半導(dǎo)體傳感器和MEMS國際標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展

　　去年，IEC TC47/SC47E (半導(dǎo)體分立器件標(biāo)準(zhǔn)化分技術(shù)委員會) 和IEC TC47/SC47F (MEMS標(biāo)準(zhǔn)化分技術(shù)委員會) 工作組會議及MEMS標(biāo)準(zhǔn)研討會在日本東京召開。共有來自中國、日本、韓國的37位專家參加。中國代表團(tuán)由中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、中電13所、航天704所、中機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)中心、北京大學(xué)、西安電子科技大學(xué)等單位的12名代表組成，參加了此次全部會議。

　　IEC TC47/SC47E下設(shè)兩個(gè)工作組：WG1 (半導(dǎo)體傳感器工作組)、WG2 (微波器件工作組)。IEC TC47/SC47F下設(shè)三個(gè)工作組及一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)組：WG1 (術(shù)語和定義工作組)、WG2 (MEMS材料和結(jié)構(gòu)特性試驗(yàn)方法工作組)和WG3 (MEMS封裝和器件工作組)、MT1 (標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)組)。

　　1、18項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)取得重要進(jìn)展

　　經(jīng)過各工作組討論和審核，IEC 60747-14-10《半導(dǎo)體器件第14-10部分：半導(dǎo)體傳感器可穿戴葡萄糖傳感器性能評價(jià)方法》和IEC 60747-14-11《半導(dǎo)體器件第14-11部分：半導(dǎo)體傳感器用于測量紫外線、光線和溫度的、基于聲表面波的集成傳感器測量方法》等18項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)得到重要推進(jìn)，見表1。

　　其中我國牽頭制定的三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)即將進(jìn)入到CD階段：

　　(1) IEC 62047-32是航天704研究所和中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院共同提出的MEMS器件性能測試方法標(biāo)準(zhǔn)，主要規(guī)定了MEMS諧振器振動非線性頻率響應(yīng)、強(qiáng)度及頻率漂移的測試方法。MEMS諧振器振動非線性測試技術(shù)的發(fā)展始于20世紀(jì)80年代，經(jīng)歷了從實(shí)驗(yàn)測試到目前具有較完善理論支撐的振動非線性測試的發(fā)展過程，其趨勢正從機(jī)械振動非線性向機(jī)械、電場、磁場等多物理場耦合振動非線性特性測試方向發(fā)展。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，以MEMS諧振器為核心器件的各種傳感器、濾波器等已經(jīng)大量應(yīng)用于儀器儀表和工業(yè)自動化領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展前景。

　　(2) IEC 62047-33由北京大學(xué)提出，規(guī)定了MEMS壓阻式壓力敏感器件的術(shù)語和定義、試驗(yàn)條件和試驗(yàn)方法，適用于MEMS壓阻式壓力敏感器件的研制，生產(chǎn)和使用，對于規(guī)范器件的性能指標(biāo)、可靠性等具有重要意義。

　　(3) IEC 62047-34由北京大學(xué)提出，規(guī)定了MEMS壓阻式壓力敏感器件晶圓級性能參數(shù)測試方法，具體性能參數(shù)包括電阻、常壓輸出、靜態(tài)性能 (滿量程輸出、零點(diǎn)輸出、非線性、遲滯、重復(fù)性、精確度、靈敏度、零點(diǎn)漂移)、溫度性能 (熱零點(diǎn)漂移、熱靈敏度漂移、熱零點(diǎn)滯后、熱靈敏度滯后) 等，對每項(xiàng)參數(shù)的測試目的、測試步驟和數(shù)據(jù)處理方法等內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。

　　我國專家作為項(xiàng)目成員參與了IEC 60747-14-11、IEC 60747-18-3和IEC 62047-31三項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。IEC 60747-14-11規(guī)定了集成紫外線、光線和溫度傳感器、基于聲表面波的傳感器的工作原理、環(huán)境條件和測量方法，其中測量方法有直接模式和基于自振的微分放大器模式兩種。IEC 60747-18-3規(guī)定了無透鏡CMOS光子傳感器陣列封裝模塊的流體的流動特性評估方法、測試環(huán)境等。IEC 62047-31基于斷裂力學(xué)原理，用四點(diǎn)彎曲的方法測試MEMS分層材料的界面粘附能。

　　2、標(biāo)準(zhǔn)化新動向

　　此次會上，SC47E秘書處通報(bào)IEC新籌備成立了TC124 (可穿戴器件和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會)，將由該技術(shù)委員會負(fù)責(zé)對IEC 60747-14-10開展后續(xù)工作。

　　同時(shí)，韓國代表提議SC47E成立新的標(biāo)準(zhǔn)工作組——生物半導(dǎo)體器件標(biāo)準(zhǔn)工作組，制定如生物FET和無透鏡光子陣列傳感器等醫(yī)用方面的傳感器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。會后秘書處將以正式文件的形式征集各成員國對此提案的意見。

