MEMS技術作為物聯(lián)網傳感器的一個技術熱點，在汽車電子、生物醫(yī)療、智慧家庭、工業(yè)物聯(lián)網、消費電子等領域都有著廣闊的市場前景。隨著萬物互聯(lián)時代的加快到來，MEMS傳感器將迎來新的浪潮。

MEMS傳感器有何特點？

MEMS（微機電系統(tǒng)，Micro-ElectroMechanical System），是指可批量制作的，將微型機構、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、直至接口、通信和電源等集成于一塊或多塊芯片上的微型器件或系統(tǒng)。

用MEMS工藝制造的傳感器具有微型化、集成化、成本低、效能高、可大批量生產等特點。同時，MEMS傳感器不僅能夠感知被測參數(shù)，將其轉換成方便度量的信號；而且能對所得到的信號進行分析、處理和識別、判斷，因此形象地被稱為智能傳感器。

1980年，第一個MEMS傳感器推出，重量、濕度、加速度計、壓力、麥克風等MEMS傳感器不斷出現(xiàn)，其種類繁多，一般分為MEMS物理傳感器、化學傳感器、生物傳感器三大類。詳見下圖：

MEMS傳感器有啥優(yōu)勢？

因為傳統(tǒng)的基于機電工藝制成的傳感器和執(zhí)行器在體積、價格和產能上不能適應工業(yè)、消費電子等領域的需求，MEMS開始發(fā)展起來。

與傳統(tǒng)的傳感器相比，MEMS傳感器在尺寸、性能、智能化等方面都具有明顯的優(yōu)勢。例如，在陀螺儀及麥克風方面，MEMS技術的應用為之技術升級帶來較大跨越。

比較1：陀螺儀

例如傳統(tǒng)的光纖陀螺儀，由上圖可見，體積雖然越來越小，但對于放入一些電子產品而言是不可能完成的。而且為了保證性能，這樣一個陀螺儀的產量之低和價格之高也是可想而知。

而我們現(xiàn)在智能手機上采用的陀螺儀則是MEMS陀螺儀，例如上圖。其體積小、功耗低、易于數(shù)字化和智能化，特別是成本低，易于批量生產，非常適合手機、汽車牽引控制系統(tǒng)、醫(yī)療器材這些需要大規(guī)模生產的設備。

比較2：麥克風

上圖為傳統(tǒng)的駐極體麥克風。

傳統(tǒng)麥克風的七八種機械配件可全部集成在一塊很小的MEMS傳感器芯片上。由上圖可見，MEMS麥克風置于手機中，體積非常小，重量也比較輕。

由于是芯片制造，一致性好、功耗低，更易于批量生產。MEMS傳感器的出現(xiàn)滿足特定產品小體積、高性能的要求。

MEMS全產業(yè)鏈


MEMS整個產業(yè)鏈比較復雜，涉及的廠商眾多。其產業(yè)鏈的上游負責MEMS器件設計、材料和生產設備供應，中游生產制造出MEMS器件，下游使用MEMS器件來制造終端電子產品。


我國的設計、制造、封裝測試廠商也早已開始積極布局，已形成完整的MEMS產業(yè)鏈。其設計產業(yè)主要分布在環(huán)渤海和長三角地區(qū)。制造線主要集中在北京、上海、無錫、杭州、蘇州、淄博等城市。


下邊，列舉我國的8家MEMS傳感器廠商。

1.歌爾股份

歌爾股份可以稱得上是全球 MEMS麥克風的龍頭企業(yè)。它在已有的MEMS麥克風、壓力傳感器產品線上，開發(fā)麥克風+氣壓、氣壓+溫濕度、麥克風+溫濕度等集成傳感器，從而實現(xiàn)成本更低、尺寸更小，一個器件實現(xiàn)兩種功能等。

同時，歌爾股份深入布局 MEMS壓力傳感器。其壓力傳感器主要用于測量大氣氣壓，可做室內導航、海拔高度、健康、無人機高度、天氣預測、運動檢測等。

2.美新半導體

美新半導體于2007年12月，在美國納斯達克成功上市，成為世界上第一家純MEMS產品上市公司；2013年美新則被私有化；2018年被華燦光電并購。

美新特別專注于傳感器類產品的研發(fā)和生產，所生產的傳感器可以測量加速度、振動、沖擊、運動和重力加速度等。

美新首次將傳感器、模擬信號以及數(shù)字信號處理三者整合在一塊芯片上，可以測量X、Y兩個獨立方向的加速度變化。并開發(fā)了獨一無二的MEMS傳感器組件和系統(tǒng)集成技術。

美新的主要產品有加速度傳感器、地磁傳感器和汽車類傳感器。其中，美新半導體在國內的地磁傳感器市場占30%左右，而加速度傳感器約占25%。

3.深迪半導體

中國首家設計并生產商用MEMS陀螺儀系列慣性傳感器的MEMS芯片公司。

深迪研發(fā)了擁有完全自主知識產權的先進的MEMS工藝和集成技術，專注于為消費電子及汽車電子市場設計和生產低成本、高性價比、低功耗、小尺寸的商用MEMS陀螺儀芯片，并為客戶提供各種全面的應用解決方案和極其優(yōu)質的服務。

