MEMS傳感器即微機(jī)電系統(tǒng)（Micro-electro Mechanical Systems），是指將精密機(jī)械系統(tǒng)與微電子電路技術(shù)結(jié)合發(fā)展出來的一項(xiàng)工程技術(shù)，它的尺寸一般在微米量級(jí)。封裝技術(shù)是MEMS傳感器成功的關(guān)鍵，其技術(shù)包括SIP（系統(tǒng)級(jí)封裝）、WLP（晶圓級(jí)封裝）、三維硅穿孔（TSV）等，通過三維堆疊技術(shù)，將微型化后的傳感器的機(jī)械部件與其他微電子組件集成，最后根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景來采用不同的封裝形式，最終組裝而成。

一、優(yōu)勢(shì)

相比傳統(tǒng)的機(jī)械傳感器，MEMS具有著巨大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)：

1.MEMS傳感器具有著體積小、重量輕、功耗低的特點(diǎn)。

其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可達(dá)微米甚至納米量級(jí)。同時(shí)其內(nèi)部的機(jī)械部件由于微型化后會(huì)具有慣性小、諧振頻率高、響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。

2.MEMS可通過硅微加工工藝進(jìn)行批量制造、封裝、測(cè)試。

以單個(gè)5mm*5mm尺寸的MEMS器件為例，在一片16英寸的硅片晶圓上可同時(shí)切割出大約4000個(gè)芯片，可以大大降低器件的生產(chǎn)成本。根據(jù)Yole Development的研究，單個(gè)MEMS的平均成本在0.1-1美元之間。

3.隨著MEMS技術(shù)及工藝的發(fā)展，現(xiàn)在傾向于單個(gè)MEMS芯片中整合更多的功能，實(shí)現(xiàn)更高的集成度。

例如慣性傳感器IMU，從以前的分立式慣性傳感器到現(xiàn)在的MPU6050芯片，其中集成了3軸MEMS陀螺儀，3軸MEMS加速度計(jì)，以及一個(gè)可擴(kuò)展的數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器DMP。在未來,系統(tǒng)級(jí)的高度集成化將會(huì)是MEMS未來在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)合的主要承載形式。

4.MEMS采用硅基加工工藝，硅具有與鐵相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度、硬度，類似鋁的密度，熱傳導(dǎo)率接近鉬和鎢，所以其可兼容傳統(tǒng)IC生產(chǎn)工藝。

5.MEMS是涉及機(jī)械、半導(dǎo)體、電子、物理、生物、材料等學(xué)科的交叉領(lǐng)域。并且它集成了很多當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的尖端成果。

二、應(yīng)用

1.無人機(jī)領(lǐng)域

十幾年前可能消費(fèi)級(jí)無人機(jī)還沒有在市場(chǎng)占有一席之地，而現(xiàn)在更多的人聽到無人機(jī)可能想到的就是大疆精靈系列、御Mavic系列等。產(chǎn)生無人機(jī)市場(chǎng)這么大的變化的關(guān)鍵就是高性能的MEMS傳感器的出現(xiàn)。

在無人機(jī)控制系統(tǒng)，最重要的傳感器就是慣性測(cè)量單元IMU了。典型的6軸IMU包括3軸MEMS加速度計(jì)和陀螺儀。通過傳感器測(cè)量參數(shù)以及姿態(tài)解算算法，就可以確定無人機(jī)的軌跡。隨著MEMS技術(shù)的升級(jí)，IMU本身所獲得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、傳感器整合度以及體積進(jìn)一步微型化都會(huì)得到提升。

2.投影顯示

基于DMD技術(shù)的數(shù)字光線處理（DLP）投影技術(shù)較于LCD液晶顯示有著更高的對(duì)比度，并且畫面更清晰、穩(wěn)定。由于采用MEMS技術(shù)，運(yùn)用了發(fā)射光成像的光學(xué)原理，實(shí)現(xiàn)了圖像處理數(shù)字化。

因此它被廣泛用于桌面投影機(jī)、商務(wù)投影機(jī)、電影院放映，尤其在大屏幕投影拼接顯示領(lǐng)域。此外在醫(yī)療成像、光譜分析、光學(xué)測(cè)量和無掩模光刻及結(jié)構(gòu)照明等方面也占據(jù)著主導(dǎo)地位。

三、展望

雖然MEMS行業(yè)受疫情影響，發(fā)展速度有所減緩，但是整體趨勢(shì)還是一片向好。主要體現(xiàn)在工業(yè)控制、醫(yī)療電子、高端消費(fèi)電子（無人機(jī)）、汽車電子等多個(gè)領(lǐng)域的高速發(fā)展，推動(dòng)著MEMS市場(chǎng)的持續(xù)增長(zhǎng)。同時(shí)伴隨著第三次MEMS產(chǎn)業(yè)化浪潮的不斷推進(jìn)，MEMS行業(yè)預(yù)計(jì)到2026年，市場(chǎng)規(guī)模將迎來突破性增長(zhǎng)。