MEMS芯片簡介
MEMS的全稱是微型電子機械系統(tǒng)(Micro Electromechanical System),利用半導(dǎo)體制造工藝和材料,將傳感器、執(zhí)行器、機械機構(gòu)、信號處理和控制電路等集成于一體的微型器件或系統(tǒng),其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級。MEMS主要包含兩個部分:傳感器和執(zhí)行器。與傳統(tǒng)的機械傳感器相比,MEMS傳感器具有體積小、集成化、智能化、低成本等優(yōu)點,可以滿足物聯(lián)網(wǎng)時代對于傳感器的要求。
MEMS芯片分類
MEMS傳感器種類很多,也有多種分類方法。按其工作原理,大致可分為MEMS物理、化學(xué)和生物傳感器,其中每一種MEMS傳感器又可分為很多種小類,不同的MEMS 傳感器可以測量不同的量,實現(xiàn)不同的功能。
傳感器分類
MEMS芯片行業(yè)發(fā)展歷程
MEMS 起源可追溯至 20 世紀 50 年代,硅的壓阻效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)后,學(xué)者們開始了對硅傳感器的研究。然而,MEMS 產(chǎn)業(yè)真正發(fā)展始于 20 世紀 80 年代,前后經(jīng)歷了 3 次產(chǎn)業(yè)化浪潮。20 世紀 80 年代至 90 年代:1983 年 Honeywell 利用大型刻蝕硅片結(jié)構(gòu)和背蝕刻膜片制作了集成壓力傳感器,將機械結(jié)構(gòu)與電路集成在一個芯片內(nèi)。80 年代末至 90 年代,汽車行業(yè)的快速發(fā)展,汽車電子應(yīng)用如安全氣囊、制動壓力、輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)等需求增長,巨大利潤空間驅(qū)使歐洲、日本和美國的企業(yè)大量生產(chǎn) MEMS,推動了 MEMS 行業(yè)發(fā)展的第一次浪潮。20 世紀 90 年代末至 21 世紀初:本階段早期,噴墨打印頭和微光學(xué)器件的巨大需求促進了 MEMS 行業(yè)的發(fā)展。而 2007 年后,消費電子產(chǎn)品對 MEMS 的強勁需求,手機、小家電、電子游戲、遠程控制、移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等消費電子產(chǎn)品要求體積更小且功耗更低的 MEMS 相關(guān)器件,對 MEMS 產(chǎn)品需求更大,掀起了 MEMS 行業(yè)發(fā)展的第二次產(chǎn)業(yè)化浪潮,并將持續(xù)推動 MEMS 行業(yè)向前發(fā)展。2010 年至今:產(chǎn)品應(yīng)用的擴展,使 MEMS 行業(yè)呈現(xiàn)新的趨勢。MEMS 產(chǎn)品逐步應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備等新領(lǐng)域,應(yīng)用場景日益豐富,正漸漸覆蓋人類生活的各個維度。此外,MEMS 是當前移動終端創(chuàng)新的方向,新的設(shè)備形態(tài)(如可穿戴設(shè)備)需要更加微型化的器件和更為便捷的交互方式。然而,物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備應(yīng)用助推 MEMS 第三次產(chǎn)業(yè)化浪潮的同時,行業(yè)仍然面臨來自產(chǎn)品規(guī)格、功率消耗、產(chǎn)品整合以及成本等方面的壓力,MEMS 產(chǎn)品及相關(guān)技術(shù)亟待持續(xù)改進,以滿足更小、更低能耗、更高性能的需求。
國內(nèi)傳感器企業(yè)的主要布局區(qū)域
長三角區(qū)域?以上海、無錫、南京為中心。?逐漸形成包括熱敏、磁敏、圖像、稱重、光電、溫度、氣敏等較為完備的傳感器生產(chǎn)體系及產(chǎn)業(yè)配套。
珠三角區(qū)域?以深圳中心城市為主。?由附近中小城市的外資企業(yè)組成以熱敏、磁敏、超聲波、稱重為主的傳感器產(chǎn)業(yè)體系。
東北地區(qū)?以沈陽、長春、哈爾濱為主。?主要生產(chǎn)MEMS力敏傳感器、氣敏傳感器、濕敏傳感器。
京津區(qū)域?主要以高校為主。?從事新型傳感器的研發(fā),在某些領(lǐng)域填補國內(nèi)空白。北京已建立微米/納米國家重點實驗室。
中部地區(qū)?以鄭州、武漢、太原為主。?產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合的模式,在PTC/NTC熱敏電阻、感應(yīng)式數(shù)字液位傳感器和氣體傳感器等產(chǎn)業(yè)方面發(fā)展態(tài)勢良好。