MEMS 技術(shù)于 1980 年代發(fā)明，是一種利用硅基半導(dǎo)體制造工藝制造微型機(jī)械電子系統(tǒng)的技術(shù)，最早在汽車和軍工領(lǐng)域有部分應(yīng)用，主要產(chǎn)品包括 MEMS 傳感器和 MEMS 執(zhí)行器。使用MEMS 工藝制造的器件具有小型化、可智能化的特點(diǎn)，契合物聯(lián)網(wǎng)中邊緣端設(shè)備采集不同維度、海量數(shù)據(jù)過程中對低功耗、一致性高的需求。但在 4G 網(wǎng)絡(luò)誕生以前，由于通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸和承載能力有限，MEMS 傳感器的市場需求亦非常有限，正如胎兒時(shí)期的人類由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)尚未發(fā)育，相應(yīng)的感官器官的發(fā)展也會受到限制。

縱觀 MEMS 行業(yè)的發(fā)展歷史，汽車產(chǎn)業(yè)、醫(yī)療及健康監(jiān)護(hù)產(chǎn)業(yè)、通信產(chǎn)業(yè)以及手機(jī)和游戲機(jī)等個(gè)人電子消費(fèi)品產(chǎn)業(yè)相繼促進(jìn)了 MEMS 產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。尤其是 2007 年以來，隨著以智能手機(jī)為代表的消費(fèi)電子產(chǎn)品的快速普及和發(fā)展，MEMS 商業(yè)化的進(jìn)展明顯加快。從而伴隨著 4G網(wǎng)絡(luò)和智能手機(jī)的誕生，MEMS 器件在過去十余年時(shí)間里有了非常顯著的發(fā)展，根據(jù) IHS 的報(bào)告，至 2019 年整個(gè) MEMS 器件市場的容量為 165 億美元，而中國信通院的報(bào)告顯示，下游智能傳感器市場的全球市場總量達(dá)到 378.5 億美元。

MEMS 傳感器芯片的基本特點(diǎn)

與大規(guī)模集成電路產(chǎn)品均采用標(biāo)準(zhǔn)的 CMOS 生產(chǎn)工藝不同，MEMS 傳感器芯片本質(zhì)上是在硅片上制造極微小化機(jī)械系統(tǒng)和集成電路的集合體，需要綜合運(yùn)用多學(xué)科、多行業(yè)的知識與技術(shù)、生產(chǎn)加工工藝具有明顯的非標(biāo)準(zhǔn)化和高度的定制化以及對產(chǎn)品供應(yīng)鏈體系的支撐有著非常高的要求等特點(diǎn)。MEMS 芯片具有非常強(qiáng)的工藝特征，三維制造工藝與集成電路的二維制造工藝相差甚大，這也是國家十四五規(guī)劃中明確將 MEMS 特殊工藝的突破納入其中的重要原因。

MEMS傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀

MEMS 傳感器目前已經(jīng)廣泛運(yùn)用于消費(fèi)電子、汽車、工業(yè)、醫(yī)療、通信等各個(gè)領(lǐng)域，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(yīng)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(zhǔn)，人工智能的功能才會越完善。

物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的核心是傳感、連接和計(jì)算，隨著聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的不斷增長，對智能傳感器數(shù)量和智能化程度的要求也不斷提升。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)帶來更廣闊的市場空間。因其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，MEMS 傳感器應(yīng)用絕不僅局限于可穿戴設(shè)備，未來醫(yī)療、人工智能以及汽車電子等領(lǐng)域的傳輸?shù)讓蛹軜?gòu)均要依賴 MEMS 傳感器來布局。

從目前全球的發(fā)展趨勢來看，汽車工業(yè)和消費(fèi)類電子的市場已經(jīng)發(fā)展得足夠發(fā)達(dá)，成為了MEMS 傳感器的發(fā)展基礎(chǔ)。未來，醫(yī)療、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等應(yīng)用領(lǐng)域智能現(xiàn)代化趨勢明顯，MEMS 傳感器的發(fā)展?jié)摿艽蟆?/p>

未來的技術(shù)發(fā)展趨勢：

（1）MEMS 和傳感器呈現(xiàn)多項(xiàng)功能高度集成化和組合化的趨勢。由于設(shè)計(jì)空間、成本和功耗預(yù)算日益緊縮，在同一襯底上集成多種敏感元器件、制成能夠檢測多個(gè)參量的多功能組合MEMS 傳感器成為重要解決方案。

（2）傳感器智能化及邊緣計(jì)算。軟件正成為 MEMS 傳感器的重要組成部分，隨著多種傳感器進(jìn)一步集成，越來越多的數(shù)據(jù)需要處理，軟件使得多種數(shù)據(jù)融合成為可能。MEMS 產(chǎn)品發(fā)展必將從系統(tǒng)應(yīng)用的定義開始，開發(fā)具有軟件融合功能的智能傳感器，促進(jìn)人工智能在傳感器領(lǐng)域更廣闊的應(yīng)用。

（3）傳感器低功耗及自供能需求日趨增加。隨著物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用對傳感需求的快速增長，傳感器使用數(shù)量急劇增加，能耗也將隨之翻倍。降低傳感器功耗，采用環(huán)境能量收集實(shí)現(xiàn)自供能，增強(qiáng)續(xù)航能力的需求將會伴隨傳感器發(fā)展的始終，且日趨強(qiáng)烈。

（4）MEMS 向 NEMS 演進(jìn)。隨著終端設(shè)備小型化、種類多樣化，推動(dòng)微電子加工技術(shù)特別是納米加工技術(shù)的快速發(fā)展，智能傳感器向更小尺寸演進(jìn)是大勢所趨。與 MEMS 類似，NEMS（納機(jī)電系統(tǒng)）是專注納米尺度領(lǐng)域的微納系統(tǒng)技術(shù)，只不過尺寸更小。

（5）新敏感材料的興起。薄膜型壓電材料具有更好的工藝一致性、更高的可靠性、更高的良率、更小的面積，可用于 MEMS 執(zhí)行器、揚(yáng)聲器、觸覺和觸摸界面等。未來 MEMS 器件的驅(qū)動(dòng)模式預(yù)計(jì)將從傳統(tǒng)的靜電梳齒驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向壓電驅(qū)動(dòng)。

（6）更大的晶圓尺寸。相比于目前業(yè)界普遍 應(yīng)用的 6 英寸、8 英寸晶圓制造工藝，更大的晶圓尺寸能夠很大程度上降低成本、提高產(chǎn)量，并且晶圓尺寸的擴(kuò)大與芯片特征尺寸的縮小是相應(yīng)促進(jìn)和互相推動(dòng)的。例如，用 12 英寸晶圓工藝線制造的 MEMS 產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)。