨大市場(chǎng)需求：①硅壓力傳感器及變送器年需求量500萬(wàn)只以上，主要應(yīng)用于石油、化工、電力工業(yè)，鋼鐵、電器行業(yè)及工業(yè)測(cè)量與控制等領(lǐng)域；②集成壓力傳感器年需求量200萬(wàn)只以上，主要應(yīng)用于汽車、大型中央空調(diào)器以及醫(yī)療器械等行業(yè)；③CH4氣體傳感器市場(chǎng)年需求在700-850萬(wàn)套，主要應(yīng)用于能源工業(yè)、環(huán)境檢測(cè)、工業(yè)過(guò)程控制、工作生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)及環(huán)保領(lǐng)域等。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)MEMS傳感器的年需求量在2000萬(wàn)只以上，市場(chǎng)潛力巨大，需求年均增長(zhǎng)約20%～30%，成長(zhǎng)性良好。④在一些無(wú)法進(jìn)口的高端和特種應(yīng)用領(lǐng)域，例如航天和油田用高溫、高壓MEMS傳感器領(lǐng)域，中國(guó)有一定的技術(shù)積累，有適合于發(fā)展MEMS產(chǎn)業(yè)的良好基礎(chǔ)。面對(duì)這片巨大的潛力市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)當(dāng)努力營(yíng)造產(chǎn)業(yè)環(huán)境，利用自身的高性價(jià)比與國(guó)際巨頭在MEMS市場(chǎng)上一爭(zhēng)高低。.存在的主要問(wèn)題有：.462.3MEMS市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)與傳統(tǒng)IC產(chǎn)業(yè)相比，MEMS產(chǎn)值如冰山一角，所占比例很小；但MEMS產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)速度很快，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)IC產(chǎn)業(yè)。據(jù)市場(chǎng)調(diào)查公司Yole

Development的統(tǒng)計(jì)，2007年全球MEMS市場(chǎng)總值為71億美元，2012年將達(dá)到140億美元，復(fù)合年均增長(zhǎng)率（CAGR）達(dá)到14%。全球MEMS相關(guān)產(chǎn)品(包括汽車安全氣囊系統(tǒng)，顯示系統(tǒng)等)市場(chǎng)總值為480億美元，至2010年將達(dá)到950億美元。

MEMS與IC芯片產(chǎn)業(yè)有非常類似的發(fā)展規(guī)律。兩者的升級(jí)換代周期都非常短：MEMS器件從研發(fā)到量產(chǎn)3億個(gè)的時(shí)間，從過(guò)去10年縮短為現(xiàn)在2~3年，速度成為MEMS產(chǎn)品成功的基本保障。

MEMS第一輪商業(yè)化浪潮始于20世紀(jì)70年代末，當(dāng)時(shí)用大型蝕刻硅片結(jié)構(gòu)和背蝕刻膜片制作壓力傳感器。由于薄硅片振動(dòng)膜在壓力下變形，會(huì)影響其表面的壓敏電阻走線，這種變化可以把壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。后來(lái)的電路則包括電容感應(yīng)移動(dòng)質(zhì)量加速計(jì)，用于觸發(fā)汽車安全氣囊和定位陀螺儀。

第二輪商業(yè)化出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代，主要圍繞著PC和信息技術(shù)的興起。德州儀器公司根據(jù)靜電驅(qū)動(dòng)斜微鏡陣列推出了投影儀，而熱式噴墨打印頭現(xiàn)在仍然大行其道。

第三輪商業(yè)化出現(xiàn)于世紀(jì)之交，微光學(xué)器件通過(guò)全光開(kāi)關(guān)及相關(guān)器件而成為光纖通訊的補(bǔ)充。盡管該市場(chǎng)現(xiàn)在蕭條，但從長(zhǎng)期看來(lái)微光學(xué)器件將是MEMS一個(gè)增長(zhǎng)強(qiáng)勁的領(lǐng)域。

第四輪商業(yè)化包括一些面向射頻無(wú)源元件、在硅片上制作的音頻、生物和神經(jīng)元探針，以及所謂的“片上實(shí)驗(yàn)室”生化藥品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和微型藥品輸送系統(tǒng)的靜態(tài)和移動(dòng)器件。.2.3MEMS市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)與傳統(tǒng)IC產(chǎn)業(yè)47三、MEMS的應(yīng)用

MEMS技術(shù)的研究和應(yīng)用主要集中在三個(gè)方向：微型傳感器、微型執(zhí)行器和微型系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。目前MEMS的產(chǎn)品在光信號(hào)處理、生物醫(yī)學(xué)、機(jī)器人、汽車、航空、航天、軍事和日用電器等領(lǐng)域，已得到了廣泛的應(yīng)用，并具有巨大潛在的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益。MEMS的主要研究?jī)?nèi)容.三、MEMS的應(yīng)用MEMS技術(shù)的研究和應(yīng)用主要集中在三483.1

