本文(wén)主(zhǔ)要探討(tǎo)MEMS傳(chuán)感(gǎn)器的發展(zhǎn)趨勢(shì)以及現(xiàn)在(zài)主要的應(yīng)用幾個(gè)重(zhòng)要領域。MEMS傳(chuán)感器是一(yī)種(zhǒng)新(xīn)型(xíng)的(dí)傳感(gǎn)器技術，是(shì)多(duō)學科(kē)領域交叉的(dí)前沿科技技術(shù)。
MEMS突(tū)出的優點(diǎn)是(shì)利用(yòng)微電(diàn)子技術把(bǎ)傳感器，執行(háng)器和處理電(diàn)路(lù)這(zhè)三部(bù)分集成在一(yī)起(qǐ)，組(zǔ)成(chéng)單(dān)片集(jí)成傳(chuán)感(gǎn)器(qì)或(huò)係(xì)統，更可以實(shí)現(xiàn)傳感器(qì)芯片的(dí)大規模批量(liáng)製造(zào)，已廣(guǎng)泛(fàn)用於(yú)信(xìn)息，汽(qì)車(chē)，消(xiāo)費(fèi)，工控等領域(yù)，並成為(wéi)國(guó)際(jì)競(jìng)爭的(dí)戰(zhàn)略(lüè)製高(gāo)點(diǎn)。究其傳感器和(hé)MEMS的發展(zhǎn)過程(chéng)，二(èr)十世(shì)紀(jì)六十年代剛(gāng)出現微加工器(qì)件，七(qī)十年(nián)代主要研究新(xīn)的技術和擴展應(yīng)用方麵，八(bā)十年代(dài)係(xì)列(liè)生產更(gēng)為復(fù)雜的器件，九十(shí)年(nián)代是集(jí)成(chéng)敏(mǐn)感(gǎn)係統的(dí)發(fā)展(zhǎn)，2000年(nián)以(yǐ)後無綫(xiàn)微(wēi)係統(tǒng)開(kāi)始(shǐ)發展。
縱觀(guān)2000年以後(hòu)的MEMS傳感器數據(jù)，得到(dào)以下(xià)的(dí)數據：雖然從2000年以(yǐ)後，MEMS傳(chuán)感(gǎn)器(qì)技術(shù)迅速(sù)發展(zhǎn)，但是(shì)每個階段(duàn)都(dū)有各自獨到的特(tè)點並且存在很大(dà)的(dí)差異(yì)。為便(biàn)於分析(xī)可(kě)以把它(tā)劃分成三(sān)個階段，2000至2006年稱(chēng)之為(wéi)成長(cháng)期，2007至(zhì)2010年定義(yì)為發展期，2011年(nián)到(dào)現在(zài)被視為(wéi)迅猛成長(cháng)期(qī)。
伴隨(suí)著MEMS市(shì)場需求的日益增長，可以預測到MEMS技術必(bì)定會以(yǐ)快(kuài)速(sù)發(fā)展(zhǎn)的狀(zhuàng)態(tài)並且一直保持快速地增長(cháng)勢頭MEMS技(jì)術(shù)發(fā)展依賴與(yǔ)市場的(dí)需求，並(bìng)且以(yǐ)市場需(xū)求為導(dǎo)向(xiàng)，它(tā)的發(fā)展快(kuài)慢(màn)和(hé)所需(xū)的類(lèi)型都和(hé)市場的所需密不可分(fēn)。上世紀(jì)九十年代末，隨(suí)著MEMS技術(shù)越(yuè)來(lái)越走向(xiàng)商業，該(gāi)技術(shù)經歷了起步期，生長期(qī)，大量的(dí)微(wēi)傳(chuán)感器(qì)產(chǎn)物(wù)大量(liáng)的(dí)衝(chōng)入(rù)了(liǎo)市場。