　　此外，秘書處通報(bào)了IEC/TC49 (頻率控制、選擇和探測用壓電、介電與靜電器件及相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會) 對IEC 60747-14-11標(biāo)準(zhǔn)制定的意見。TC49認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的是聲表面波器件，應(yīng)由TC49/WG13 (壓電傳感器工作組) 負(fù) 責(zé)。目前SC47E/WG1和TC49/WG13已成立聯(lián)合項(xiàng)目組(PT60747-14-11)，共同制定該標(biāo)準(zhǔn)。

　　可以看到當(dāng)前科學(xué)技術(shù)不再依賴單一學(xué)科的發(fā)展 ， 而是多學(xué)科或跨學(xué)科的技術(shù)交叉、融合的飛速發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域也同樣面臨此問題。

　　3、MEMS標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展飛速

　　IEC TC47/SC47F是2008年成立的分技術(shù)委員會， 負(fù)責(zé)制定MEMS器件國際標(biāo)準(zhǔn)，是TC47下最活躍的分技術(shù)委員會，每年制修訂標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量超過5項(xiàng)，參與成員國有中、日、韓、德、美等主要MEMS設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和制造強(qiáng)國。目前其下設(shè)有三個(gè)工作組，分別為WG1研究制定MEMS術(shù)語、總則等通用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn) ;WG2研究制定MEMS工藝標(biāo)準(zhǔn)、測試方法等標(biāo)準(zhǔn) ;WG3研究制定器件產(chǎn)品規(guī)范和封裝標(biāo)準(zhǔn)。該分技術(shù)委員會已發(fā)布了26項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋了MEMS總則、大量的MEMS材料性能評估測試方法標(biāo)準(zhǔn)(如MEMS薄膜應(yīng)力測試方法) 和4項(xiàng)產(chǎn)品規(guī)范 (如MEMS陀螺儀規(guī)范)。

　　此次會議，秘書處特別指出IEC 62047-1和IEC 62047-4兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)由于MEMS技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，各成員國需要考慮增加新的技術(shù)內(nèi)容以滿足行業(yè)需求，會后將以文件的形式征求各成員國意見。

　　此外，從2007年起，在工作組會議召開之際，中、日、韓三國輪流主辦MEMS 標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研討會。去年也不例外，同期召開的MEMS標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研討會共有4篇報(bào)告 ：張大成 (北京大學(xué)，中國)——《用于測試微組裝結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能的在線平臺》;Takahiro ONAKADO( 微機(jī)電中心，日本)——《關(guān)于智能傳感器及其接口的標(biāo)準(zhǔn)化》;Kazuki TAKASHIMA(熊本大學(xué)，日本)——《用掃描白光干涉法測量微米結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和應(yīng)力分布》，Kim KWANG-SEOP (機(jī)械和材料研究所，韓國)——《薄膜粘合強(qiáng)度的評價(jià)》。各國專家就MEMS領(lǐng)域中微米結(jié)構(gòu)應(yīng)變、微機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)性能測試、智能傳感器等熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行了交流，介紹了微機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)性能測試可采用的現(xiàn)場測試技術(shù)和片上系統(tǒng);采用掃描白光干涉法測量微米結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化;智能傳感器及其接口的標(biāo)準(zhǔn)化工作設(shè)想等。

　　4、我國應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的標(biāo)準(zhǔn)化工作

　　MEMS傳感器是目前市場應(yīng)用較為成熟的MEMS器件，其中MEMS慣性傳感器、MEMS麥克風(fēng)幾乎已成為新型設(shè)備的標(biāo)配，MEMS溫濕度傳感器、MEMS壓力傳感器等在移動終端尤其是可穿戴設(shè)備上的應(yīng)用近年來也迅速增長。

　　由于近年來硬件創(chuàng)新市場逐漸轉(zhuǎn)移國內(nèi)，中國市場對于MEMS傳感器的需求增速遠(yuǎn)高于全球MEMS市場。MEMS傳感器當(dāng)前主要應(yīng)用領(lǐng)域集中在消費(fèi)電子、汽車電子等領(lǐng)域，隨著產(chǎn)品的不斷成熟，航空航天、醫(yī)療電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域的應(yīng)用也逐漸普及。

　　目前，在MEMS領(lǐng)域，我國牽頭制定的IEC 62047-25：2016已經(jīng)發(fā)布，牽頭制定的三項(xiàng)MEMS國際標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過本次會議討論將進(jìn)入到CD階段，未來我國應(yīng)繼續(xù)關(guān)注MEMS技術(shù)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)、工藝、材料、產(chǎn)品性能測試等方面的標(biāo)準(zhǔn)化工作，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。