MEMS傳感器（一）壓力傳感器

MEMS壓力傳感器是一種薄膜元件，受到壓力時(shí)變形。可以利用應(yīng)變儀（壓阻型感測(cè)）來(lái)測(cè)量這種形變，也可以通過(guò)電容感測(cè)兩個(gè)面之間距離的變化來(lái)加以測(cè)量。采用MEMS技術(shù)特點(diǎn)：穩(wěn)定性好靈敏度高自過(guò)壓保護(hù)達(dá)到100倍以上指標(biāo)先進(jìn)適用大批量生產(chǎn)應(yīng)用范圍：壓力測(cè)量流量液位測(cè)量真空高度，速度需求：每年150萬(wàn)只以上創(chuàng)造價(jià)值：可達(dá)45億元硅電容式壓力傳感器芯片.3.1MEMS傳感器（一）壓力傳感器MEMS壓力傳感49MEMS微型壓力傳感器電子產(chǎn)品上的壓力傳感器應(yīng)用領(lǐng)域：1.汽車行業(yè)：安全氣囊、傳動(dòng)系統(tǒng)壓力感測(cè)、輪胎壓力監(jiān)測(cè)等；2.醫(yī)療市場(chǎng)：一次性低成本導(dǎo)管、昂貴醫(yī)療設(shè)備中的壓力感測(cè)等；3.工業(yè)領(lǐng)域：采暖通風(fēng)及空調(diào)（HVAC）、水平面測(cè)量、各種工業(yè)過(guò)程與控制應(yīng)用。MEMS壓力傳感器在汽車上的應(yīng)用.MEMS微型壓力傳感器電子產(chǎn)品上的壓力傳感器應(yīng)用領(lǐng)域：MEM50（二）加速度傳感器MEMS技術(shù)所制造的加速度傳感器，根據(jù)原理分類有：壓阻式加速度傳感器、壓電式加速度傳感器、電容式加速度傳感器、熱電偶式加速度傳感器、諧振式加速度傳感器、光波導(dǎo)加速度傳感器，其中應(yīng)用最廣泛、受關(guān)注程度最高的是電容式加速度傳感器。應(yīng)用領(lǐng)域：自動(dòng)化控制、檢測(cè)、軍工等方面。應(yīng)用范圍：傾斜度偵測(cè)、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、定位偵測(cè)、震動(dòng)偵測(cè)、振動(dòng)偵測(cè)、自由落下偵測(cè)。.（二）加速度傳感器MEMS技術(shù)所制造的加速51無(wú)創(chuàng)胎心檢測(cè)手機(jī)中的加速度計(jì)飛行器傾角測(cè)量用于汽車底盤(pán)控制.無(wú)創(chuàng)胎心檢測(cè)手機(jī)中的加速度計(jì)飛行器傾角測(cè)量用于汽車底盤(pán)控制.52（三）陀螺儀MEMS陀螺是利用震動(dòng)質(zhì)量塊被基座(殼體)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)的哥氏效應(yīng)來(lái)傳感角速度的原理制成。CRS03系列微硅陀螺儀特點(diǎn)：利用MEMS（微機(jī)械加工）的微型器械。

由于平面環(huán)狀結(jié)構(gòu)，因此受震動(dòng)和沖擊的影響很小。

用途：導(dǎo)航，平臺(tái)穩(wěn)定，汽車安全系統(tǒng)，遙控直升機(jī)，車裝衛(wèi)星天線設(shè)備，工業(yè)用，機(jī)器人，3D虛擬實(shí)境，船只電子磁針誤差補(bǔ)償有關(guān)傾斜（角速度）感應(yīng)設(shè)備。.（三）陀螺儀MEMS陀螺是利用震動(dòng)質(zhì)量塊被基座(殼體)帶動(dòng)旋53射流微陀螺ECF流體陀螺應(yīng)用：主要用于測(cè)量汽車的旋轉(zhuǎn)速度（轉(zhuǎn)彎或者打滾），它與低加速度計(jì)一起構(gòu)成主動(dòng)控制系統(tǒng)；家用電子產(chǎn)品；航空航天機(jī)械。.射流微陀螺ECF流體陀螺應(yīng)用：.543.2MEMS執(zhí)行器（一）微電機(jī)微執(zhí)行器的核心部件是微電機(jī)，在微執(zhí)行器中占主導(dǎo)地位。微電機(jī)壓電微電機(jī)靜電型微電機(jī)形狀記憶合金微電機(jī)電磁型微電機(jī)磁致伸縮型微電機(jī)應(yīng)用：1.信息領(lǐng)域：微電機(jī)與傳感器、數(shù)字電路集成在一個(gè)半導(dǎo)體芯片上用作開(kāi)關(guān)組合部件。如：光纖產(chǎn)品、光學(xué)儀器等。2.軍事領(lǐng)域：機(jī)器昆蟲(chóng)、微型機(jī)器人等微型探測(cè)器。3.醫(yī)療領(lǐng)域：微創(chuàng)傷內(nèi)窺鏡、精密顯微外科、體內(nèi)局部微量給藥都需要高靈巧、高柔順性的微電機(jī)。4.航空航天領(lǐng)域：微電機(jī)可用在帶攝像裝置進(jìn)入衛(wèi)星、火箭或宇航飛機(jī)內(nèi)檢查故障的機(jī)器人上。在超微電機(jī)基礎(chǔ)上還可以發(fā)展慣性導(dǎo)航器件，如微陀螺。.3.2MEMS執(zhí)行器（一）微電機(jī)微執(zhí)行器的核心部件是微電55人工心臟上海交通大學(xué)研制的抗磁懸浮微陀螺.人工心臟上海交通大學(xué)研制的抗磁懸浮微陀螺.56（二）微電子泵微流動(dòng)系統(tǒng)是MEMS的一個(gè)重要分支,近年來(lái)已經(jīng)成為熱門的研究領(lǐng)域。微泵作為一個(gè)重要的微流動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行器件,是其發(fā)展水平的重要標(biāo)志。