隨後(hòu)2000至2006年這六年期(qī)間，主要為汽車工業(yè)的(dí)發(fā)展(zhǎn)，而(ér)汽車(chē)上需要的傳(chuán)感器之多，這(zhè)其中(zhōng)主要以壓力(lì)，加速度和熱傳(chuán)感器(qì)為代表。而(ér)2007至2010年這三年，MEMS的發展(zhǎn)可以說是(shì)進(jìn)入了多(duō)元(yuán)化(huà)階段(duàn)，雖然(rán)在從(cóng)數(shù)量方(fāng)麵(miàn)分析(xī)並沒(méi)有發(fā)生(shēng)很(hěn)大(dà)的(dí)變化(huà)，但是應(yīng)用領域(yù)卻在不(bù)斷的(dí)擴大(dà)，拓(tuò)寬，例(lì)如：在(zài)航(háng)空(kōng)航天技(jì)術(shù)，生物(wù)醫藥領域(yù)，醫療電子(zǐ)，消(xiāo)費(fèi)電子和化工(gōng)機械(xiè)等(děng)方麵，都逐漸(jiàn)展現出了(liǎo)MEMS傳感器(qì)的(dí)影子。與此(cǐ)同時(shí)，物聯網和(hé)智(zhì)能製造的(dí)成(chéng)長(cháng)在一定(dìng)程度上起(qǐ)到(dào)了催促作(zuò)用(yòng)。
通過對權人的(dí)分(fēn)析，可(kě)以(yǐ)獲(huò)得下麵(miàn)的(dí)定(dìng)論(lùn)：美(měi)國的(dí)霍尼(ní)韋爾公司和德國(guó)的羅伯特•博世(shì)公司(sī)，在世(shì)界的(dí)MEMS研(yán)發(fā)中(zhōng)很(hěn)長(cháng)一(yī)段(duàn)時(shí)間都占(zhān)居重要(yào)的(dí)地(dì)位(wèi)。羅(luó)伯特•博世公司(sī)的Gerhard Lammel預測(cè)：汽車工業是MEMS傳感器(qì)第一(yī)次(cì)被(bèi)大量的推(tuī)廣(guǎng)並(bìng)被廣(guǎng)泛應用，消費(fèi)類(lèi)產業(yè)占主導地(dì)位(wèi)的就是智(zhì)能(néng)手(shǒu)機，被(bèi)認為是第二次(cì)大潮(cháo)，而物聯網及(jí)服務(wù)被視為第三次大潮。
國家“863計劃"15年持(chí)續不(bù)斷的支持(chí)，MEMS傳(chuán)感(gǎn)器(qì)在設(shè)計(jì)，加(jiā)工，測試(shì)，封(fēng)裝，裝(zhuāng)配等(děng)方(fāng)麵都有了突飛猛進的提升(shēng)，在(zài)科研(yán)人員的不(bù)懈(xiè)努力下，開(kāi)發(fā)研究出有獨立(lì)自主的(dí)知識產權，並(bìng)且(qiě)形(xíng)成了(liǎo)我國(guó)自己(jǐ)的(dí)MEMS研(yán)究隊伍(wǔ)，建立(lì)了一大批MEMS研(yán)發基地(dì)，在短(duǎn)時間內，形成了(liǎo)我國(guó)微(wēi)納製(zhì)造(zào)技術（NEMS）的(dí)研(yán)究(jiū)和(hé)開發(fā)體(tǐ)係。
這(zhè)十幾年(nián)以(yǐ)來，我(wǒ)國(guó)已經有(yǒu)數百家(jiā)公司從事MEMS/NEMS產(chǎn)品研(yán)發，已(yǐ)經介入MEMS/NEMS技術(shù)研發的企(qǐ)業中也出(chū)現了大(dà)型集(jí)成(chéng)電路(lù)生產骨幹企業。實現了在消費(fèi)類(lèi)，汽車工業(yè)等(děng)行(háng)業的(dí)MEMS/NEMS的代工(gōng)生(shēng)產模(mó)式。
結合(hé)國(guó)外(wài)的發(fā)展(zhǎn)趨勢，可以看出，我國(guó)在MEMS技術(shù)方麵(miàn)和規(guī)模化(huà)生產(chǎn)方(fāng)麵(miàn)的研(yán)究(jiū)和(hé)投入(rù)較為(wéi)不足，這就使得MEMS產(chǎn)業在產(chǎn)業化(huà)集成設(shè)計(jì)與(yǔ)規模(mó)生產兩方(fāng)麵的能力就顯得比較(jiào)薄弱。
