虽然大部分人对于MEMS（Microelectromechanical systems，微机电系统/微机械/微系统）还是感到很陌生，但是其实MEMS在我们生产，甚至生活中早已无处不在了，智能手机，健身手环、打印机、汽车、无人机以及VR/AR头戴式设备，部分早期和几乎所有近期电子产品都应用了MEMS器件。

MEMS是一门综合学科，学科交叉现象及其明显，主要涉及微加工技术，机械学/固体声波理论，热流理论，电子学，生物学等等。MEMS器件的特征长度从1毫米到1微米，相比之下头发的直径大约是50微米。

MEMS传感器主要优点是体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、易于集成等，是微型传感器的主力军，正在逐渐取代传统机械传感器，在各个领域几乎都有研究，不论是消费电子产品、汽车工业、甚至航空航天、机械、化工及医药等各领域。

常见产品有压力传感器，加速度计，陀螺，静电致动光投影显示器，DNA扩增微系统，催化传感器。

MEMS的快速发展是基于MEMS之前已经相当成熟的微电子技术、集成电路技术及其加工工艺。MEMS往往会采用常见的机械零件和工具所对应微观模拟元件，例如它们可能包含通道、孔、悬臂、膜、腔以及其它结构。然而，MEMS器件加工技术并非机械式。相反，它们采用类似于集成电路批处理式的微制造技术。

什么是MEMS技术？

微机电系统（MEMS）是一种技术，其最一般的形式可以定义为使用微加工技术制造的小型化机械和机电元件（即设备和结构）。MEMS技术传感器是低成本、高精度的惯性传感器，可用于各种行业应用。

MEMS或微机电系统是一种基于芯片的技术，其中传感器由一对电容板之间的悬浮质量组成。当传感器倾斜时，这种悬浮质量会产生电势的差异。然后，产生的差值被测量为电容的变化。

MEMS技术的应用方向

MEMS是将微传感器、微驱动器和微电子等技术集成到单个微芯片上，这有望成为未来最重要的技术突破之一。

这将通过利用微传感器和微执行器的感知和控制能力增强微电子的计算能力，使智能产品的开发成为可能。传感器通过测量机械、热、生物、化学、光学和磁性现象从环境中收集信息。然后，电子设备处理从传感器获得的信息，并通过一些决策能力指导执行器通过移动、定位、调节、泵送和过滤来响应，从而控制环境以获得某些期望的结果或目的。

此外，由于MEMS器件是使用与IC类似的批量制造技术制造的，因此可以以相对较低的成本将前所未有的功能，可靠性和复杂性放置在小型硅芯片上。MEMS技术在其预期的应用领域以及器件的设计和制造方式方面都非常多样化和丰富。MEMS已经通过实现完整的片上系统，正在彻底改变许多产品类别。

MEMS技术的技术特点

①优势

MEMS技术确实有其自身的一些优势。MEMS传感器提供方便的功能，可与所有其他传感器系列一起使用，而不受任何空间限制。此外，MEMS还利用非常紧凑的微型机器组件，这些组件非常小巧，每个MEMS传感器都可以轻松安装到您的手掌中。MEMS传感器具有IP67密封。这是因为传感器需要能够承受-40º至+ 85ºC的极端温度。大多数使用MEMS传感器的行业都在极端温度下工作。而且，这种密封使传感器能够暂时浸入浅水中，从而可以监控海上和海底的俯仰和滚动应用。其他电解传感器可能具有更高的精度，但通常对温度更敏感。

这些MEMS传感器的另一个优点是抗冲击和振动。MEMS传感器在减震环境中可能不是最持久的，但MEMS倾角计在10-1000Hz时具有10grms的抗振性，加速度计具有100G的抗冲击性。因此，这些传感器不能用于军事应用等高度令人震惊的场景，但它们可以承受工业测量和控制，钻井设备和一些岩土工程监测。

②劣势

尽管MEMS传感技术很有用，但它们确实有一些局限性。通常，MEMS传感器在整个温度范围内具有较大的漂移。对于那些没有温度补偿或加热能力的人来说，这可能是值得关注的。而且，相对于其他传统且更昂贵的传感器，MEMS传感器通常具有较低的精度。因此，您应该始终确定在购买前需要测量的确切内容。MEMS传感器非常适合不需要最高精度的应用，如工业自动化、平台调控、位置控制以及俯仰和滚动测量。这就是为什么MEMS电解传感器以低成本完美地适用于许多不同的领域。

