MEMS市場需求蓬勃　軟、硬件業(yè)者聯(lián)手打造生態(tài)系

　　微機電系統(tǒng)(MEMS)市場正隨各種創(chuàng)新應(yīng)用而持續(xù)成長當(dāng)中。MEMS裝置經(jīng)過高度專業(yè)化過程制造，根據(jù)不同裝置型態(tài)需求而客制化，不過，由于MEMS制程選擇繁多，生產(chǎn)成本也因此提高，且市時程安排也更為費時。

　　據(jù)EE Times網(wǎng)站報導(dǎo)，以目前趨勢來看，市場逐漸將MEMS裝置導(dǎo)入CMOS IC量產(chǎn)制程，因此，MEMS產(chǎn)品元件也面臨縮短開發(fā)時間、降低成本、符合繁復(fù)效能與穩(wěn)定性需求等挑戰(zhàn)。

　　MEMS裝置尺寸一般介于20微米(micrometer)至1毫米(millimeter)之間，MEMS子元件則在1~100微米之間。MEMS裝置廣泛應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)、消費者市場領(lǐng)域，像是汽車安全與控制系統(tǒng)、智能型手機、平板電腦、電動游戲機控制器、藥物運送、麥克風(fēng)、氣體與化學(xué)傳感器等等。

　　MEMS屬于電子應(yīng)用裝置內(nèi)的微米級機制，MEMS設(shè)計主要針對二種應(yīng)用：感測元件(Sensor)與調(diào)節(jié)器(Actuator)。傳感器可感測聲音、動作、壓力、溫度，也能測得非物理性狀態(tài)，包括震動、聲波、流體波、光波、熱能、與大氣壓力等狀態(tài)變化。而調(diào)節(jié)器則可做出偵測、過濾、轉(zhuǎn)換、調(diào)節(jié)動作，包括調(diào)節(jié)管理光線投射與接收、射頻訊號(RF)處理、流體管理等等。

　　不同于電晶體、電阻、二極體等傳統(tǒng)IC元件，MEMS裝置含有彈簧、螺絲、齒輪等高度校準(zhǔn)機械物理結(jié)構(gòu)，因此也使用不同制程，像是表面微機械加工技術(shù)(Surface micromachining)、大量微機械加工(bulk micro-machining)、深反應(yīng)離子式蝕刻(Deep Reactive Ion Etching;DRIE)、成型(molding)等技術(shù)步驟。

　　為符合CMOS IC制程需求，最新MEMS設(shè)計需要元件資料庫、設(shè)計工具、流程模擬工具、生產(chǎn)工具等技術(shù)。此外，MEMS也需要結(jié)構(gòu)化的設(shè)計制程，將電路圖(schematics)、處理流程、布局(layout)、3D立體有限元素分析(FEA)、邊界元素法分析(BEA)、封裝分析之間的資訊交換處理妥當(dāng)，方便MEMS設(shè)計師與制程、設(shè)計、電子、封裝、整合、軟件工程師交換資訊。

　　MEMS裝置也得采用與傳統(tǒng)IC一樣的設(shè)計規(guī)范驗證(Design Rule Checking;DRC)技術(shù)進行驗證，不過，MEMS設(shè)計也會包含曲線幾何學(xué)、貝氏曲線(Bezier Curve)等不同角度的布局，需采用物理驗證技術(shù)，像是等式為基礎(chǔ)的DRC。

　　而MEMS設(shè)計也可利用電路布局驗證(Layout Versus Schematic;LVS)工具，開發(fā)出整個設(shè)計的裝置與連線模型，即可進行寄生電路抽取(Parasitic Extraction;PEX)與電路模擬等作業(yè)。

　　此外，傳統(tǒng)PEX工具依據(jù)規(guī)則模式(rule-based)或表格模式(table-based)運行，且依照IC設(shè)計連結(jié)的物理布局而開發(fā)，無法回應(yīng)MEMS復(fù)雜的幾何需求。MEMS電路需要場解算器(field-solver)技術(shù)的精確度，結(jié)合現(xiàn)代PEX工具的規(guī)模與效能，才能達到MEMS電路需求與送交制造時程。

　　MEMS也需要一系列測試，包括機械沖擊測試、變頻振動測試(Variable Frequency Vibration Testing) 、溫度循環(huán)(temperature cycling)等物理測試，以及高低溫操作、穩(wěn)定性等標(biāo)準(zhǔn)測試。

　　晶圓廠得提供標(biāo)準(zhǔn)化MEMS制程，并與MEMS元件供應(yīng)商合作，以達產(chǎn)品上市時間(time to market)、大量生產(chǎn)等需求。設(shè)計師也需要晶圓廠提供設(shè)計工具套件、MEMS IP資料庫、參考流等資訊，測試工程師則需針對不同MEMS做客制化測試。

　　簡言之，MEMS市場需要整個軟、硬件市場聯(lián)手打造新式生態(tài)系統(tǒng)，以回應(yīng)消費者市場低成本、高產(chǎn)量的產(chǎn)品需求。