傳(chuán)感器(qì)低功耗(hào)及自供(gōng)能需求日(rì)趨(qū)增加。隨著物聯(lián)網等(děng)應(yīng)用對(duì)傳感(gǎn)需(xū)求的(dí)快(kuài)速增(zēng)長(cháng)，傳感器使(shǐ)用(yòng)數量(liáng)急劇增(zēng)加(jiā)，能(néng)耗也將隨(suí)之翻(fān)倍。降低(dī)傳(chuán)感器(qì)功耗，采(cǎi)用環(huán)境(jìng)能(néng)量收(shōu)集實現(xiàn)自供能，增強續航能力(lì)的需(xū)求將(jiāng)會(huì)伴(bàn)隨傳(chuán)感器(qì)發展的(dí)始終(zhōng)，且(qiě)日(rì)趨強(qiáng)烈。
MEMS和傳感器(qì)呈(chéng)現多項功(gōng)能(néng)高度(dù)集(jí)成化(huà)和組(zǔ)合(hé)化的(dí)趨(qū)勢(shì)。由(yóu)於設計空(kōng)間(jiān)，成(chéng)本和功耗預(yù)算日(rì)益(yì)緊縮(suō)，在(zài)同一(yī)襯(chèn)底上(shàng)集(jí)成(chéng)多種敏(mǐn)感元器件(jiàn)，製成能(néng)夠(gòu)檢測多(duō)個參(cān)量(liáng)的多(duō)功(gōng)能組(zǔ)合MEMS傳(chuán)感(gǎn)器(qì)成為重(zhòng)要解決方(fāng)案(àn)。
軟件正成(chéng)為(wéi)MEMS傳感(gǎn)器的重要組(zǔ)成部分(fēn)，隨(suí)著多(duō)種(zhǒng)傳(chuán)感器進(jìn)一(yī)步(bù)集成(chéng)，越(yuè)來越(yuè)多(duō)的(dí)數(shù)據(jù)需要處(chǔ)理，軟件使得多種(zhǒng)數據(jù)融合(hé)成為可(kě)能(néng)。MEMS產(chǎn)品發展必(bì)將從(cóng)係(xì)統應(yīng)用的定(dìng)義(yì)開始，開發具(jù)有軟件(jiàn)融(róng)合功(gōng)能(néng)的(dí)智能(néng)傳(chuán)感器(qì)，促進(jìn)人(rén)工(gōng)智能在(zài)傳感器領域更廣闊的應(yīng)用。
隨(suí)著(zhuó)終端(duān)設(shè)備小型化(huà)，種(zhǒng)類多樣化，推動(dòng)微電子(zǐ)加(jiā)工技術特別(bié)是(shì)納米加工技(jì)術的(dí)快速發(fā)展(zhǎn)，智能(néng)傳感器(qì)向更小尺寸(cùn)演進是大勢(shì)所趨。與MEMS類似，NEMS（納機電係(xì)統）是專(zhuān)注納米尺度(dù)領(lǐng)域的微(wēi)納係(xì)統(tǒng)技術，隻(zhī)不過(guò)尺(chǐ)寸更(gēng)小(xiǎo)。
5.大量(liáng)使(shǐ)用(yòng)新(xīn)敏(mǐn)感材(cái)料
薄(báo)膜(mó)型壓電材(cái)料具(jù)有更好的(dí)工(gōng)藝(yì)一(yī)致(zhì)性，更高(gāo)的(dí)可靠性，更高的(dí)良(liáng)率，更小(xiǎo)的(dí)麵積，可用於MEMS執行(háng)器(qì)，揚聲(shēng)器，觸覺和觸摸界麵(miàn)等(děng)。未來(lái)MEMS器件的(dí)驅動模式預(yù)計將從(cóng)傳統(tǒng)的(dí)靜電梳(shū)齒驅(qū)動(dòng)轉向壓電(diàn)驅動(dòng)。
6.更大的(dí)晶(jīng)圓(yuán)尺寸(cùn)
相(xiāng)比於目(mù)前業(yè)界普(pǔ)遍(biàn)應用的6英寸(cùn)，8英寸晶(jīng)圓製造工(gōng)藝，更(gēng)大的(dí)晶(jīng)圓尺寸能夠很大程(chéng)度上降(jiàng)低(dī)成本(běn)，提(tí)高產(chǎn)量，並(bìng)且晶(jīng)圓(yuán)尺寸(cùn)的擴(kuò)大(dà)與(yǔ)芯片特(tè)征尺寸的縮小是相(xiāng)應促(cù)進和互相推動的(dí)。
