(1)MEMS 产品简介
MEMS 全称 Micro Electromechanical System,即微机电系统。该产品将具有不同功能的微传感器、微执行器、微结构、信号处理与控制电路、通讯/接口单元在硅晶圆上制作而成,是微型机械加工工艺和半导体工艺相结合的产品。
MEMS 本身具有较为复杂的微型立体物理结构(可包含通道、孔、悬臂、腔、振膜、梳齿以及其它结构),因此 MEMS 结构设计、封装测试等方案既需要考虑可动部件的粘连等失效因素,也需要考虑在电气互连的同时,实现机械、热、光、流体等之间的连接。
MEMS 作为一个具有空间结构的结构件,其性能受结构的厚度、深度,可动部件质量的大小,以及结构侧壁平滑度和腔体气密性的影响,因此其性能的提升更倾向于根据下游应用需求定制设计、对微型机械结构的优化以及工艺水平的提升。
此外,与传统的半导体不同,MEMS 传感器设计涉及到微电子、机械、力学、材料、化学、计算机等多个学科,并且学科交叉程度极高,需要复合型人才和团队,产品研发周期较长。此外,与标准集成电路产品相比,MEMS 传感器需要设计和制造工艺紧密结合,产品化难度较高。
(2)MEMS 产品类型及市场结构
MEMS 产品分为 MEMS 传感器和 MEMS 执行器,其工作原理是外部环境物理、化学和生物等信号输入后,通过传感器转换成电信号,经过信号处理后,由执行器执行操作。
MEMS 产品作为感知和执行的端口,根据感知对象或执行动作的不同。根据 Yole Intelligence 的统计数据,MEMS 加速度计、MEMS 陀螺仪、IMU和 MEMS 压力传感器占 2021 年 MEMS 整体行业的 39.92%、占 MEMS 传感器行业的 62.66%,是 MEMS 及 MEMS 传感器的主要产品类别。