你真的懂MEMS嗎？

　　物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)主要包括三部分：感知層、傳輸層和應用層。 感知層的作用主要是獲取環(huán)境信息和物與物的交互， 主要由傳感器、 微處理器和 RF 無線收發(fā)器等組成; 傳輸層主要用于感知層之間的信息傳遞，由包括 NB IOT、Zig Bee、Thread、藍牙等通訊協(xié)議組成;應用層主要包括云計算、云存儲、 大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)挖掘以及人機交互等軟件應用層面構(gòu)成。 感知層傳感器處于整個物聯(lián)網(wǎng)的最底層，是數(shù)據(jù)采集的入口，物聯(lián)網(wǎng)的“心臟”， 有著巨大的發(fā)展空間。

　　物聯(lián)網(wǎng)的三層架構(gòu)

　　物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)覆蓋面廣，小到手機，大到新能源汽車以及大量未聯(lián)網(wǎng)的設備、終端都將聯(lián)通，為市場帶來萬億市值增長潛力?；ヂ?lián)網(wǎng)、智能手機的出世推動了信息產(chǎn)業(yè)第二波浪潮，但目前已趨于成熟，增速較為平緩，而以傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)為代表的信息獲取或信息感知正在推動信息產(chǎn)業(yè)進入第三次浪潮，物聯(lián)網(wǎng)時代已經(jīng)啟動。

　　物聯(lián)網(wǎng)：第三次產(chǎn)業(yè)化浪潮

　　2015 年，全球物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模已接近 3500 億美元，中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到7500 億人民幣。 Forrester Research 預測，到 2020 年，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模要比信息互聯(lián)網(wǎng)大 30 倍，將有 240 億臺物聯(lián)網(wǎng)設備接入互聯(lián)網(wǎng)，真正實現(xiàn)萬物互聯(lián)。

　　隨著國內(nèi)設計、制造、封測等多個環(huán)節(jié)的技術和工藝正在逐步成熟， MEMS 作為物理量連接半導體的產(chǎn)物，將恰逢其時的受益于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展， MEMS 在消費電子、汽車電子、工業(yè)控制、軍工、智能家居、智慧城市等領域?qū)⒌玫礁鼮閺V泛的應用，根據(jù) Yole developpement 的預測， 2016-2020 年 MEMS 傳感器市場將以 13%年復合成長率增長， 2020 年 MEMS 傳感器市場將達到 300 億美元,前景無限。

　　MEMS 全球市場產(chǎn)值預測(億美元)

　　2015 年中國 MEMS 器件市場規(guī)模為 308 億元人民幣，占據(jù)全球市場的三分之一。從發(fā)展速度而言，中國 MEMS 市場增速一直快于全球市場增速。中國 MEMS 器件市場平均增速約 15 - 20%，中國集成電路市場增速約為 7 - 10%，橫向?qū)Ρ榷裕琈EMS 器件市場的增速兩倍于集成電路市場。

　　中國近年 MEMS 傳感器市場規(guī)模(億元)

　　MEMS產(chǎn)業(yè)鏈一覽，國外領先

　　MEMS 沒有一個固定成型的標準化的生產(chǎn)工藝流程， 每一款 MEMS 都針對下游特定的應用場合， 因而有獨特的設計和對應的封裝形式，千差萬別。

　　MEMS 和傳統(tǒng)的半導體產(chǎn)業(yè)有著巨大的不同， 她是微型機械加工工藝和半導體工藝的結(jié)合。 MEMS 傳感器本身一般是個比較復雜的微型物理機械結(jié)構(gòu)，并沒有 PN 結(jié)。但同時單個 MEMS 一般都會集成 ASIC 芯片并植在硅晶圓片上， 再封裝測試和切割，后道工藝流程又類似傳統(tǒng) COMS 工藝流程。

　　因此 MEMS 性能的提升很大程度上不會過分依賴于硅晶圓制程工藝的升級， 而更傾向于根據(jù)下游應用需求定制設計、對微型機械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、對不同材料的選擇，實現(xiàn)每一款傳感器的獨特功能，因此也不存在傳統(tǒng)半導體工藝晶圓廠不同世代的制程工藝升級路線圖(ROAD MAP)。

　　IC 制程工藝更接近于 2D 平面 VS MEMS3 維立體堆疊

　　典型的 MEMS 系統(tǒng)如圖所示，由傳感器、信息處理單元、執(zhí)行器和通訊/接口單元等組成。其輸入是物理信號，通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過信號處理(模擬的和/或數(shù)字的)后，由執(zhí)行器與外界作用。每一個微系統(tǒng)可以采用數(shù)字或模擬信號(電、光、磁等物理量)與其它微系統(tǒng)進行通信。 MEMS 將電子系統(tǒng)與周圍環(huán)境有機結(jié)合在一起，微傳感器接收運動、光、熱、聲、磁等自然界信號，信號再被轉(zhuǎn)換成電子系統(tǒng)能夠識別、處理的電信號，部分 MEMS 器件可通過微執(zhí)行器實現(xiàn)對外部介質(zhì)的操作功能。

　　傳感器工作原理