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(yīng)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(wú)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(lán)牙等通訊協(xié)議組成;應(yīng)用層主要包括云計(jì)算、云存儲(chǔ)、 大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)挖掘以及人機(jī)交互等軟件應(yīng)用層面構(gòu)成。 感知層傳感器處于整個(gè)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(jī)，大到新能源汽車(chē)以及大量未聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備、終端都將聯(lián)通，為市場(chǎng)帶來(lái)萬(wàn)億市值增長(zhǎng)潛力?；ヂ?lián)網(wǎng)、智能手機(jī)的出世推動(dòng)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(dòng)信息產(chǎn)業(yè)進(jìn)入第三次浪潮，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代已經(jīng)啟動(dòng)。

　　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(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到7500 億人民幣。 Forrester Research 預(yù)測(cè)，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(tái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)，真正實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)。

　　隨著國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)等多個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)和工藝正在逐步成熟， MEMS 作為物理量連接半導(dǎo)體的產(chǎn)物，將恰逢其時(shí)的受益于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展， MEMS 在消費(fèi)電子、汽車(chē)電子、工業(yè)控制、軍工、智能家居、智慧城市等領(lǐng)域?qū)⒌玫礁鼮閺V泛的應(yīng)用，根據(jù) Yole developpement 的預(yù)測(cè)， 2016-2020 年 MEMS 傳感器市場(chǎng)將以 13%年復(fù)合成長(zhǎng)率增長(zhǎng)， 2020 年 MEMS 傳感器市場(chǎng)將達(dá)到 300 億美元,前景無(wú)限。

　　MEMS 全球市場(chǎng)產(chǎn)值預(yù)測(cè)(億美元)

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

　　中國(guó)近年 MEMS 傳感器市場(chǎng)規(guī)模(億元)

　　MEMS產(chǎn)業(yè)鏈一覽，國(guó)外領(lǐng)先

　　MEMS 沒(méi)有一個(gè)固定成型的標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)工藝流程， 每一款 MEMS 都針對(duì)下游特定的應(yīng)用場(chǎng)合， 因而有獨(dú)特的設(shè)計(jì)和對(duì)應(yīng)的封裝形式，千差萬(wàn)別。

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

　　因此 MEMS 性能的提升很大程度上不會(huì)過(guò)分依賴于硅晶圓制程工藝的升級(jí)， 而更傾向于根據(jù)下游應(yīng)用需求定制設(shè)計(jì)、對(duì)微型機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、對(duì)不同材料的選擇，實(shí)現(xiàn)每一款傳感器的獨(dú)特功能，因此也不存在傳統(tǒng)半導(dǎo)體工藝晶圓廠不同世代的制程工藝升級(jí)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(hào)，通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)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(gè)微系統(tǒng)可以采用數(shù)字或模擬信號(hào)(電、光、磁等物理量)與其它微系統(tǒng)進(jìn)行通信。 MEMS 將電子系統(tǒng)與周?chē)h(huán)境有機(jī)結(jié)合在一起，微傳感器接收運(yùn)動(dòng)、光、熱、聲、磁等自然界信號(hào)，信號(hào)再被轉(zhuǎn)換成電子系統(tǒng)能夠識(shí)別、處理的電信號(hào)，部分 MEMS 器件可通過(guò)微執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)對(duì)外部介質(zhì)的操作功能。

　　傳感器工作原理