MEMS的(dí)四(sì)大(dà)新興應(yīng)用(yòng)領域：
1.在生物醫藥領(lǐng)域的應(yīng)用(yòng)
我(wǒ)國的生物(wù)醫(yī)藥領域(yù)使用MEMS傳感器的(dí)頻率較(jiào)高，主要可用於(yú)臨床(chuáng)化驗(yàn)，健康(kāng)指(zhǐ)數的檢測等(děng)多項(xiàng)內容。使(shǐ)用(yòng)的MEMS傳感器(qì)主要(yào)為(wéi)壓力(lì)傳(chuán)感(gǎn)器，微(wēi)型流(liú)體傳(chuán)感(gǎn)器等(děng)多種係(xì)統(tǒng)。將(jiāng)MEMS傳(chuán)感器應用到醫用口服(fú)液當(dāng)中，可通過(guò)口服方式將芯(xīn)片(piàn)送入人體(tǐ)，實現(xiàn)對身體目標(biāo)器官的檢驗與分析(xī)。
此外，還(huán)可發揮(huī)MEMS傳感(gǎn)器(qì)的(dí)吸附作用，逐漸(jiàn)消(xiāo)除人體內(nèi)存在的(dí)危害細胞(bāo)等物質(zhì)，同時清除多餘的(dí)脂(zhī)肪，以(yǐ)此(cǐ)降(jiàng)低人體(tǐ)出(chū)現(xiàn)心髒(zàng)疾病的幾(jī)率(shuài)。在生(shēng)物醫療(liáo)應(yīng)用(yòng)方(fāng)麵(miàn)，MEMS傳(chuán)感(gǎn)器還可介(jiè)入到手術(shù)之(zhī)前(qián)來發揮功能，從而降(jiàng)低(dī)術(shù)中所(suǒ)形成風險(xiǎn)，為提高(gāo)手術(shù)的(dí)成(chéng)功率提供重要的保障。
2.在(zài)環保(bǎo)項(xiàng)目生(shēng)產(chǎn)運營管理領域中(zhōng)的(dí)應(yīng)用(yòng)從汙(wū)泥處理方麵(miàn)來講(jiǎng)，企(qǐ)業需在整(zhěng)個運(yùn)營期(qī)間(jiān)對(duì)各類(lèi)機(jī)組進行(háng)隨時(shí)監(jiān)控，搜(sōu)集一手數據信(xìn)息，並(bìng)將其(qí)發(fā)送到中央(yāng)控(kòng)製(zhì)室，依(yī)據項目的(dí)具體要(yào)求(qiú)來(lái)完成(chéng)生(shēng)產運(yùn)營係統，全廠視(shì)頻監控(kòng)係(xì)統等(děng)內容(róng)的構(gòu)建。
結合(hé)項(xiàng)目(mù)所(suǒ)提(tí)出(chū)的具體(tǐ)要(yào)求，接入對(duì)應(yīng)的監管(guǎn)平台(tái)中(zhōng)，將項目各(gè)監(jiān)控(kòng)子(zǐ)站的數據同(tóng)步上傳到(dào)監(jiān)管平台，同時(shí)還需依(yī)據運(yùn)營平(píng)台數(shù)據(jù)庫及(jí)界(jiè)麵(miàn)風(fēng)格(gé)的具(jù)體(tǐ)要求，對設計(jì)進行統(tǒng)一(yī)設(shè)置(zhì)，為後(hòu)續的數(shù)據等層麵對(duì)接(jiē)提(tí)供(gōng)便利。為實現上述(shù)要求，可對汙(wū)泥處(chǔ)理企(qǐ)業(yè)的(dí)運營(yíng)管(guǎn)理係統E-MES進(jìn)行深度開發。該(gāi)係統(tǒng)具有多協(xié)議接(jiē)入功(gōng)能，可接(jiē)入到監管(guǎn)平台(tái)，對汙泥(ní)的計量(liáng)，視(shì)頻(pín)場景等(děng)各(gè)指標進行遠(yuǎn)程監控(kòng)。