MEMS产业模式

与传统集成电路产业类似，从 MEMS 产业价值链来看，根据行业内企业提供的产品或服务，可以分为设计、制造和封测三个环节。其中，MEMS 制造行业属于 MEMS 行业的一个环节，处于产业链的中游。该行业根据设计环节的需求开发各类 MEMS 芯片的工艺制程并实现规模生产，兼具资金密集型、技术密集型和智力密集型的特征，对企业资金实力、研发投入、技术积累等均提出了极高要求。

目前市场中，一方面 IDM 企业受到来自升级产业线以及降低成本维持利润的双重压力，市场中已出现 IDM 企业将制造环节外包的情况；另一方面，MEMS产品应用的爆发式增长需要不同领域、不同行业的新兴 MEMS 公司参与其中，但巨额的工厂建设投入、运维成本以及 MEMS 工艺开发、集成的复杂性却形成了较高的行业门槛，阻碍了市场的持续扩张。

在此背景下，纯 MEMS 代工厂与 MEMS 产品设计公司合作开发产品的商业模式将成为未来行业业务模式的主流。类似于传统集成电路行业发展趋势，MEMS 产业将逐步走向设计与制造分立、制造环节外包的模式。

MEMS 制造主要指 MEMS 芯片制造，行业内主要经营模式包括两类，一类是依靠自有生产线进行生产，另一类则是外包给 MEMS 代工厂进行生产。行业内提供 MEMS 制造代工服务的企业，从芯片类型和产业价值链来看，主要分为三类，即纯 MEMS 代工、IDM 企业代工以及传统集成电路 MEMS 代工。

1、纯 MEMS 代工

纯 MEMS 代工企业不提供任何设计服务，企业根据客户提供的 MEMS 芯片设计方案，进行工艺制程开发以及代工生产服务。代表企业有公司、TeledyneDalsa、IMT 等。

2、IDM 企业代工

IDM 企业即垂直整合器件制造商，该类厂商除了进行集成电路设计之外，一般还拥有自有的封装厂和测试厂，其业务范围涵盖集成电路的设计、制造、封装和测试所有环节。由于晶圆制造、封装和测试的生产线建设均需要巨额资金投入，因此 IDM 模式对企业的研发力量、资金实力和市场影响力都有极高的要求。在满足自身晶圆制造需求后，IDM 企业会将剩余的产能外包出去，提供 MEMS代工服务。采用 IDM 代工模式的企业均为全球芯片行业巨头，主要代表为博世（Bosch）、意法半导体（STMicro）、德州仪器（TI）等企业。

3、传统集成电路 MEMS 代工

传统集成电路（主要为 CMOS）代工企业以原有的 CMOS 产线为基础，嵌套部分特殊的生产 MEMS 工艺技术，将旧产线转化为 MEMS 代工线。由于批量生产能力突出，传统集成电路企业往往会集中向出货量较高的消费电子领域的MEMS 产品提供代工，该类代工企业以台积电（TSMC）、Global Foundries 等为代表。

历史发展过程中，由于 MEMS 产品在材料、加工、制造工序等单个产品差异较大，器件标准化程度较低，影响了产业垂直分工的发展，行业以 IDM 企业为主导。近年来，随着 MEMS 技术的发展和市场需求的逐渐兴起，MEMS 标准化的程度大大发展，平台化基础正在形成，越来越多的 MEMS 产品的产业链垂直分工条件日趋成熟。

MEMS产业链最有前景的应用领域

据Yole的预计，2020-2026年MEMS终端市场将以7.2%的年复合增长率增长。其中，消费领域是最大的MEMS应用市场，约占全球 MEMS 收入的 60%，到2026年约有112.7亿美元的市场。其次是汽车，汽车对MEMS的需求将从2020年的20.3亿美元上升到28.6亿美元。剩下的应用市场还有工业领域、医疗、电信、国防与航空航天等。

从MEMS器件方面来看，Yole预计，整体MEMS器件市场在2020年至2026年将以7.2%的年复合增长率增长，到2026年全球MEMS器件市场空间将达到182亿美元。在这其中，射频MEMS器件占大头，到2026年射频MEMS器件大约有40.4亿美元的市场空间，压力MEMS器件大约是23.62亿美元，惯性器件约有21.27亿美元，麦克风MEMS约是18.71亿美元，然后是加速器、喷墨头、光学、微型测辐射热仪、陀螺仪、微流体等等。

文章来源： 传感器专家网，亿佰特物联网应用