微機電系統（Micro-Electro Mechanical System）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。簡單理解，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。

傳統ECM駐極體電容麥克風/Apple Watch樓氏MEMS硅麥克風

　　MEMS是替代傳統傳感器的唯一選擇

　　諸如最典型的半導體發展歷史：從20世紀初在英國物理學家弗萊明手下發明的第一個電子管，到1943年擁有17468個電子三極管的ENIAC和1954年誕生裝有800個晶體管的計算機TRADIC，到1954年飛兆半導體發明了平面工藝使得集成電路可以量產，從而誕生了1964年具有里程碑意義的首款使用集成電路的計算機IBM360。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也不例外。

　　正因為MEMS擁有如此眾多跨世代的優勢，目前來看我們認為其是替代傳統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。

　　1）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（表面積比體積）可以提高表面傳感器的敏感程度。

　　2）硅基加工工藝，可兼容傳統IC生產工藝：硅的強度、硬度和楊氏模量與鐵相當，密度類似鋁，熱傳導率接近鉬和鎢，同時可以很大程度上兼容硅基加工工藝。

　　3）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。

　　4）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。

　　同時不同的封裝工藝可以把不同功能、不同敏感方向或致動方向的多個傳感器或執行器集成于一體，或形成微傳感器陣列、微執行器陣列，甚至把多種功能的器件集成在一起，形成復雜的微系統。

　　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。

　　例如慣性傳感器IMU（Inertialmeasurementunit）中，從最早的分立慣性傳感器，到ADI推出的一個封裝內中集成了三軸陀螺儀、加速度計、磁力計和一個壓力傳感器以及ADSP-BF512Blackfin處理器的10自由度高精度MEMS慣性測量單元。

　　5）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。

　　物聯網給MEMS帶來新機遇

　　未來可以預見未來大規模下游應用主要會以新的消費電子例如AR/VR，以及物聯網例如智能駕駛、智慧物流、智能家居等。而傳感器做為感知層，是不可或缺的關鍵基礎物理層部分，物聯網的快速發展，將會給MEMS行業帶來巨大的發展紅利。

　　物聯網的系統架構主要包括三部分：感知層、傳輸層和應用層。

　　感知層的作用主要是獲取環境信息和物與物的交互，主要由傳感器、微處理器和RF無線收發器等組成；

　　傳輸層主要用于感知層之間的信息傳遞，由包括NB IOT、Zig Bee、Thread、藍牙等通訊協議組成；

　　應用層主要包括云計算、云存儲、大數據和數據挖掘以及人機交互等軟件應用層面構成。感知層傳感器處于整個物聯網的最底層，是數據采集的入口，物聯網的“心臟”，有著巨大的發展空間。

　　物聯網的三層架構

　　隨著國內設計、制造、封測等多個環節的技術和工藝正在逐步成熟，MEMS作為物理量連接半導體的產物，將恰逢其時的受益于物聯網產業的發展，MEMS在消費電子、汽車電子、工業控制、軍工、智能家居、智慧城市等領域將得到更為廣泛的應用，根據Yole developpement的預測，2016-2020年MEMS傳感器市場將以13%年復合成長率增長，2020年MEMS傳感器市場將達到300億美元，前景無限。

　　MEMS全球市場產值預測（億美元）

　　2015年中國MEMS器件市場規模為308億元人民幣，占據全球市場的三分之一。從發展速度而言，中國MEMS市場增速一直快于全球市場增速。中國MEMS器件市場平均增速約15-20%，中國集成電路市場增速約為7-10%，橫向對比而言，MEMS器件市場的增速兩倍于集成電路市場。

　　中國近年MEMS傳感器市場規模（億元）