PZT薄膜及基于PZT的压电MEMS器件的工艺开发项目可行性研究报告
思瀚产业研究院 赛微电子    2024-03-23

本项目总投资 27,337.23 万元，实施主体为北京赛莱克斯国际科技有限公司。

本项目计划通过租赁研发办公场地，购置研发及检验检测设备，组建研发团队，搭建良好研发环境，依托公司多年的研发经验和丰富的技术储备，攻克 PZT（锆钛酸铅）压电薄膜高压电系数、高平整度、低缺陷和片上异质压电材料集成技术难题，搭建具有完全自主知识产权的硅基PZT 压电薄膜制造工艺技术平台和压电体硅（P-Si）、压电绝缘体上硅（P-SOI）两种工艺路线的 PZT 压电 MEMS 元器件的制造工艺技术平台，加速国产替代进程，促进国内 PZT 压电 MEMS 的设计、代工企业共同进步，推动我国的压电MEMS 产业的整体发展。

2、项目实施的必要性

（1）攻克压电薄膜批量制备难题，打破技术壁垒

为了顺应信息技术的集成化、智能化、微型化、精确化发展方向，薄膜化成为压电材料的必然发展趋势，压电薄膜的制备技术也朝高效率、低成本、高质量的方向发展。PZT 薄膜材料具有高介电常数、低声波速度、高耦合系数的特征，是最有应用前景的压电薄膜材料之一。

然而，PZT 薄膜制备过程复杂，与 MEMS工艺兼容性较差，制备过程中须严格控制各组分的比例，薄膜的压电特性受到晶向、成分配比、颗粒度等多种因素影响，重复制备高质量的 PZT 薄膜难度较大。目前，AlN 仍是工业界最常采用的压电材料，相比之下，性能较优的 PZT 压电薄膜技术壁垒较高，目前全球仅有少数国家可以生产。

面向 PZT 薄膜的压电 MEMS 传感器对量产工艺平台的迫切需求，本项目可针对性地解决硅基 PZT 压电薄膜批量制造共性技术问题，可有效减少 MEMS 芯片面积、简化生产工艺、提高制造良率、降低生产成本，打破 PZT 薄膜行业的技术壁垒。

（2）助力我国压电 MEMS 行业发展

PZT 薄膜压电 MEMS 技术是智能传感器领域的重要发展方向，是充满技术多样性和产业机会的蓝海领域，新型压电 MEMS 光学、声学、惯性、微流控等产品在自动驾驶、消费电子、光通信、医疗康养、工业控制等 AIoT 领域具有广泛而重要的应用前景。

随着微机电系统工艺的不断完善和发展，微机械结构小尺寸的要求使薄膜结构得到大量应用。MEMS 器件对集成化、微型化的要求不断提高的同时，其材料也需对外界信号做出更为灵敏的响应或输出更大的应力和应变。但是，复杂的制造工艺制约了薄膜型压电器件走向量产，特别是 PZT 薄膜沉积需要在低温下完成，与 MEMS 工艺的兼容性较差，能提供相关技术的设备厂商和晶圆代工厂资源也相对稀缺。

当前，越来越多的 MEMS 代工厂开始提供压电器件的制造服务，博世（Bosch）、意法半导体（ST Microelectronics）等国际龙头厂商也积极参与其中。本项目计划搭建具有完全自主知识产权的硅基 PZT 压电薄膜制造工艺技术平台和压电体硅（P-Si）、压电绝缘体上硅（P-SOI）两种工艺路线的 PZT 压电 MEMS元器件的制造工艺技术平台，可以加快我国 MEMS 行业创新步伐，促进国产压电 MEMS 器件制造技术发展。

（3）扩大技术创新优势，提升公司核心竞争力

压电材料是高能量密度材料，但制备低介电常数和高压电系数的 PZT 压电薄膜难度极大。因 PZT 压电薄膜的多元素组分的结构复杂、多杂质元素掺杂进行材料改性的工艺复杂、压电畴结构转变的调控技术难度较高等问题，具有商业应用价值的 PZT 压电薄膜的沉积技术具有极高的技术难度。

通过 PZT 薄膜研发及基于 PZT 的压电 MEMS 器件的工艺开发项目，可以帮助公司攻克 MEMS 薄膜沉积技术、电极技术等诸多技术难关，有效扩展当前公司相对单一的压电材料种类，进一步促进压电 MEMS 技术的完整性和应用的灵活性，扩大公司在 MEMS 相关领域的创新优势。

综上所述，公司通过本项目可攻克压电薄膜批量制备难题，助力我国压电MEMS 行业发展，扩大技术创新优势，提升公司核心竞争力，本项目建设具有必要性。综上所述，公司通过本项目可攻克压电薄膜批量制备难题，助力我国压电MEMS 行业发展，扩大技术创新优势，提升公司核心竞争力，本项目建设具有必要性。

