SEMI在2019年發(fā)布的報(bào)告《2018至2023MEMS及傳感器產(chǎn)能報(bào)告（MEMS & Sensors Fab Report to 2023）》中指出，受到通信、運(yùn)輸、醫(yī)療、移動(dòng)、工業(yè)和其他物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng)，2018年到2023年，全球MEMS和傳感器制造產(chǎn)能預(yù)計(jì)將增長25％。報(bào)告預(yù)測到2023年，MEMS代工廠將占所有MEMS和傳感器產(chǎn)線的46％。
文︱蘇嵐 李嬌陽
圖 |網(wǎng)絡(luò)
MEMS的英文全稱是Micro-Electro-Mechanical System，即微機(jī)電系統(tǒng)，它的尺寸通常在幾毫米乃至更小，它是一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)。MEMS是目前備受關(guān)注的技術(shù)之一，它也是一種典型的多學(xué)科交叉的前沿性研究技術(shù)，涉及多種學(xué)科領(lǐng)域，如電子、機(jī)械、材料、制造、物理、化學(xué)、生物以及信息與自動(dòng)控制等，它被認(rèn)為是構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)物理感知層傳感器的最主要選擇之一。
那MEMS有哪些優(yōu)點(diǎn)讓它備受關(guān)注呢？首先當(dāng)然是微型化，MEMS器件的體積都具有體積小，重量輕，慣性小，耗能低，諧振頻率高等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)對(duì)于許多領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展至關(guān)重要。
第二個(gè)是集成化，可以把多個(gè)具有不同功能、不同敏感方向或制動(dòng)方向的傳感器集成于一體，形成微傳感器陣列，也可以把多種功能的器件集成在一起，形成更為復(fù)雜的微系統(tǒng)，為傳感器和微電子器件的集成制造出具有更高可靠性和穩(wěn)定性的MEMS產(chǎn)品。
還有一個(gè)重要的特點(diǎn)就是MEMS可以批量化生產(chǎn)，采用硅微加工工藝在一片硅片上可同時(shí)制造上千個(gè)MEMS裝置或完整的MEMS器件，這可以大大降低成本。
MEMS與CMOS的關(guān)聯(lián)
提起MEMS，總會(huì)聯(lián)想到CMOS。CMOS是標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體制造工藝，而MEMS模塊中很多會(huì)用到CMOS器件，從某種程度上而言，MEMS可以看作是CMOS的擴(kuò)展，但兩者也有很大區(qū)別。
MEMS與CMOS的根本區(qū)別在于：MEMS是帶活動(dòng)部件的三維器件，而CMOS則是二維器件。因此，雖然它們在刻蝕和沉積等許多制程工藝是相似的，但MEMS在失效機(jī)理等方面更獨(dú)特。例如，由于CMOS器件沒有活動(dòng)部件，因此它不需要釋放工藝，而MEMS器件需要在熱、靜電、磁場等驅(qū)動(dòng)下執(zhí)行動(dòng)作，當(dāng)活動(dòng)部件粘在器件表面上導(dǎo)致設(shè)備故障時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生靜摩擦，而CMOS沒有此類問題。所以CMOS封裝相對(duì)簡單，但MEMS則非常復(fù)雜，不能采用CMOS的傳統(tǒng)方法進(jìn)行封裝，通常需要定制化。
需要在一些如熱驅(qū)動(dòng)、靜電驅(qū)動(dòng)、磁驅(qū)動(dòng)下執(zhí)行動(dòng)作，不能采用CMOS傳統(tǒng)方法進(jìn)行封裝
一家MEMS設(shè)備公司人員在談到MEMS和CMOS的區(qū)別時(shí)表示：CMOS器件是在硅材料上逐層制作而成。雖然蝕刻和沉積是標(biāo)準(zhǔn)工藝，但它們主要使用光刻和等離子蝕刻在裸片上創(chuàng)建圖案。而MEMS則是采用體硅加工工藝嵌入到硅中，或通過表面微加工技術(shù)在硅的頂部形成。在生物和醫(yī)療領(lǐng)域，很多都采用玻璃和塑料而非硅片來作為MEMS基底從而降低成本。
MEMS市場狀況
SEMI在2019年發(fā)布的報(bào)告《2018至2023MEMS及傳感器產(chǎn)能報(bào)告（MEMS & Sensors Fab Report to 2023）》中指出，受到通信、運(yùn)輸、醫(yī)療、移動(dòng)、工業(yè)和其他物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng)，2018年到2023年，全球MEMS和傳感器制造產(chǎn)能預(yù)計(jì)將增長25％。報(bào)告預(yù)測到2023年，MEMS代工廠將占所有MEMS和傳感器產(chǎn)線的46％。
根據(jù)法國咨詢公司Yole曾公布的MEMS廠商銷售額前30名排行榜中，博通和博世名列前兩名，日本廠商如TDK、松下等也在MEMS領(lǐng)域表現(xiàn)出色。中國有兩家廠商入圍Yole榜單，分別為歌爾股份（Goertek）和瑞聲科技（AAC）。而耐威科技通過收購Silex Microsystems AB公司后在MEMS代工領(lǐng)域處于領(lǐng)先的位置。敏芯微電子在硅麥領(lǐng)也域取得不錯(cuò)進(jìn)展，近期正在謀求科創(chuàng)板上市，不過敏芯與歌爾之間因市場競爭而起的糾紛也是最近的行業(yè)熱點(diǎn)話題。
雖然近幾年中國在MEMS領(lǐng)域的投入不斷增加，但中國和國外的技術(shù)和產(chǎn)品差距還是相當(dāng)大的。中國在MEMS應(yīng)用的內(nèi)部開發(fā)方面也落后其它國家。尤其，目前中國還面臨美國對(duì)于半導(dǎo)體設(shè)備等方面的制裁，勢必進(jìn)一步延緩MEMS技術(shù)的研發(fā)和制造的腳步，同時(shí)其它國家還在不斷推進(jìn)對(duì)MEMS技術(shù)和設(shè)備的研究和發(fā)展，多方面的不利因素都會(huì)影響我們迎頭趕上的速度。
尤其，MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度非?？?，需要更強(qiáng)的創(chuàng)新力，而且大多數(shù)MEMS器件都是專用的，市場規(guī)模不像CMOS器件有那樣大的體量，因此，技術(shù)是關(guān)鍵，在加大生產(chǎn)投資的同時(shí)，也需要專注對(duì)MEMS技術(shù)的研發(fā)，只有真正在技術(shù)上持續(xù)投入，才有可能縮小與先進(jìn)國家之間的差距。
總結(jié)
隨著物聯(lián)網(wǎng)和5G時(shí)代來臨，對(duì)于MEMS器件的需求量肯定會(huì)越來越大。有市場研究公司估計(jì)，2023年僅RF MEMS市場規(guī)模就將達(dá)到150億美元。這是一個(gè)誘人的蛋糕，但首先得有足夠的實(shí)力才能共享市場紅利。在目前復(fù)雜的市場形勢下，專注技術(shù)研發(fā)才是制勝之道，投機(jī)取巧或可以一時(shí)在市場上賺到錢，但一直投機(jī)總會(huì)把市場份額都送出去。
END
