MEMS傳感器多功能組合應(yīng)用是發(fā)展趨勢

從傳感器應(yīng)用需求可以看出，多功能的傳感器組合應(yīng)用要替代單一功能MEMS器件。各國MEMS技術(shù)發(fā)展都離不開政府的大力支持，我國也應(yīng)對此進(jìn)行安排并加以推進(jìn)。

MEMS技術(shù)與IC技術(shù)比翼齊飛，成為21世紀(jì)技術(shù)前沿，并為多領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展提供了技術(shù)途徑。MEMS可與多學(xué)科的技術(shù)交叉，形成各種MEMS結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，MEMS技術(shù)向多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域和市場拓展，超摩爾定律的概念也逐漸清晰。MEMS技術(shù)最先應(yīng)用是在MEMS傳感器技術(shù)上，現(xiàn)在和未來的主要應(yīng)用還是以傳感器技術(shù)為主，形成MEMS系統(tǒng)。

多功能組合應(yīng)用是發(fā)展趨勢

目前，MEMS傳感器及微系統(tǒng)的應(yīng)用主要分為低成本產(chǎn)品，如智能手機(jī)、平板設(shè)備等消費(fèi)性應(yīng)用，需要的溫度、壓力、濕度、陀螺和加速度傳感器等；低功耗的產(chǎn)品，如用于公共安全、環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)信息的溫度、壓力、濕度、氣體、風(fēng)速和風(fēng)向采集的MEMS傳感器等；高可靠產(chǎn)品，如用于汽車電子的MEMS傳感器等：高端的高價(jià)格產(chǎn)品，如用于各種工業(yè)、礦業(yè)、油田、航空航天等控制的MEMS傳感器等；特種需要的產(chǎn)品，如MEMS生物芯片產(chǎn)品，用于醫(yī)學(xué)檢查。從上面幾種傳感器應(yīng)用需求可以看出，多功能的傳感器組合應(yīng)用將替代單一功能MEMS器件。

物聯(lián)網(wǎng)市場需求，是MEMS技術(shù)的多學(xué)科交叉特點(diǎn)得到充分發(fā)揮的例子。要實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定范圍內(nèi)特定參數(shù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析和傳輸，不僅需要低功耗的MEMS傳感器進(jìn)行信息采集，也需要能夠?qū)⑦@些信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換并傳輸出來的接口。在無人監(jiān)控區(qū)，傳感器節(jié)點(diǎn)要能夠持續(xù)工作，MEMS傳感器采集信號、集成的ASIC電路進(jìn)行信號轉(zhuǎn)化和處理、RF-MEMS將信號發(fā)射出去、MEMS電池提供各節(jié)點(diǎn)單元工作的能源。

多功能復(fù)合傳感器和集成了信號處理與轉(zhuǎn)換電路的集成傳感器由于便于使用，所以市場情況最為明朗。MEMS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)集成傳感器，可以將輔助電路中的元件和傳感元件集成在一塊芯片上，因而具有校準(zhǔn)、補(bǔ)償、自診斷以及網(wǎng)絡(luò)通信的功能。如將溫度、壓力、濕度、陀螺、加速度和磁強(qiáng)計(jì)作為一個(gè)多功能傳感器，采用兩片式封裝或是疊層封裝與模擬ASIC和數(shù)字ASIC組成一個(gè)集成傳感器。

在集成傳感器基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)智能化，智能化傳感器是微型計(jì)算機(jī)和傳感器相結(jié)合的成果。它兼有檢測、判斷與信息處理的功能。智能化傳感器與傳統(tǒng)傳感器相比，具有很多鮮明的特點(diǎn)，如自診斷和自校準(zhǔn)功能，判斷和信息處理功能；可以對測量值進(jìn)行修正、誤差補(bǔ)償，從而提高測量精度；還可以實(shí)現(xiàn)多傳感器多參數(shù)測量，測量的數(shù)據(jù)可存取，有數(shù)據(jù)通信接口，可以與微型計(jì)算機(jī)直接通信。

需政府大力扶持

博世、德州儀器與意法半導(dǎo)體是目前全球排名前幾位的MEMS供應(yīng)商，其市場規(guī)模在數(shù)十億美元。面對這樣的跨國半導(dǎo)體巨頭，中國的企業(yè)不能夠妄自尊大，也不需要妄自菲薄。第一，我們也有自己的優(yōu)勢，中國自有的消費(fèi)類電子市場廣大、汽車業(yè)正在蓬勃興起、環(huán)境安全日益引起人們關(guān)注，這些均可以通過跨行業(yè)聯(lián)合方式，逐步爭取MEMS市場，并以此為契機(jī)，爭取更大的國際市場。第二，在技術(shù)發(fā)展思路上，應(yīng)把眼光放長遠(yuǎn)。對于部分目前國際上通用的技術(shù)應(yīng)采取引進(jìn)方式，縮短研究周期，看準(zhǔn)下個(gè)階段技術(shù)需求，集中投入進(jìn)行技術(shù)儲備。第三，統(tǒng)籌全局。產(chǎn)業(yè)鏈的整體技術(shù)能力建設(shè)十分重要，MEMS傳感器技術(shù)的發(fā)展，需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，材料研究、設(shè)備制造也需要快速跟上。第四，MEMS傳感器功能設(shè)計(jì)應(yīng)多從應(yīng)用角度考慮，形成多種傳感器組合的整體技術(shù)解決方案，將模擬、數(shù)字ASIC和FPGA等技術(shù)直接引入。

各國MEMS技術(shù)發(fā)展都離不開政府的大力支持，我國也應(yīng)對此進(jìn)行安排并加以推進(jìn)。但是從某種角度來看，IC業(yè)與MEMS技術(shù)是一個(gè)體現(xiàn)綜合國力的行業(yè)，在發(fā)達(dá)國家也被認(rèn)為是高科技的代表（hightech）。新材料開發(fā)能力、設(shè)備制造能力、精加工能力、工程設(shè)計(jì)仿真軟件開發(fā)能力、相關(guān)技術(shù)人才培養(yǎng)等都是構(gòu)成一個(gè)先進(jìn)IC和MEMS產(chǎn)業(yè)鏈的必要基礎(chǔ)。IC和MEMS是一個(gè)需要大規(guī)模發(fā)展的行業(yè)，我國若能夠以東北、華北、西北、西南、珠三角和長三角為主體形成多個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，不但可以確保我國在21世紀(jì)信息技術(shù)時(shí)代處于不落后的地位，也是一種可以防止國外技術(shù)封鎖的戰(zhàn)略需求。

在MEMS生產(chǎn)方面，四十九所在MEMS傳感器研制中采取的策略講究實(shí)際，可以說是一種IDM模式、Fablite模式和Fabless模式的混合模式。其中MEMS與IC集成部分，也就是涉及ASIC的部分，采取了外協(xié)合作模式；而關(guān)于MEMS敏感芯片制作過程，四十九所則積極地進(jìn)行擴(kuò)產(chǎn)。由于四十九所具有多種傳感器的研發(fā)和制造能力，所以將更多種傳感器融合在一起，是四十九所的一個(gè)技術(shù)強(qiáng)項(xiàng)。