就MEMS而言,其實大家還是比較熟悉的,因為MEMS技術(shù)在生活中的應(yīng)用真的是太多了.比如說,MEMS芯片以及MEMS傳感器.但是,大家對MEMS芯片和MEMS傳感器是否真的了解呢?而且,大家知道MEMS芯片的制造難度嗎?

一、什么是MEMS芯片、MEMS傳感器

MEMS是Micro-Electro-Mechanical System的縮寫，中文名稱是微機電系統(tǒng)。MEMS芯片簡而言之，就是用半導(dǎo)體技術(shù)在硅片上制造電子機械系統(tǒng)，再形象一點說就是做一個微米納米級的機械系統(tǒng)，這個機械系統(tǒng)可以把外界的物理、化學(xué)信號轉(zhuǎn)換成電信號。這類芯片做出來可以干嘛?最常用的是承擔(dān)傳感功能。在整個大的信息系統(tǒng)里有點類似于人的感官系統(tǒng)，例如MEMS麥克風(fēng)芯片相當(dāng)于人的耳朵，可以感知聲音;MEMS揚聲器芯片相當(dāng)于人的嘴巴，可以發(fā)出聲音;MEMS加速度計、陀螺儀、磁傳感器芯片相當(dāng)于人的小腦，可以感知方向和速度;MEMS壓力芯片相當(dāng)于人的皮膚，可以感知壓力;MEMS化學(xué)傳感器相當(dāng)于人的鼻腔，可以感知味道和溫濕度。沒有MEMS芯片的人工智能和萬物互聯(lián)，就相當(dāng)于沒有感官器官的人。

MEMS被認(rèn)為是21世紀(jì)最有前途的技術(shù)之一，如果半導(dǎo)體微制造被視為第一次微制造革命，MEMS則是第二次革命。通過結(jié)合硅基微電子技術(shù)和微機械加工技術(shù)，MEMS具有革命性的工業(yè)和消費產(chǎn)品的潛力。

在此需要劃重點的是，MEMS是一種制造技術(shù)，諸如杠桿、齒輪、活塞、發(fā)動機甚至蒸汽機都是由MEMS制造的。事實上，MEMS這個詞實際上有一定誤導(dǎo)，因為許多微機械設(shè)備在任何意義上都不是機械的。然而，MEMS又不僅僅是關(guān)于機械部件的微型化或用硅制造東西，它是是一種利用批量制造技術(shù)設(shè)計、創(chuàng)建復(fù)雜機械設(shè)備和系統(tǒng)及其集成電子設(shè)備的范例。再具化一點講，集成電路的設(shè)計是為了利用硅的電學(xué)特性，而MEMS則利用硅的機械特性，或者說利用硅的電學(xué)和機械特性。

那MEMS傳感器又是什么?MEMS傳感器就是把一顆MEMS芯片和一顆專用集成電路芯片(ASIC芯片)封裝在一塊后形成的器件。左圖是一張典型的MEMS麥克風(fēng)內(nèi)部構(gòu)造的放大圖，圖內(nèi)右邊的芯片是MEMS芯片，左邊的芯片是ASIC芯片。右圖是封裝后的MEMS麥克風(fēng)。

MEMS傳感器里最重要的就是MEMS芯片。MEMS芯片可以把外界的物理、化學(xué)信號轉(zhuǎn)換成電信號，而ASIC是把MEMS芯片產(chǎn)生的電信號進一步處理和傳輸?shù)较乱患夒娐贰]有MEMS芯片，MEMS傳感器就是一個沒有靈魂的空殼。

二、MEMS芯片到底有多難做

MEMS這項技術(shù)的發(fā)明時間比晶體管的發(fā)明整整晚了40年，某位全球半導(dǎo)體知名投資基金的中國區(qū)負(fù)責(zé)人，當(dāng)初在南加州大學(xué)伯克利分校實驗室的顯微鏡下第一次看到MEMS芯片里飛速旋轉(zhuǎn)的齒輪時，直呼“Amazing(不可思議)!”

如果你去問半導(dǎo)體圈的人，他們通常會告訴你：芯片創(chuàng)業(yè)難，MEMS芯片創(chuàng)業(yè)更難!為什么呢?因為MEMS芯片的制造工藝和集成電路芯片完全不同，而且一種MEMS芯片對應(yīng)一種制造工藝。什么意思呢?就是說一個MEMS芯片研發(fā)公司，好不容易從實驗平臺上做出實驗片以后，很有可能發(fā)現(xiàn)沒有現(xiàn)成的芯片生產(chǎn)廠商(類似于臺積電、中芯國際)可以生產(chǎn)，如果要真正出貨，還得自己吭哧吭哧地去研發(fā)芯片制造的工藝，再找到愿意開發(fā)這類業(yè)務(wù)的芯片生產(chǎn)廠商一起合作開發(fā)生產(chǎn)工藝。這就是敏芯股份為什么推動了MEMS產(chǎn)業(yè)鏈全國產(chǎn)化的原因，后文會詳細(xì)說。

那即使有代工廠可以生產(chǎn)，是不是就一定能做出來呢?也不是，因為是在硅片上制造三維立體的機械系統(tǒng)，工藝定制化特點突出，芯片研發(fā)公司還是得經(jīng)常到芯片生產(chǎn)廠商里調(diào)整工藝。到這里大家可以看得出來，芯片研發(fā)公司要想做出性能出色的MEMS芯片，首先自己就得有開發(fā)生產(chǎn)工藝的能力。這可和一般的集成電路芯片研發(fā)企業(yè)不同，集成電路的生產(chǎn)工藝高度標(biāo)準(zhǔn)化，芯片研發(fā)企業(yè)只需要把電路結(jié)構(gòu)設(shè)計好，就有芯片生產(chǎn)廠商可以幫它實現(xiàn)量產(chǎn)。這就是MEMS芯片企業(yè)創(chuàng)業(yè)艱難的核心所在!