將MEMS傳感器係統與(yǔ)衛星技(jì)術結(jié)合(hé)使用(yòng)，便可在既定(dìng)的(dí)空(kōng)間範(fàn)圍內(nèi)實現(xiàn)信(xìn)號(hào)傳輸。由(yóu)於傳感(gǎn)器的質量(liáng)較小(xiǎo)，其可應(yīng)用在(zài)超(chāo)微型衛星(xīng)中。但衛(wèi)星係(xì)統的(dí)飛(fēi)行(háng)時間(jiān)較短(duǎn)，這(zhè)便(biàn)會影(yǐng)響(xiǎng)MEMS傳(chuán)感器(qì)在(zài)軍事係(xì)統(tǒng)中發揮更大的(dí)作用(yòng)。
部分(fēn)國家也將(jiāng)其應用在裝(zhuāng)甲兵的(dí)車(chē)用(yòng)輪(lún)胎(tāi)內，可(kě)通過使(shǐ)用(yòng)衛(wèi)星技術及探測(cè)儀(yí)等(děng)設(shè)備，拓(tuò)展MEMS傳感器(qì)的(dí)應用範圍。MEMS傳感器的耐(nài)磨和耐(nài)久性均較為理想，可(kě)布設(shè)在(zài)較為惡劣(liè)的環(huán)境(jìng)中(zhōng)。
在(zài)軍(jūn)事方麵，可(kě)通過戰(zhàn)鬥機的彈座(zuò)係統對(duì)傳(chuán)感(gǎn)器進(jìn)行科(kē)學的(dí)測試，提(tí)升(shēng)係統對惡(è)劣環(huán)境條件的(dí)適(shì)應性(xìng)，以此促使(shǐ)傳統MEMS傳感器芯片能夠在使(shǐ)用期(qī)間具有更高的穩定(dìng)性(xìng)。此外還可(kě)對通信環境(jìng)和地形(xíng)進行係(xì)統(tǒng)識(shí)別(bié)，以此提高應(yīng)用功(gōng)能(néng)。4. 在航(háng)空航天領域中的應(yīng)用MEMS傳感(gǎn)器能夠在航空航天領域具(jù)有(yǒu)更為理(lǐ)想的(dí)應(yīng)用前(qián)景(jǐng)，不但(dàn)可將其(qí)安裝(zhuāng)在(zài)飛機(jī)的(dí)核心部(bù)分，同時(shí)還(huán)可(kě)依(yī)據安裝(zhuāng)位(wèi)置來實施更(gēng)為(wéi)精準(zhǔn)的(dí)操(cāo)作(zuò)，提高(gāo)控製(zhì)的精準(zhǔn)性(xìng)。
如在飛機(jī)飛(fēi)行期間，可通(tōng)過(guò)MEMS傳(chuán)感(gǎn)器(qì)來分析(xī)氣流環(huán)境(jìng)，聲(shēng)學等(děng)信(xìn)息，同(tóng)時(shí)對係(xì)統(tǒng)的控(kòng)製部(bù)件(jiàn)進(jìn)行研究，在保證(zhèng)飛機(jī)平穩運(yùn)行(háng)的(dí)前提(tí)下，提(tí)高(gāo)燃(rán)料(liào)係統(tǒng)的運(yùn)行(háng)效(xiào)果，減少飛(fēi)機飛(fēi)行(háng)產(chǎn)生(shēng)的噪音。此(cǐ)外，MEMS傳感器(qì)還可(kě)用(yòng)於(yú)對宇(yǔ)宙的(dí)探索，將(jiāng)其植(zhí)入(rù)到探(tàn)測(cè)設備中，可實現數據(jù)的(dí)傳(chuán)輸，輔助(zhù)完成(chéng)拍攝(shè)的(dí)工(gōng)作(zuò)內容(róng)。
推進中國MEMS傳(chuán)感器技(jì)術(shù)發(fā)展思路(lù)：
