物聯網的大時代,我們該如何抓住MEMS(微機電系統)浪潮

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物聯網的大時代，我們該如何抓住MEMS（微機電系統）浪潮

佚名 發表於 2020-03-20 15:19:23

（文章來源：網絡整理）

一說到晶片，就是橫在我們心頭的一根尖刺！雖說國家已經在大力扶持晶片產業，但是與美歐在晶片的長期深耕相比，我們還有很大的鴻溝等待跨越！

4G將視頻普及到了手機上，讓網際網路經濟觸及到我們每一個人，而隨著5G的快速發展，萬物互網將會將所有人和物聯繫在一起，這股巨大流量將會引爆一個更加龐大的市場。物聯網時代，除了計算核心晶片之外，外貌和晶片有點像的MEMS(微機電系統)市場規模和晶片也一樣大得很。

微機電系統（MEMS, Micro-Electro-Mechanical System），也叫做微電子機械系統、微系統、微機械等，指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置。其內部結構一般在微米甚至納米量級，是一個獨立的智能系統。主要用作各種傳感器，以測量加速度、角速度、壓力、位移、流量、電量、磁場、紅外、溫度、氣體成分、溼度、PH值、離子濃度、生物濃度、觸覺等。

可能大家對MEMS沒有太多概念，但是我們實際每天都用到它。在手機就有很多MEMS器件，比如用於測量單擊雙擊手式的MEMS陀螺儀，它還集成重力感應和方向感應的功能。

從上圖看起來MEMS似乎不小，但這是它封裝好之後的形式，而這種微結構，比晶片的工藝更複雜，我國近年通過扶持政策，已經初步具備了晶片生產能力。但是在MEMS行業，我們比晶片落後得更多。MEMS產品包羅萬象，它用微電子加工的方式做出常用的機械裝置，如馬達、泵、陀螺儀、反射鏡面等，內部可能包括通道、孔、懸臂梁、膜、腔體等結構。MEMS融合了微電子加工工藝和精密機械加工等技術，涉及微電子、機械、材料、力學、化學甚至生物學等諸多科學領域。

微機械概念是著名物理學家費曼(Richard Feynman)，1959年在加州理工學院的物理年會上發表的題為「There's Plenty of Room at the Bottom（底部還有很大空間）」的著名演講提出的。1987年，加州大學伯克利分校的科學家借鑑集成電路(IC)工藝，製作出了直徑僅為100μm左右的矽微靜電微電機，它的大小與人類頭髮絲的粗細相當。此後，MEMS技術進入飛速發展時代，各種MEMS產品層出不窮，應用在各種尖端領域。

在投影機當中，最核心的晶片叫做DMD，這種晶片就是一種MEMS器件，全世界只有美國的TI（德州儀器）可以生產。DMD技術也稱為"數字光線處理技術"。通過數字信息控制數十萬到上百萬個微小的反射鏡，將不同數量的光線投射出去。每個微鏡的面積只有16×16微米，微鏡按矩陣行列排布，每個微鏡可以在二進位0/1數位訊號的控制下做正10度或負10度的角度翻轉。如果美國禁止這種晶片出口，那麼臺灣的揚明、臺達等投影機引擎企業都要歇菜，世界上所有投影機都得想辦法再用回液晶這種昏暗的投影技術。

據相關預測，隨著物聯網應用的推廣，全球MEMS行業在未來幾年將持續每年兩位數的增長，這個增長速度遠超全球世晶片行業的增速。到2020年，全球傳感器市場接近600億美元，而我國傳感器晶片的國產化率還不到10%，比晶片還更依賴進口。

全球前十大MEMS公司全部是歐美日企業，並且現在MEMS的三種生產工藝分別為美國、德國和日本掌握著。這三種技術分別是以美國為代表的以集成電路加工技術為基礎的矽基微加工技術，以德國為代表發展起來的利用X射線深度光刻、微電鑄、微鑄塑的LIGA技術，和以日本為代表的精密加工技術，如微細電火花EDM、超聲波加工技術。

我國的MEMS產業起步較晚，一般認為從2010年前後我國的MEMS產業才有了雛形。但是，之前在我國的一些高校也有做過這方面的一些研究。例如2006年，哈爾濱技術學院電子工程系研製了一種高速開關磁阻微電機，其轉速可達到10^5r/min。

總體來說，我國MEMS不管從技術上還是從商業上，都遠遠落後美歐日，2018年我國只有兩家企業進入全球前30名MEMS廠商，分別是第11名的歌爾股份和第23名的瑞聲科技，兩家公司主營業務都集中於MEMS聲學器件。我國雖已形成了設計、生產製造、封裝測試、系統集成的完整產業鏈條，但產品集中在加速度計、壓力傳感器等傳統領域。

MEMS傳感器經歷了三次浪潮，第一次發生在20世紀80年代末到90年代，以汽車電子需求增長帶來的；第二次發生在2007年之後，以消費電子產品和網際網路設備帶來的傳感器產品需求；第三次是物聯網出現，其快速發展將給行業帶來巨大發展紅利。能否隨著這股浪潮將我國MEMS產業帶動發展起來，就看我們能否抓住這個機會，將我國自主的MEMS技術發展了。
      （責任編輯：fqj）

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