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（1）MEMS 技術(shù)

MEMS（全稱 Micro Electromechanical System）即微機(jī)電系統(tǒng)，是一種利用集成電路（IC）制造技術(shù)和微結(jié)構(gòu)加工技術(shù)把微傳感器、微執(zhí)行器等制造在一塊或者多塊芯片上的微型集成系統(tǒng)，其尺寸約為幾毫米乃至更小，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級(jí)，是一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)。MEMS 是一個(gè)多學(xué)科交叉的前沿性研究領(lǐng)域，涉及了物理學(xué)、半導(dǎo)體、光學(xué)、電子工程、化學(xué)、材料工程、機(jī)械工程、醫(yī)學(xué)、信息工程及生物工程等多種學(xué)科和工程技術(shù)。

MEMS 技術(shù)被譽(yù)為 21 世紀(jì)具有革命性的新技術(shù)，早可追溯到 1987 年美國(guó)，當(dāng)年伯克利加州大學(xué)發(fā)明的微馬達(dá)被認(rèn)為是 MEMS 技術(shù)的開端。1993 年ADI 公司的微加速度計(jì)產(chǎn)品大批量應(yīng)用于汽車防撞氣囊，MEMS 正式走入產(chǎn)業(yè)化階段。

20 世紀(jì) 90 年代 MEMS 技術(shù)快速發(fā)展，圍繞深槽蝕刻技術(shù)發(fā)展出多種加工工藝，微鏡、噴墨打印頭等 MEMS 產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。2007 年以后，以智能手機(jī)為代表的消費(fèi)電子產(chǎn)品大量應(yīng)用 MEMS 傳感器，慣性傳感器、磁力計(jì)、光學(xué)MEMS、射頻 MEMS 等應(yīng)運(yùn)而生。近年來，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展不斷推動(dòng) MEMS 技術(shù)進(jìn)步，MEMS 集成化、智能化是未來發(fā)展趨勢(shì)。

（2）MEMS 傳感器

MEMS 傳感器即運(yùn)用了 MEMS 技術(shù)的傳感器。與傳統(tǒng)傳感器相比，MEMS傳感器具有體積小、重量輕、集成度高、智能化、低成本、功耗低、可大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，MEMS 內(nèi)部一般在微米甚至納米級(jí)別，使得它可以完成某些傳統(tǒng)機(jī)械傳感器所不能實(shí)現(xiàn)的功能。

MEMS 傳感器由傳感器、信息處理單元、執(zhí)行器和通訊/接口單元等組成。其輸入信號(hào)通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)處理（模擬的或/和數(shù)字的）后，由執(zhí)行器與外界產(chǎn)生作用。每一個(gè)微系統(tǒng)可以采用數(shù)字或模擬信號(hào)（電、光、磁等物理量）與其他的微系統(tǒng)進(jìn)行通信。

資料來源：賽迪顧問

MEMS 傳感器產(chǎn)業(yè)主要環(huán)節(jié)包括設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)制造、封裝測(cè)試、系統(tǒng)應(yīng)用。

在封裝方面，相較于普通 IC 封裝，MEMS 傳感器產(chǎn)品的封裝更龐大、更復(fù)雜、更困難。首先，相較于普通 IC 較為溫和的工作環(huán)境，MEMS 傳感器常處于高壓力、強(qiáng)振動(dòng)、高溫度、高濕度等惡劣環(huán)境之中，因此要求封裝結(jié)構(gòu)與封裝材料能適應(yīng)各種復(fù)雜的工作環(huán)境，對(duì)封裝技術(shù)要求較高。

其次，由于 MEMS 傳感器需要感知外部世界，在封裝過程中需要提供讓芯片敏感區(qū)與外界環(huán)境交互作用的通道，因此相較于普通 IC 的封裝，MEMS 封裝還需保證芯片敏感區(qū)與外界環(huán)境充分交互作用。同時(shí)，MEMS 封裝還需要保護(hù)芯片敏感區(qū)不因兩者間的交互作用產(chǎn)生性能惡化，保持其性能穩(wěn)定。由于上述兩點(diǎn)需同時(shí)滿足，這對(duì)封裝技術(shù)而言是一個(gè)挑戰(zhàn)。

此外，由于 MEMS 制造工藝的多樣性、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及應(yīng)用環(huán)境的多樣性，使得 MEMS 封裝技術(shù)難以像普通芯片封裝技術(shù)一樣實(shí)現(xiàn)規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化，無法采用統(tǒng)一的封裝形式與封裝工藝，因此對(duì)封裝技術(shù)提出了更高要求。

在測(cè)試方面，與傳統(tǒng) IC 不同，MEMS 傳感器產(chǎn)品的非標(biāo)準(zhǔn)化特性明顯，即使同類型傳感器的測(cè)試方法、測(cè)試設(shè)備也可能存在差異，因此具備更高的測(cè)試難度。綜上，在 MEMS 傳感器產(chǎn)品的量產(chǎn)化過程中，封裝與測(cè)試是重要的環(huán)節(jié)，其所占的成本比重已經(jīng)越來越大。根據(jù)賽迪顧問統(tǒng)計(jì)，封裝測(cè)試的成本往往占據(jù)產(chǎn)品成本的大半，甚至超過 70%。

編輯：曾婉甜

來源：思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 高華科技