可將(jiāng)研究(jiū)院，高校作(zuò)為(wéi)創新的(dí)載(zǎi)體，將工(gōng)業類(lèi)的MEMS傳感器(qì)的(dí)研(yán)究作為後續的發(fā)展方向(xiàng)，設置囊(náng)括產(chǎn)品(pǐn)設計(jì)，封裝(zhuāng)和測試等的全(quán)產業鏈(liàn)的(dí)服(fú)務平台，打造(zào)資源共享的服(fú)務體係(xì)，從而開(kāi)辟出(chū)技術(shù)創(chuàng)新的新渠道。將公共(gòng)服務(wù)平(píng)台(tái)作(zuò)為(wéi)基礎，將(jiāng)工業MEMS傳感器(qì)等的應(yīng)用(yòng)作為目(mù)標(biāo)，可盡(jìn)量對示範企業(yè)提供(gōng)扶持，形成(chéng)布(bù)局更為優化(huà)的(dí)產(chǎn)業結構。可廣泛利(lì)用(yòng)各(gè)類(lèi)資(zī)源(yuán)協同實施(shī)研究(jiū)活動，深化(huà)研究多(duō)種(zhǒng)能(néng)量(liáng)收集器(qì)的(dí)集成(chéng)設(shè)計，規(guī)模化測(cè)試，晶圓級封裝(zhuāng)等技(jì)術(shù)，研發(fā)出(chū)多(duō)種能量(liáng)收集(jí)器傳感設備(bèi)，從(cóng)而能夠拓展(zhǎn)能量收集(jí)器的(dí)應(yīng)用(yòng)範圍，促(cù)使其(qí)發(fā)揮作用，實現(xiàn)更(gēng)為(wéi)理想(xiǎng)的應(yīng)用效果(guǒ)。3. 提升(shēng)應用規(guī)模與水(shuǐ)平可通過發揮公共技術(shù)平台的(dí)作用(yòng)來實現(xiàn)多(duō)個(gè)工業類(lèi)MEMS傳(chuán)感器等的轉化工(gōng)作(zuò)，並(bìng)將其拓(tuò)展應用(yòng)到工(gōng)業(yè)互(hù)聯網領(lǐng)域(yù)，針對重點領域(yù)和行業應用(yòng)各(gè)類(lèi)產(chǎn)品，促(cù)使產(chǎn)品(pǐn)數(shù)量(liáng)和質(zhì)量均能夠(gòu)實(shí)現(xiàn)質的(dí)提升(shēng)。研(yán)究(jiū)人員需努力(lì)挖(wā)掘產品的(dí)功(gōng)能及優勢，結合產品的特征來將(jiāng)其投放(fàng)到(dào)適合的領(lǐng)域，充(chōng)分發揮(huī)產品(pǐn)的價(jià)值，從而實現預(yù)期(qī)目(mù)標(biāo)。4.加(jiā)強(qiáng)支持(chí)力度(dù)依據(jù)我(wǒ)國目前在智(zhì)能微(wēi)納傳感設備(bèi)等(děng)方(fāng)麵提出(chū)的要(yào)求，針(zhēn)對(duì)“工(gōng)業互聯(lián)網(wǎng)"等的應(yīng)用需(xū)求，選擇市(shì)場需(xū)求量(liáng)較大的(dí)MEMS傳(chuán)感器(qì)，開展封裝(zhuāng)技術，單片集成多傳(chuán)感(gǎn)設備等(děng)方麵的重(zhòng)點技術研究，充分發(fā)揮研(yán)究(jiū)人員的職業精(jīng)神與素(sù)養，深化鑽研技術，全(quán)麵(miàn)提升產品的技術水(shuǐ)平，不斷(duàn)提升(shēng)我國的(dí)科(kē)技競爭力，促(cù)使(shǐ)我國(guó)成為國(guó)際(jì)工(gōng)業(yè)領域傳(chuán)感(gǎn)器市場(cháng)的(dí)重要(yào)供應(yīng)商(shāng)，以科(kē)技創新推動(dòng)我(wǒ)國向(xiàng)強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)，深化落(là)實科技(jì)興(xīng)國(guó)的(dí)戰略思想(xiǎng)。
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