微型泵根據(jù)其有無(wú)可動(dòng)閥片可分為有閥型微泵和無(wú)閥型微泵。有閥型微泵往往基于機(jī)械驅(qū)動(dòng),原理簡(jiǎn)單,制造工藝成熟,易于控制,是目前應(yīng)用的主流;無(wú)閥型微泵則常常利用流體在微尺度下的新特性,原理比較新穎,更適于微型化,具有更大的發(fā)展前景。主要應(yīng)用：1.藥物供給；2.芯片上化學(xué)反應(yīng)物供給；3.生化傳感器。.（二）微電子泵微流動(dòng)系統(tǒng)是MEMS的一個(gè)重要57微電子超純凈泵采用MEMS技術(shù)加工微米級(jí)噴嘴，95%以上的顆粒在1-5微米之間，噴霧量可控制在微升級(jí)以內(nèi)。.微電子超純凈泵采用MEMS技術(shù)加工微米級(jí)噴嘴，95%以上的58（三）微繼電器繼電器是廣泛應(yīng)用于信息處理、通信、控制、機(jī)電一體化等領(lǐng)域的重要元器件之一。隨著航天和微小衛(wèi)星技術(shù)的大力發(fā)展，對(duì)于繼電器的小體積、低功耗的要求越來(lái)越迫切，傳統(tǒng)的繼電器已無(wú)法滿足這些要求。近年來(lái)，MEMS技術(shù)的大力發(fā)展與應(yīng)用為新型繼電器提供了一種新思路?；贛EMS技術(shù)的繼電器與傳統(tǒng)繼電器相比較具有體積小、功耗低、接觸阻抗低、開(kāi)關(guān)速度快、易于電路集成等優(yōu)點(diǎn)，受到越來(lái)越多關(guān)注。MEMS常用微型繼電器從驅(qū)動(dòng)原理上可分為靜電型、電磁型、電熱型、電液型。

典型應(yīng)用：射頻儀器軍用通訊自動(dòng)測(cè)試設(shè)備超小型MEMS高頻繼電器.（三）微繼電器繼電器是廣泛應(yīng)用于信息處理、通信59

當(dāng)前，MEMS技術(shù)正處于高速發(fā)展前夕,21世紀(jì)會(huì)展現(xiàn)一個(gè)大發(fā)展的局面,它的廣泛應(yīng)用和效益將強(qiáng)有力地顯示出來(lái),它對(duì)信息、航空、航天、自動(dòng)控制、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、近代物理和工程學(xué)等諸領(lǐng)域發(fā)展的影響將是深遠(yuǎn)的,人類的生產(chǎn)和生活方式也會(huì)因此而發(fā)生重大改變。近來(lái)上市的高能效低價(jià)微型MEMS傳感器徹底改變了人們與移動(dòng)終端設(shè)備的互動(dòng)方式。在各類移動(dòng)終端、游戲機(jī)、遙控器等設(shè)備上，MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器可以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的功能，令人心動(dòng)的用戶界面，用戶的手勢(shì)、碰摸就能夠激活相應(yīng)的功能。

國(guó)高（淄博）微系統(tǒng)科技有限公司應(yīng)勢(shì)而上，應(yīng)運(yùn)而生。借助清華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院在MEMS領(lǐng)域的科研和人才優(yōu)勢(shì)，依托淄博集成電路產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和政策優(yōu)勢(shì)，共同搭建國(guó)家級(jí)MEMS中試代工平臺(tái)、打造國(guó)家級(jí)微系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化基地、引領(lǐng)國(guó)內(nèi)MEMS器件產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)電子信息產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。.當(dāng)前，MEMS技術(shù)正處于高速發(fā)展前夕602022/12/19國(guó)高（淄博）微系統(tǒng)科技有限公司是專門從事微