MEMS 技術于 1980 年代發(fā)明，是一種利用硅基半導體制造工藝制造微型機械電子系統(tǒng)的技術，最早在汽車和軍工領域有部分應用，主要產品包括 MEMS 傳感器和 MEMS 執(zhí)行器。使用MEMS 工藝制造的器件具有小型化、可智能化的特點，契合物聯(lián)網中邊緣端設備采集不同維度、海量數據過程中對低功耗、一致性高的需求。但在 4G 網絡誕生以前，由于通信網絡數據傳輸和承載能力有限，MEMS 傳感器的市場需求亦非常有限，正如胎兒時期的人類由于神經網絡尚未發(fā)育，相應的感官器官的發(fā)展也會受到限制。

縱觀 MEMS 行業(yè)的發(fā)展歷史，汽車產業(yè)、醫(yī)療及健康監(jiān)護產業(yè)、通信產業(yè)以及手機和游戲機等個人電子消費品產業(yè)相繼促進了 MEMS 產業(yè)的快速發(fā)展。尤其是 2007 年以來，隨著以智能手機為代表的消費電子產品的快速普及和發(fā)展，MEMS 商業(yè)化的進展明顯加快。從而伴隨著 4G網絡和智能手機的誕生，MEMS 器件在過去十余年時間里有了非常顯著的發(fā)展，根據 IHS 的報告，至 2019 年整個 MEMS 器件市場的容量為 165 億美元，而中國信通院的報告顯示，下游智能傳感器市場的全球市場總量達到 378.5 億美元。

MEMS 傳感器芯片的基本特點

與大規(guī)模集成電路產品均采用標準的 CMOS 生產工藝不同，MEMS 傳感器芯片本質上是在硅片上制造極微小化機械系統(tǒng)和集成電路的集合體，需要綜合運用多學科、多行業(yè)的知識與技術、生產加工工藝具有明顯的非標準化和高度的定制化以及對產品供應鏈體系的支撐有著非常高的要求等特點。MEMS 芯片具有非常強的工藝特征，三維制造工藝與集成電路的二維制造工藝相差甚大，這也是國家十四五規(guī)劃中明確將 MEMS 特殊工藝的突破納入其中的重要原因。

MEMS傳感器的發(fā)展現狀

MEMS 傳感器目前已經廣泛運用于消費電子、汽車、工業(yè)、醫(yī)療、通信等各個領域，隨著人工智能和物聯(lián)網技術的發(fā)展，MEMS 傳感器的應用場景將更加多元。MEMS 傳感器是人工智能重要的底層硬件之一，傳感器收集的數據越豐富和精準，人工智能的功能才會越完善。

物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)的核心是傳感、連接和計算，隨著聯(lián)網節(jié)點的不斷增長，對智能傳感器數量和智能化程度的要求也不斷提升。未來，智能家居、工業(yè)互聯(lián)網、車聯(lián)網、智能城市等新產業(yè)領域都將為MEMS 傳感器行業(yè)帶來更廣闊的市場空間。因其得天獨厚的優(yōu)勢，MEMS 傳感器應用絕不僅局限于可穿戴設備，未來醫(yī)療、人工智能以及汽車電子等領域的傳輸底層架構均要依賴 MEMS 傳感器來布局。

從目前全球的發(fā)展趨勢來看，汽車工業(yè)和消費類電子的市場已經發(fā)展得足夠發(fā)達，成為了MEMS 傳感器的發(fā)展基礎。未來，醫(yī)療、人工智能、物聯(lián)網、智慧城市等應用領域智能現代化趨勢明顯，MEMS 傳感器的發(fā)展?jié)摿艽蟆?/p>

未來的技術發(fā)展趨勢：

（1）MEMS 和傳感器呈現多項功能高度集成化和組合化的趨勢。由于設計空間、成本和功耗預算日益緊縮，在同一襯底上集成多種敏感元器件、制成能夠檢測多個參量的多功能組合MEMS 傳感器成為重要解決方案。

（2）傳感器智能化及邊緣計算。軟件正成為 MEMS 傳感器的重要組成部分，隨著多種傳感器進一步集成，越來越多的數據需要處理，軟件使得多種數據融合成為可能。MEMS 產品發(fā)展必將從系統(tǒng)應用的定義開始，開發(fā)具有軟件融合功能的智能傳感器，促進人工智能在傳感器領域更廣闊的應用。

（3）傳感器低功耗及自供能需求日趨增加。隨著物聯(lián)網等應用對傳感需求的快速增長，傳感器使用數量急劇增加，能耗也將隨之翻倍。降低傳感器功耗，采用環(huán)境能量收集實現自供能，增強續(xù)航能力的需求將會伴隨傳感器發(fā)展的始終，且日趨強烈。

（4）MEMS 向 NEMS 演進。隨著終端設備小型化、種類多樣化，推動微電子加工技術特別是納米加工技術的快速發(fā)展，智能傳感器向更小尺寸演進是大勢所趨。與 MEMS 類似，NEMS（納機電系統(tǒng)）是專注納米尺度領域的微納系統(tǒng)技術，只不過尺寸更小。

（5）新敏感材料的興起。薄膜型壓電材料具有更好的工藝一致性、更高的可靠性、更高的良率、更小的面積，可用于 MEMS 執(zhí)行器、揚聲器、觸覺和觸摸界面等。未來 MEMS 器件的驅動模式預計將從傳統(tǒng)的靜電梳齒驅動轉向壓電驅動。

（6）更大的晶圓尺寸。相比于目前業(yè)界普遍 應用的 6 英寸、8 英寸晶圓制造工藝，更大的晶圓尺寸能夠很大程度上降低成本、提高產量，并且晶圓尺寸的擴大與芯片特征尺寸的縮小是相應促進和互相推動的。例如，用 12 英寸晶圓工藝線制造的 MEMS 產品已經出現。