MEMS或将成为传感器创新源泉 破解传感器产业碎片化难题

　　MEMS传感器是采用微机械加工技术制造的新型传感器，是MEMS系统的重要分支。在MEMS原理层面，作为获取信息的关键器件，MEMS传感器对各种传感装置的微型化起着巨大的推动作用。MEMS传感器是指尺寸在几毫米乃至更小的传感器装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。

　　简单理解， MEMS（Micro-Electro Mechanical System）就是将传统传感器的机械部件微型化后，通过三维堆叠技术，例如三维硅穿孔TSV  等技术把器件固定在硅晶元上，最后根据不同的应用场合采用特殊定制的封装形式，最终切割组装而成的硅基传感器。受益于普通传感器无法 企及的IC硅片加工批量化生产带来的成本优势，MEMS又具备普通传感器无法具备的微型化和高集成度。

       MEMS传感器以其优异的性能，如体积小、重量轻、成本低、功耗低、灵敏度高、可批量化生产、易于集成和实现智能化等特点，逐步取代传统机械传感器而占据主导地位。目前，MEMS传感器主要应用在消费电子、汽车电子、航空航天、工业控制、医疗健康等领域，未来物联网产业将是MEMS传感器应用的重要领域。

       在美国硅谷传感器领域，以MEMS工艺技术为基础，根据不同行业和功能的需求，展开不同封装结构的各种传感器产品创新，已经持续了近25年，形成各种类型传感器产品，应用领域不断扩展，得到了各行业的广泛认同。正如硅谷MEMS工艺技术创始人丹尼斯所说：“20多年来，硅谷传感器产品一直都围绕着以硅基材料为主体的MEMS芯片和不同行业领域的市场应用需求，开展不同结构形式封装的产品创新。”因此，MEMS工艺技术是各种类型传感器的共性基础工艺技术，被业界称之为传感器创新源泉。  

　　目前，MEMS成熟工艺有4英寸、6英寸、8英寸、12英寸。伴随着半导体平面工艺更新换代和不断升级，工艺设备与装置水平成熟度增强，价格不断降低，MEMS工艺也正在向更大尺寸方向发展，工艺成熟度也随之不断增强。产品广泛应用于物理、化学和生物传感器中，在声敏、光敏、热敏、力敏、磁敏、气敏、湿敏、压敏、离子敏等传感器中的应用业已成熟。不仅提高了产业化能力，降低了产品成本，也大大提高了产品的可靠性、稳定性、一致性，使得产品的分散性、离散性得到了极大改善，可进行规范化与标准化的封装与生产，在批量化与规模化生产中发挥了重要作用。  

　　2011年，美国同行认为MEMS工艺已经成熟，可以广泛推广应用，确立并形成了传感器产业围绕MEMS工艺技术和应用两大方向的创新与突破：  

　　一是敏感机理创新与工艺突破。提高了MEMS工艺技术在材料与工艺结构等基础理论与应用水平，比如晶体与非晶体、各种半导体材料应用；在硅-硅键合工艺、硅薄膜工艺、金属薄膜工艺等多个领域的工艺技术创新，大大提高了产品生产的微型化、低成本、复合型、集成度等产业化基础水平。  

　　二是智能化水平提高和应用创新。在多功能集成化、模块化构架、嵌入式能力、网络化接口等方面形成了创新与突破。极大地改善了产用难以对接的矛盾，搭建了生产制造与市场应用的桥梁与技术通道，突破了行业在生产和应用领域长期形成的技术壁垒和发展瓶颈。同时也提高了各行业的产品自主选择和应用设计能力，大大刺激了应用需求，拓展了市场空间。  

　　借助共性基础技术和工艺，建立生产可柔性化、工艺规范化、产品标准化的生产体系，寻找产品的配套市场，彻底改变技术和市场的孤岛化、碎片化问题是传感器产业化的关键之处。根据MEMS工艺技术和产品市场应用特点，温敏、声敏、力敏、光敏、气敏、磁敏、频率等7大类型产品符合产业化技术特点和市场规模化需求，可实现产业化规模生产。  

　　另外，以硅麦克风为代表的声敏传感器已经在国内外形成了十大主流特色品牌产品和商家，实现了产业化规模生产；在温湿度传感器方面，美国、德国、瑞士、日本、中国等都有规模化生产能力，在未来发展中温湿度将复合在其他物理量传感器之中，比如力敏、磁敏传感器中，可同时检测温湿度参数；频率与RF射频、毫米波等共性工艺技术接近，而参数、功能、应用差异较大的产品，可在同一厂家实现产业化。特别是在手机、智能交通、生物感知等应用领域可爆发式增长，具有较大的诱惑力。射频器件95%仍由欧美厂商主导，甚至没有一家亚洲厂商进入。为了打破行业垄断现象，这将成为未来技术创新与竞争的焦点。