MEMS传感器.pdf

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1、详解MEMS传感器，不止是换马甲这么简单！在近日召开的“第三届全球传感器高峰论坛暨中国物联网应用峰会”上，工信部电子司集成电路处处长任爱光透露，工信部正在制定传感器发展规划，不久将发布。而国家集成电路产业投资基金总经理丁文武近日也表示，大基金将支持物联网发展，重点投资传感器、MEMS传感器等领域。那么，问题来了，MEMS传感器是什么鬼？跟普通传感器有什么不同？它有什么用？我们一一道来！1.MEMS传感器是什么？认识MEMS传感器之前，我们先简要介绍一下传感器的定义。传感器，顾名思义，就是“传递感知”的器件。所谓的感知诸如光线感知、温湿度感知、压力感知等等，这些感知信号（或者

2、说“感觉”）是非电信号，不适于硬件电路读取利用，因此需要一定的器件收集这些信息并处理成电信号（电压，电流，频率等）。外界的信息纷繁复杂，也造就了器件迥异的外形，加之大部分采集的信息并不是电信号，因此普通传感器并未集成到电路中，而是作为独立的一个模块(如下图，左边部分)。这时候的传感器穿的是“机械装”。普通传感器模块示意图（蓝色部分为传感器数据的收集、处理和控制单元）1而MEMS传感器，就是穿了半导体工艺外衣的普通传感器！MEMS传感器模块示意图MEMS传感器，全称叫微电子机械系统(MicroelectroMechanicalSystems)，是将微型传感器、微型执行器以及信

3、号处理和控制电路，接口、通信和电源等采用半导体工艺集中到一体的微型器件或系统。其实质可以理解为半导体技术对传统机械加工的一种工艺升级。所以，MEMS传感器行业的核心就在于工艺技术，我们后面详解。啧啧，换了个马甲，传感器就NB了哦！不信，你看！几种常见的传感器与对应的MEMS传感器对比：普通传感器MEMS传感器三轴陀螺仪：2麦克风：气压传感器：普通传感器与MEMS传感器对比实例相信您也发现了，普通的传感器船上MEMS的外衣后，外形一致，并且尺寸缩小了不知多少倍。不仅如此，MEMS传感器还有很多其他优点：1）普通传感器的机械特征非常明显，外形各异，而MEMS外形基本一致，类似于

4、芯片的封装，适于低成本批量化生产；2）普通传感器尺寸很大，而MEMS尺寸很小，为毫米量级甚至更小，重量从微克到几十克，相应功耗也非常低；3）响应时间（响应时间是传感器灵敏性的指标）更短；4）利于集成，MEMS传感器的输出直接可以用来控制后续电路。MEMS传感器有多重要？在物联网的概念里，上亿个设备要具有生命，传递信息（包括人机交互，更多的是物物交互）都需要有传感器来收集和传递感知，以达到智能控制的目的，智能的程度越高，所需要的传感器也越多。MEMS传感器尺寸小，功耗低，利于集成，是万物相连必要的条件，基础中的基础。2.生产工艺与行业玩家们前面说了，MEMS传感器的核心在于生

5、产工艺。传统机械加工无法使用纳米-微米级别的工艺，MEMS制造采用与传统IC类似的制造工艺，常见的如光刻、薄膜沉积、掺杂、刻蚀、3化学机械抛光工艺等，但是有些复杂的微结构难以用IC工艺实现，除了体微加工技术、表面微加工技术之外，MEMS制造还广泛地使用多种特殊加工方法，包括键合、LIGA、电镀、软光刻、微模铸、微立体光刻与微电火花加工等。以下是表面微加工技术的流程图：表面微机械加工流程图来源：互联网简单总结，就是在硅晶表面刻画微型机械并封装的工艺（过程类似IC工艺），但是这样一件半导体衣裳可不是谁都能做出来的。据中国产业信息网数据，截至2014年，美国、日本等少数经济发达国

6、家占据了传感器市场70%以上份额，发展中国家所占份额相对较少。其中，市场规模最大的3个国家分别是美国、日本和德国，分别占据了传感器整体市场份额的29.0%、19.5%、11.3%。依据2015年营收数据，全球Top30MEMS厂商的门槛为7400万美元，排在前三位的依次是BOSCH、ST、TI营收分别为12.14亿美元、7.55亿美元、7.35亿美元，中国大陆仅瑞声科技、歌尔声学入围，MEMS营收分别为1.4亿美元和8400万美元。类IC的制造工艺需要先进的技术设备，也意味着庞大的前期资本开支，因此MEMS行业生产采用代工（Fabless）是未来的趋势。上游设计中游制造下游

7、封测MEMS传感器产业链示意图4据YoleDeveloppement数据，MEMS产业链中，封装和测试环节分别占整个产业链成本的40%和20%。上游技术主要在国外，下游封测国内厂商基本能覆盖。MEMS产业链公司来源：互联网国内部分涉及MEMS传感器公司简介：部分厂商主要产品概要敏芯微电子MEMS麦克风，管理团队具有深厚的半导体及MEMS产业背景，核心技（未上市）MEMS压力传感器术团队有在国内外顶尖大学微电子实验室从事MEMSMEMS惯性传感器与集成电路（IC）技术研究经验。今年9月宣布出货量达1亿颗美新半导体加速