3、项目实施的可行性

（1）压电 MEMS 器件市场规模大幅增长，行业前景广阔

近年来，压电 MEMS 与传感器行业高度活跃，无论是材料体系还是器件类型均越来越多样化。在市场需求与技术迭代的双重驱动下，压电 MEMS 产业迅猛发展。

随着压电技术与 MEMS 工艺集成技术的升级创新，射频滤波器、压电超声波换能器、压电麦克风和 MEMS 微镜等小型化器件逐渐成为 5G 通信、智能语音、消费类电子设备、汽车和医疗等应用的新宠，市场增长势头良好。纵观全球竞争格局，国内各大厂商逐渐开始发力，积极在高端压电器件领域强化布局，不断提升自主研发能力。在力争保证产业链、供应链国产替代的主旋律下，基于

PZT 的压电 MEMS 器件的工艺研发是必然的技术发展趋势，是实现国产压电MEMS 器件弯道超车的重要决定因素，高端压电 MEMS 器件正迎来高价值的蓝海市场。

因此，基于 PZT 的压电 MEMS 器件的工艺研发具有良好的发展前景，本项目的实施具有可行性。

（2）公司在 MEMS 工艺开发积淀及相关技术上积累深厚

公司深耕 MEMS 领域多年，在 MEMS 领域工艺技术储备全面、经验丰富，多年的工艺开发积淀为项目开展奠定坚实基础。在材料创新方面，公司掌握压电材料、磁性材料 MagMEMS、聚合物材料 Polymer 等业内领先技术的核心部分；在项目经验及知识产权方面，公司承担了与 MEMS 高频器件相关的国家、省部级重大项目 3 项，拥有 MEMS 压电器件研发制造相关知识产权 50 多项。

受益于过往的 MEMS 压电器件研发，公司目前已具备试制、生产基于声学波原理和 PZT 材料的射频谐振器/滤波器的经验，传输频率覆盖从射频到毫米波波段，其中 MEMS FBAR 滤波器已完成小批量试生产，性能已接近国际先进水平。因此，公司已积累了一定的 PZT 薄膜及基于 PZT 的压电 MEMS 器件研发制造经验、材料储备和必要的硬件设施，为本项目的实施提供了扎实的技术基础和软硬件保障。

因此，从公司现有的工艺水平、相关技术的积累和软硬件储备等方面来看，本项目的实施具有可行性。

（3）公司深耕 MEMS 领域，具备丰厚的人才储备

多年发展以来，公司拥有较为丰富的人才储备体系。MEMS 行业一流的专家与工程师团队中包括多名国家特聘专家、国际国内行业知名技术专家和来自著名半导体企业和高校科研院所的技术团队以及专家顾问团队。公司核心技术团队深耕相关领域多年，且在公司服务均超过十年，对公司和 MEMS 行业均有深刻理解。

公司 CEO 与首席科学家在相关领域深耕数十载，经验丰富，与此同时，公司已经建立了相对完善的技术人员资源体系，为项目新增技术人员提供必要的培训课程和经验指导，为技术研发相关课题的深入开展提供充分技术人才基础。同时公司通过引进高水平人才，进一步提高 MEMS 代工领域技术壁垒，巩固竞争优势。因此，从公司的人才储备和人才战略上来看，本项目的实施具有可行性。

4、项目投资概算

本项目总投资概算情况如下所示：

建筑工程 400.00万元;设备购置费用 19,490.00万元;设备安装费用 974.50万元; 前期咨询费 100.00万元;人工 2,136.00万元;材料 1,017.50 万元;燃料及动力 350.00万元;外协 750.00万元;租金 1,071.00万元;基本预备费 1,048.23 万元;项目总投资 27,337.23万元.

5、项目经济评价

本项目为前沿技术的开发，暂不直接产生经济效益。本项目的实施有利于公司进一步夯实研发基础，保持和增强技术优势，建立完全自主的知识产权体系与企业标准，打破国外该项技术的垄断局面，满足该行业发展的迫切需求。

6、项目涉及报批事项情况

本项目由北京赛莱克斯国际科技有限公司租赁赛莱克斯微系统科技（北京）有限公司的现有厂房实施，项目地点位于北京经济技术开发区地块 B11M1。

该厂房已于 2017 年 10 月 17日取得了北京市规划和国土资源管理委员会出具的土地证，编号为京（2017）开不动产权第 0000012 号；并于 2018 年 2 月 22日取得了北京市发展和改革委员会出具的京发改（能评）【2018】1 号能评批复。截至本报告出具日，本项目涉及备案、环评审批等手续仍在办理中，公司将根据相关要求履行审批或备案程序。