4.瑞聲科技

瑞聲科技的產品和解決方案包括聲學、無線射頻、振動馬達、微攝像頭，在微聲學領域贏得了良好的聲譽和穩(wěn)定的客戶群?，F(xiàn)今，瑞聲服務于接近 30家世界知名品牌包括Nokia，Motorola，SonyEricsson，RIM等等，成為全球最佳微型聲學元器件供應商之一。

5.敏芯微電子

敏芯微電子是全球為數(shù)不多且國內唯一掌握硅麥克風的MEMS和ASIC晶圓技術并批量生產的廠家，已經成功完成MEMS晶圓廠、封裝廠及測試和編帶的本土產業(yè)鏈整合，且被多家手機品牌廠家采用并大批量穩(wěn)定供貨。

敏芯微電子與傳統(tǒng)聲學公司最大的不同，其不僅具有MEMS晶圓技術先進性，還整合了國內優(yōu)勢的半導體產業(yè)鏈，利用半導體專業(yè)分工精細化的優(yōu)勢，生產已經具備半導體自動化生產屬性的硅麥克風這種聲學器件，使傳統(tǒng)價格較為昂貴的硅麥克風產品性價比更高，更容易被客戶接受。

6.明皜傳感

明皜傳感主要從事MEMS傳感器的研發(fā)、設計和生產，并提供相關技術服務。它為消費電子、汽車電子、工業(yè)自動化以及航空等領域提供所需的產品和集成方案。

明皜傳感的主要產品有慣性傳感器、聲學傳感器、傳感器模塊。

7.康森斯克

康森斯克彌補了在電容MEMS領域的空白，實現(xiàn)了低成本、低功耗、高品質和易于集成的傳感器。其電容絕壓傳感器采用熔融接合的硅-硅工藝，兩層硅內部為真空腔體并由上下兩個電極連接。獨有的TSV（硅通孔）技術能將電荷從電極上端轉移到硅主體。TSV技術使康森斯克脫離傳統(tǒng)的傳感器行列，并因其高穩(wěn)定性和高可靠性應用于眾多領域。

8.蘇州慧聞

蘇州慧聞納米科技是一家專注于先進智能氣體傳感器研發(fā)生產并提供氣體檢測整體解決方案的高科技公司。公司開發(fā)的多通道氣體傳感陣列芯片及系統(tǒng)具有功耗低、體積小、靈敏度高、選擇性好、智能化、可集成等諸多優(yōu)點。

目前蘇州慧聞已開發(fā)出針對多種有毒有害氣體(如甲醛、酒精、氨氣、一氧化碳、氮氧化物、硫化氫、甲烷、TVOC等)的MEMS傳感器芯片及相應的檢測模塊。且該產品已實現(xiàn)量產，應用于工業(yè)、汽車、消費電子等領域。

MEMS傳感器發(fā)展趨勢

此前，智能手機、可穿戴設備等智能硬件快速更新，功能越多而體積越小。這就對器件的尺寸要求極高，推動MEMS傳感器向集成化、小型化、智能化、低功耗方向發(fā)展。隨著應用的不斷深入，MEMS的發(fā)展也有了新的趨勢。

近日，意法半導體傳感產品部總監(jiān)Simone Ferri看好汽車MEMS傳感器將在半導體市場成為下一波浪潮，他表示，預估今年MEMS業(yè)務成長8%，有消費類、工業(yè)與汽車三大應用，其中有50%以上是消費類應用，其余則為工業(yè)與汽車。

因為智能手機、移動網絡、社群媒體等造就了MEMS的第一波浪潮，接下來則進入“工業(yè)4.0”及自動駕駛的時代，將帶來MEMS下一波浪潮。

就三大應用而言，Simone Ferri最看好汽車MEMS傳感器市場，預計汽車應用會有爆發(fā)性成長，例如ADAS、車鑰匙、車用水平調整等，都是傳感需求擴大的實例。

我國MEMS傳感器走向何方？

目前，我國MEMS產業(yè)仍然處于起步階段，在精度和敏感度等性能指標上與國外存在較大差距，應用范圍也多局限于傳統(tǒng)領域。中高檔傳感器產品幾乎100%從國外進口，90%的芯片仍然依賴國外。

由于我國MEMS產業(yè)起步較晚，我國的MEMS傳感器產品多處于技術相對成熟、市場格局相對穩(wěn)定的傳統(tǒng)MEMS應用領域，而新興領域的MEMS產品在測量精度、溫度特性、響應時間、穩(wěn)定性、可靠性等方面與國外差距較大，尚未形成具有市場競爭力、較為完善的產品系列，產品結構略顯單薄。

結語：

當前，我國對MEMS傳感器行業(yè)的政策支持力度非常大，加之市場的內在需求，MEMS傳感器將進入新一輪的快速增長周期。