可能大部分對MEMS還是比較陌生，但其實MEMS在生活中早已無處不在了，智能手機、手環、汽車、無人機、VR/AR頭戴式設備等，都應用了MEMS器件。

既然MEMS應用這么廣泛了，那么它到底是什么技術呢?稍安勿躁，聽筆者慢慢道來。

1 、談談MEMS技術原理

MEMS是微機電系統，英文全稱是MicroElectromechanicalSystem，。是指尺寸在幾毫米乃至更小的傳感器裝置，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。簡單來說，MEMS就是將傳統傳感器的機械部件微型化后，通過三維堆疊技術，例如三維硅穿孔TSV 等技術把器件固定在硅晶元(wafer)上，最后根據不同的應用場合采用特殊定制的封裝形式，最終切割組裝而成的硅基傳感器。受益于普通傳感器無法企及的IC 硅片加工批量化生產帶來的成本優勢，MEMS 同時又具備普通傳感器無法具備的微型化和高集成度。

MEMS主要涉及微加工技術，機械學/固體聲波理論，熱流理論，電子學，生物學等等。MEMS器件的特征長度從1毫米到1微米，相比之下頭發的直徑大約是50微米。

MEMS傳感器主要優點是體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、靈敏度高、易于集成等，是微型傳感器的主力軍，正在逐漸取代傳統機械傳感器，在各個領域幾乎都有研究，不論是消費電子產品、汽車工業、甚至航空航天、機械、化工及醫藥等各領域。

2 、MEMS是替代傳統傳感器的唯一選擇

模擬量到數字化、大體積到小型化以及隨之而來的高度集成化，是所有近現代化產業發展前進的永恒追求。MEMS被看作是替代傳感器的唯一可能選擇，也可能是未來構筑物聯網感知層傳感器最主要的選擇之一。其有以下優勢：

優勢一：微型化

MEMS器件體積小，一般單個MEMS傳感器的尺寸以毫米甚至微米為計量單位，重量輕、耗能低。同時微型化以后的機械部件具有慣性小、諧振頻率高、響應時間短等優點。MEMS更高的表面體積比可以提高表面傳感器的敏感程度。

優勢二：批量生產

以單個5mm*5mm 尺寸的MEMS 傳感器為例，用硅微加工工藝在一片8 英寸的硅片晶元上可同時切割出大約1000 個MEMS 芯片，批量生產可大大降低單個MEMS 的生產成本。

優勢三：集成化

一般來說，單顆MEMS 往往在封裝機械傳感器的同時，還會集成ASIC 芯片，控制MEMS芯片以及轉換模擬量為數字量輸出。微傳感器、微執行器和微電子器件的集成可制造出可靠性、穩定性很高的MEMS。隨著 MEMS的工藝的發展，現在傾向于單個MEMS 芯片中整合更多的功能，實現更高的集成度。

優勢四：多學科交叉

MEMS 涉及電子、機械、材料、制造、信息與自動控制、物理、化學和生物等多種學科，并集約了當今科學技術發展的許多尖端成果。MEMS是構筑物聯網的基礎物理感知層傳感器的最主要選擇之一。

由于物聯網特別是無線傳感器網絡對器件的物理尺寸、功耗、成本等十分敏感，傳感器的微型化對物聯網產業的發展至關重要。MEMS 微機電系統結合兼容傳統的半導體工藝，采用微米技術在芯片上制造微型機械，并將其與對應電路集成為一個整體的技術，它是以半導體制造技術為基礎發展起來的，批量化生產能滿足物聯網對傳感器的巨大需求量和低成本要求。

3、 MEMS產業鏈

MEMS沒有一個固定成型的標準化的生產工藝流程，每一款 MEMS都針對下游特定的應用場合，因而有獨特的設計和對應的封裝形式，千差萬別。

MEMS產業鏈類似于傳統半導體產業，主要包括了四大部分：前端fabless 設計環節、ODM 代工晶圓廠生產環節、封裝測試到下游最終應用的四大環節。

全球前十名MEMS 廠商主要包括博世、意法半導體、惠普、德州儀器、佳能、InvenSense、Avago 和Qorvo、樓氏電子、松下等等。其中 BOSCH因為其在汽車電子和消費電子的雙重布局，牢牢占據著行業的第一的位置，其營收約占五大公司合計營收的三分之一。

大部分MEMS 行業的主要廠商是以Fabless 為主，例如樓氏、HP、佳能等。同時，平行的也有IDM 廠商垂直參與到整條產業鏈的各個環節，比如Bosch、ST等都建有自己的晶元代工生產線。

4 、工業物聯網帶動MEMS發展

如今，業界正定義出一個利用MEMS技術的新型態工業物聯網領域。

“我認為在未來十年，MEMS消費應用的出貨量和收入仍將持續大幅超過工業物聯網MEMS市場，”IHS總監暨MEMS感測器資深首席分析師JeremieBouchaud表示，“IHS預期在2018年時，全球MEMS消費與行動應用將達到57億美元，比由工業物聯網MEMS市場產生的3.34億美元收入更高得多。”

預計在2018年時，以工業物聯網推動的MEMS工業應用將帶來3.34億美元的市場規模。

在工業應用中，建筑物自動化將是最主要的收入來源，其次依序是資產追蹤、智慧電網(包括智慧電表)、智慧城市、智慧工廠、地震監測、無人機以及機器人等。資料中心處理在從IoT裝置而來的大量資訊時，也將帶動對于光纖MEMS的需求，包括從OXC到WSS到MEMS晶圓探棒等。

5、 中國MEMS產業的布局

國內MEMS 行業的fabless 規模相對較小，但市場規模來說具備很大的發展空間。面對國內巨大的消費電子市場，自產自銷滿足國內部分中低端市場需求，也是國內Fabless 司的一個捷徑。中國MEMS 設計企業主要集中于華東地區，約占全國企業總數的55%，其中，以上海、蘇州、無錫三地為產業集中地。

從市場來看，中國擁有全球規模最大的集成電路市場，加之物聯網的催化，國內市場對加速度計、高精度壓力傳感器、硅麥克風、陀螺儀、射頻儀器、氣體傳感器、電子羅盤等MEMS器件的需求日益迫切。

MEMS產業鏈復雜，涉及的廠商眾多，設計、制造、封裝測試廠商都在積極布局MEMS，目前我國已逐漸形成完整MEMS的產業鏈。