在當(dāng)今高科技領(lǐng)域，MEMS芯片(Micro-Electro-MechanicalSystems)技術(shù)以其獨(dú)特的微型化、集成化和智能化特點(diǎn)，成為推動現(xiàn)代電子產(chǎn)品發(fā)展的關(guān)鍵因素。本文將深入探討MEMS芯片的基本概念、技術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域以及未來的發(fā)展趨勢，為讀者提供一個全面的認(rèn)識視角。
1、萬物互聯(lián)、人機(jī)交互時(shí)代，MEMS器件應(yīng)用場景更加多元化
當(dāng)今全球信息技術(shù)發(fā)展正處于跨界融合、加速創(chuàng)新、深度調(diào)整的階段，呈現(xiàn)萬物互聯(lián)、萬物智能的新特征。在萬物互聯(lián)、人機(jī)交互時(shí)代，MEMS傳感器作為與外界環(huán)境交互的重要手段和感知信息的主要來源，目前已廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車電子、工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域。隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和 5G 等新興技術(shù)的快速發(fā)展，MEMS傳感器新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)、新功能不斷開發(fā)、新應(yīng)用場景不斷拓展，MEMS產(chǎn)業(yè)將迎來更為廣闊的市場空間。
在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的初期，由于網(wǎng)絡(luò)速率、時(shí)延等技術(shù)限制，物聯(lián)網(wǎng)主要以傳輸文本、語音、信號為主，主要應(yīng)用場景包括智能家居、智能可穿戴設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測等中低速率的輕量級應(yīng)用。由于 5G 通信技術(shù)高速、多連接、低時(shí)延、高可控的特性能夠很好地滿足重量級物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對于網(wǎng)絡(luò)的需求。未來隨著 5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的加快，物聯(lián)網(wǎng)所實(shí)現(xiàn)的功能愈加豐富，應(yīng)用場景愈加拓展，作為物聯(lián)網(wǎng)核心器件的 MEMS傳感器迎來新的發(fā)展機(jī)遇。
2、MEMS器件智能化、微型化、低功耗化趨勢逐步深化
隨著市場需求的引導(dǎo)和行業(yè)技術(shù)水平的提高，MEMS傳感器進(jìn)一步向智能化、微型化、低功耗化趨勢發(fā)展。
在智能化方面，下游應(yīng)用領(lǐng)域智能化浪潮對 MEMS傳感器智能化水平提出了更高的要求，通過加入微控制單元和相應(yīng)信號處理算法，使 MEMS傳感器具備自動調(diào)零、校準(zhǔn)和標(biāo)定等功能，實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備的智能化。以高端汽車智能傳感器為例，通過激光雷達(dá)等車用先進(jìn)智能傳感器，提升產(chǎn)品智能化水平，推動汽車傳感器由感知型向分析型發(fā)展演進(jìn)。
在微型化方面，MEMS傳感器的應(yīng)用端輕薄化需求不斷提高，從而要求 MEMS傳感器在保證產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)上，通過改進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及縮小芯片尺寸的方式，不斷縮小器件尺寸，以適應(yīng)設(shè)備小型化、輕薄化趨勢。隨著 MEMS傳感器尺寸的縮小，MEMS將逐步向 NEMS(納機(jī)電系統(tǒng))發(fā)展，NEMS 是專注納米尺寸領(lǐng)域的微納系統(tǒng)技術(shù)，在尺寸上滿足了傳感器終端需求的變化。MEMS傳感器微型化趨勢在提高終端應(yīng)用產(chǎn)品輕薄程度的同時(shí)拓展了產(chǎn)品內(nèi)部空間，為終端應(yīng)用提升智能化水平與性能提供可能。
在低功耗化方面，隨著物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用對傳感需求的快速增長，傳感器使用數(shù)量急劇增加，能耗也將隨之快速上升，使得 MEMS傳感器低功耗化及自供能需求日趨增加。降低傳感器功耗，采用環(huán)境能量收集實(shí)現(xiàn)自供能，增強(qiáng)續(xù)航能力是 MEMS傳感器的重要發(fā)展趨勢。
3、多傳感器融合與協(xié)同
智能化趨勢需要更多的數(shù)據(jù)源，使得單個設(shè)備中搭載的傳感器數(shù)量逐漸增加。為了節(jié)約設(shè)計(jì)空間、降低成本和功耗、提升集成化程度，MEMS傳感器之間開始實(shí)現(xiàn)融合與協(xié)同，在同一襯底上集成多種敏感元器件，制成能夠檢測多種變化、輸出多個信號的集成 MEMS傳感器，通過 MEMS工藝實(shí)現(xiàn)不同的多個傳感器的集成，形成微傳感器陣列或微系統(tǒng)，發(fā)揮其協(xié)同作用，提高信息甄別和收集能力，從而實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備智能化。
由于終端產(chǎn)品對傳感器結(jié)構(gòu)、尺寸、性能的嚴(yán)苛要求，多功能集成式傳感器，包括多類環(huán)境傳感器集成(氣壓傳感器、溫濕度傳感器、氣體傳感器等)、多類慣性傳感器集成(加速度計(jì)、陀螺儀、磁傳感器等)以及特定終端產(chǎn)品對器件集成的要求，成為未來 MEMS傳感器的發(fā)展趨勢之一。例如，在自動駕駛技術(shù)領(lǐng)域，利用多個傳感器和人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)對環(huán)境和自身的全方位感知已成為熱門趨勢。
總結(jié)
MEMS芯片技術(shù)的發(fā)展，不僅推動了電子產(chǎn)品的微型化和智能化，也為各行各業(yè)帶來了革命性的變化。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，MEMS芯片將在未來的科技領(lǐng)域扮演更加重要的角色，為人類社會的發(fā)展貢獻(xiàn)更多的力量。
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