MEMS系統(tǒng)即微機電系統(tǒng)，是指可批量制作的，集微型傳感器、執(zhí)行器、機械結(jié)構(gòu)、電源能源、信號處理、控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信等于一體的微米或納米級器件或系統(tǒng)。
 

　　MEMS傳感器是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多學科交叉的前沿研究領(lǐng)域，其采用微電子和微機械加工技術(shù)制造出來的新型傳感器。與傳統(tǒng)的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實現(xiàn)智能化的特點。
 

　　同時，在微米量級的特征尺寸使得它可以完成某些傳統(tǒng)機械傳感器所不能實現(xiàn)的功能。2016年以來，國內(nèi)傳感器技術(shù)及產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，同時受國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能等技術(shù)的推動，傳感器向著MEMS化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化的方向持續(xù)發(fā)展。
 

　　MEMS產(chǎn)業(yè)鏈主要涉及設(shè)計研發(fā)、生產(chǎn)制造、封裝測試、系統(tǒng)應用四大環(huán)節(jié)。MEMS產(chǎn)業(yè)鏈的上游包括MEMS器件設(shè)計、材料和生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)和供應，中游包括MEMS器件的制造加工和封裝測試、下游使用MEMS產(chǎn)品集成終端電子產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計，MEMS&傳感器代工產(chǎn)能將從2019年的390萬片/月增加至2023年的470萬片/月。
 

　　中國MEMS傳感器行業(yè)發(fā)展趨勢
 

　　1.微型化。設(shè)備小型化、低能耗化未來，不斷縮小產(chǎn)品尺寸、降低產(chǎn)品成本是MEMS傳感器行業(yè)的重要發(fā)展趨勢之一。
 

　　MEMS傳感器產(chǎn)品的下游應用，對產(chǎn)品輕薄化有著較高的要求。MEMS生產(chǎn)廠商一方面改進封裝結(jié)構(gòu)計，在保證產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)上縮小器件尺寸，另一方面也同步縮小芯片的尺寸，在單片晶圓尺寸固定的情況下，芯片尺寸的減小增加了芯片的產(chǎn)量，也有效降低了平均成本。未來，隨著MEMS尺寸的縮小，MEMS(微機電系統(tǒng))將逐步向NEMS(納機電系統(tǒng))轉(zhuǎn)變，并獲得尺寸和成本的持續(xù)降低。
 

　　2.集成化。多傳感器融合與協(xié)同單個設(shè)備中搭載的傳感器數(shù)量逐漸增加，同時為了提升了信號識別與收集的效果和器件的集成化程度，傳感器之間開始實現(xiàn)融合與協(xié)同(比如加速度計、陀螺儀、磁力計、IMU組合形成慣性傳感器組)。
 

　　應用場景多元化
 

　　隨著人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，MEMS傳感器的應用場景將更加多元。MEMS傳感器是人工智能重要的底層硬件之一，傳感器收集的數(shù)據(jù)越豐富和精準，人工智能的功能才會越完善。
 

　　1.應用于醫(yī)療
 

　　MEMS傳感器應用于無創(chuàng)胎心檢測，檢測胎兒心率是一項技術(shù)性很強的工作，由于胎兒心率很快，在每分鐘l20～160次之間，用傳統(tǒng)的聽診器甚至只有放大作用的超聲多普勒儀，用人工計數(shù)很難測量準確。而具有數(shù)字顯示功能的超聲多普勒胎心監(jiān)護儀，價格昂貴，僅為少數(shù)大醫(yī)院使用，在中、小型醫(yī)院及廣大的農(nóng)村地區(qū)無法普及。此外，超聲振動波作用于胎兒，會對胎兒產(chǎn)生很大的不利作用。盡管檢測劑量很低，也屬于有損探測范疇，不適于經(jīng)常性、重復性的檢查及家庭使用。
 

　　基于MEMS加速度傳感器設(shè)計的胎兒心率檢測儀在適當改進后能夠以此為終端，做一個遠程胎心監(jiān)護系統(tǒng)。醫(yī)院端的中央信號采集分析監(jiān)護主機給出自動分析結(jié)果，醫(yī)生對該結(jié)果進行診斷，如果有問題及時通知孕婦到醫(yī)院來。該技術(shù)有利于孕婦隨時檢查胎兒的狀況，有利于胎兒和孕婦的健康。
 

　　2.應用在汽車電子
 

　　MEMS壓力傳感器主要應用在測量氣囊壓力、燃油壓力、發(fā)動機機油壓力、進氣管道壓力及輪胎壓力。這種傳感器用單晶硅作材料，以采用MEMS技術(shù)在材料中間制作成力敏膜片，然后在膜片上擴散雜質(zhì)形成四只應變電阻。車用MEMS壓力傳感器有電容式、壓阻式、差動變壓器式、聲表面波式等幾種常見的形式。而MEMS加速度計的原理是基于牛頓的經(jīng)典力學定律，通常由懸掛系統(tǒng)和檢測質(zhì)量組成，通過微硅質(zhì)量塊的偏移實現(xiàn)對加速度的檢測，主要用于汽車安全氣囊系統(tǒng)、防滑系統(tǒng)、汽車導航系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)等，除了有電容式、壓阻式以外，MEMS加速度計還有壓電式、隧道電流型、諧振式和熱電偶式等形式。
 

　　3.應用于運動追蹤系統(tǒng)
 

　　在運動員的日常訓練中，MEMS傳感器可以用來進行3D人體運動測量，對每一個動作進行記錄，教練們對結(jié)果分析，反復比較，以便提高運動員的成績。隨著MEMS技術(shù)的進一步發(fā)展，MEMS傳感器的價格也會隨著降低，這在大眾健身房中也可以廣泛應用。
 

　　在滑雪方面，3D運動追蹤中的壓力傳感器、加速度傳感器、陀螺儀以及GPS可以讓使用者獲得極精確的觀察能力，除了可提供滑雪板的移動數(shù)據(jù)外，還可以記錄使用者的位置和距離。在沖浪方面也是如此，安裝在沖浪板上的3D運動追蹤，可以記錄海浪高度、速度、沖浪時間、漿板距離、水溫以及消耗的熱量等信息。
 

　　未來，智能家居、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、智能城市等新產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域都將為MEMS傳感器行業(yè)帶來廣闊的市場空間。
 

　　資料來源：樂晴智庫、百科