传统传感器的唯一替代：MEMS产业链一览
微机电系统（Micro-Electro Mechanical System）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（wafer）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同时又具备普通传感器无法具备的微型化和高集成度。
传统ECM驻极体电容麦克风/Apple Watch楼氏MEMS硅麦克风
MEMS是替代传统传感器的唯一选择
诸如最典型的半导体发展历史：从20世纪初在英国物理学家弗莱明手下发明的第一个电子管，到1943年拥有17468个电子三极管的ENIAC和1954年诞生装有800个晶体管的计算机TRADIC，到1954年飞兆半导体发明了平面工艺使得集成电路可以量产，从而诞生了1964年具有里程碑意义的首款使用集成电路的计算机IBM360。模拟量到数字化、大体积到小型化以及随之而来的高度集成化，是所有近现代化产业发展前进的永恒追求，MEMS也不例外。
正因为MEMS拥有如此众多跨世代的优势，目前来看我们认为其是替代传统传感器的唯一可能选择，也可能是未来构筑物联网感知层传感器最主要的选择之一。
1）微型化：MEMS器件体积小，一般单个MEMS传感器的尺寸以毫米甚至微米为计量单位，重量轻、耗能低。同时微型化以后的机械部件具有惯性小、谐振频率高、响应时间短等优点。MEMS更高的表面体积比（表面积比体积）可以提高表面传感器的敏感程度。
2）硅基加工工艺，可兼容传统IC生产工艺：硅的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度类似铝，热传导率接近钼和钨，同时可以很大程度上兼容硅基加工工艺。
3）批量生产：以单个5mm*5mm尺寸的MEMS传感器为例，用硅微加工工艺在一片8英寸的硅片晶元上可同时切割出大约1000个MEMS芯片，批量生产可大大降低单个MEMS的生产成本。
4）集成化：一般来说，单颗MEMS往往在封装机械传感器的同时，还会集成ASIC芯片，控制MEMS芯片以及转换模拟量为数字量输出。
同时不同的封装工艺可以把不同功能、不同敏感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体，或形成微传感器阵列、微执行器阵列，甚至把多种功能的器件集成在一起，形成复杂的微系统。
微传感器、微执行器和微电子器件的集成可制造出可靠性、稳定性很高的MEMS。随着MEMS的工艺的发展，现在倾向于单个MEMS芯片中整合更多的功能，实现更高的集成度。
例如惯性传感器IMU（InerTIalmeasurementunit）中，从最早的分立惯性传感器，到ADI推出的一个封装内中集成了三轴陀螺仪、加速度计、磁力计和一个压力传感器以及ADSP-BF512Blackfin处理器的10自由度高精度MEMS惯性测量单元。
5）多学科交叉：MEMS涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科，并集约了当今科学技术发展的许多尖端成果。MEMS是构筑物联网的基础物理感知层传感器的最主要选择之一。
由于物联网特别是无线传感器网络对器件的物理尺寸、功耗、成本等十分敏感，传感器的微型化对物联网产业的发展至关重要。MEMS微机电系统结合兼容传统的半导体工艺，采用微米技术在芯片上制造微型机械，并将其与对应电路集成为一个整体的技术，它是以半导体制造技术为基础发展起来的，批量化生产能满足物联网对传感器的巨大需求量和低成本要求。
物联网给MEMS带来新机遇
未来可以预见未来大规模下游应用主要会以新的消费电子例如AR/VR，以及物联网例如智能驾驶、智慧物流、智能家居等。而传感器做为感知层，是不可或缺的关键基础物理层部分，物联网的快速发展，将会给MEMS行业带来巨大的发展红利。
物联网的系统架构主要包括三部分：感知层、传输层和应用层。
感知层的作用主要是获取环境信息和物与物的交互，主要由传感器、微处理器和RF无线收发器等组成；
传输层主要用于感知层之间的信息传递，由包括NB IOT、Zig Bee、Thread、蓝牙等通讯协议组成；
应用层主要包括云计算、云存储、大数据和数据挖掘以及人机交互等软件应用层面构成。感知层传感器处于整个物联网的最底层，是数据采集的入口，物联网的“心脏”，有着巨大的发展空间。
物联网的三层架构
随着国内设计、制造、封测等多个环节的技术和工艺正在逐步成熟，MEMS作为物理量连接半导体的产物，将恰逢其时的受益于物联网产业的发展，MEMS在消费电子、汽车电子、工业控制、军工、智能家居、智慧城市等领域将得到更为广泛的应用，根据Yole developpement的预测，2016-2020年MEMS传感器市场将以13%年复合成长率增长，2020年MEMS传感器市场将达到300亿美元，前景无限。
MEMS全球市场产值预测（亿美元）
2015年中国MEMS器件市场规模为308亿元人民币，占据全球市场的三分之一。从发展速度而言，中国MEMS市场增速一直快于全球市场增速。中国MEMS器件市场平均增速约15-20%，中国集成电路市场增速约为7-10%，横向对比而言，MEMS器件市场的增速两倍于集成电路市场。
中国近年MEMS传感器市场规模（亿元）
