簡介
MEMS是微機電系統的縮寫。MEMS主要包括微型機構、微型感測器、微型執行器和相應的處理電路等幾部分，它是在融合多種微細加工技術，並套用現代信息技術的最新成果的基礎上發展起來的高科技前沿學科。MEMS技術的發展開闢了一個全新的技術領域和產業，採用MEMS技術製作的微感測器、微執行器、微型構件、微機械光學器件、真空微電子器件、電力電子器件等在航空、航天、汽車、生物醫學、環境監控、軍事以及幾乎人們所接觸到的所有領域中都有著十分廣闊的套用前景。MEMS技術正發展成為一個巨大的產業，就象近20年來微電子產業和計算機產業給人類帶來的巨大變化一樣，MEMS也正在孕育一場深刻的技術變革並對人類社會產生新一輪的影響。目前MEMS市場的主導產品為壓力感測器、加速度計、微陀螺儀、墨水噴咀和硬碟驅動頭等。大多數工業觀察家預測，未來5年MEMS器件的銷售額將呈迅速增長之勢，年平均增加率約為18%，因此對對機械電子工程、精密機械及儀器、半導體物理等學科的發展提供了極好的機遇和嚴峻的挑戰。
技術條件
微機電系統MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems)是一種全新的必須同時考慮多種物理場混合作用的研發領域，相對於傳統的機械，它們的尺寸更小，最大的不超過一個厘米，甚至僅僅為幾個微米，其厚度就更加微小。採用以矽為主的材料，電氣性能優良，矽材料的強度、硬度和楊氏模量與鐵相當，密度與鋁類似，熱傳導率接近鉬和鎢。採用與積體電路（IC）類似的生成技術，可大量利用IC生產中的成熟技術、工藝，進行大批量、低成本生產，使性價比相對於傳統“機械”製造技術大幅度提高。完整的MEMS是由微感測器、微執行器、信號處理和控制電路、通訊接口和電源等部件組成的一體化的微型器件系統。其目標是把信息的獲取、處理和執行集成在一起，組成具有多功能的微型系統，集成於大尺寸系統中，從而大幅度地提高系統的自動化、智慧型化和可靠性水平。
沿著系統及產品小型化、智慧型化、集成化的發展方向，可以預見：MEMS會給人類社會帶來另一次技術革命，它將對21世紀的科學技術、生產方式和人類生產質量產生深遠影響，是關係到國家科技發展、國防安全和經濟繁榮的一項關鍵技術。
製造商正在不斷完善手持式裝置，提供體積更小而功能更多的產品。但矛盾之處在於，隨著技術的改進，價格往往也會出現飆升，所以這就導致一個問題：製造商不得不面對相互矛盾的要求——在讓產品功能超群的同時降低其成本。
解決這一難題的方法之一是採用微機電系統，更流行的說法是MEMS，它使得製造商能將一件產品的所有功能集成到單個晶片上。MEMS對消費電子產品的終極影響不僅包括成本的降低、而且也包括在不犧牲性能的情況下實現尺寸和重量的減小。事實上，大多數消費類電子產品所用MEMS元件的性能比已經出現的同類技術大有提高。雖然MEMS過去只限於汽車、工業和醫療套用，但據調查公司估計：“MEMS消費類電子產品的銷售額將在2005年前達到15億美元”。
手持式設備製造商正在逐漸意識到MEMS的價值以及這種技術所帶來的好處——大批量、低成本、小尺寸，而且開始轉向成功的MEMS公司，其所實現的成本削減幅度之大，將影響整個消費類電子世界，而不僅是高端裝置。
組成部分
MEMS主要包括微型機構、微型感測器、微型執行器和相應的處理電路等幾部分，它是在融合多種微細加工技術，並套用現代信息技術的最新成果的基礎上發展起來的高科技前沿學科。影響
MEMS技術的發展開闢了一個全新的技術領域和產業，採用MEMS技術製作的微感測器、微執行器、微型構件、微機械光學器件、真空微電子器件、電力電子器件等在航空、航天、汽車、生物醫學、環境監控、軍事以及幾乎人們所接觸到的所有領域中都有著十分廣闊的套用前景。MEMS技術正發展成為一個巨大的產業，就象近20年來微電子產業和計算機產業給人類帶來的巨大變化一樣，MEMS也正在孕育一場深刻的技術變革並對人類社會產生新一輪的影響。目前MEMS市場的主導產品為壓力感測器、加速度計、微陀螺儀、墨水噴咀和硬碟驅動頭等。大多數工業觀察家預測，未來5年MEMS器件的銷售額將呈迅速增長之勢，年平均增加率約為18%，因此對對機械電子工程、精密機械及儀器、半導體物理等學科的發展提供了極好的機遇和嚴峻的挑戰。套用領域
在噴墨印表機里作為壓電元件在汽車裡作為加速規來控制碰撞時安全氣囊防護系統的施用
在汽車裡作為陀螺來測定汽車傾斜，控制動態穩定控制系統
在輪胎里作為壓力感測器，在醫學上測量血壓
數字微鏡晶片
在計算機網路中充當光交換系統，這是一個與智慧型灰塵技術的融合
設計微機電系統最重要的工具是有限元分析。
發展概述
MEMS是一種全新的必須同時考慮多種物理場混合作用的研發領域，相對於傳統的機械，它們的尺寸更小，最大的不超過一個厘米，甚至僅僅為幾個微米，其厚度就更加微小。採用以矽為主的材料，電氣性能優良，矽材料的強度、硬度和楊氏模量與鐵相當，密度與鋁類似，熱傳導率接近鉬和鎢。採用與積體電路（IC）類似的生成技術，可大量利用IC生產中的成熟技術、工藝，進行大批量、低成本生產，使性價比相對於傳統“機械”製造技術大幅度提高。完整的MEMS是由微感測器、微執行器、信號處理和控制電路、通訊接口和電源等部件組成的一體化的微型器件系統。其目標是把信息的獲取、處理和執行集成在一起，組成具有多功能的微型系統，集成於大尺寸系統中，從而大幅度地提高系統的自動化、智慧型化和可靠性水平。沿著系統及產品小型化、智慧型化、集成化的發展方向，可以預見：MEMS會給人類社會帶來另一次技術革命，它將對21世紀的科學技術、生產方式和人類生產質量產生深遠影響，是關係到國家科技發展、國防安全和經濟繁榮的一項關鍵技術。製造商正在不斷完善手持式裝置，提供體積更小而功能更多的產品。但矛盾之處在於，隨著技術的改進，價格往往也會出現飆升，所以這就導致一個問題：製造商不得不面對相互矛盾的要求——在讓產品功能超群的同時降低其成本。解決這一難題的方法之一是採用微機電系統，更流行的說法是MEMS，它使得製造商能將一件產品的所有功能集成到單個晶片上。MEMS對消費電子產品的終極影響不僅包括成本的降低、而且也包括在不犧牲性能的情況下實現尺寸和重量的減小。事實上，大多數消費類電子產品所用MEMS元件的性能比已經出現的同類技術大有提高。手持式設備製造商正在逐漸意識到MEMS的價值以及這種技術所帶來的好處——大批量、低成本、小尺寸，而且開始轉向成功的MEMS公司，其所實現的成本削減幅度之大，將影響整個消費類電子世界，而不僅是高端裝置。MEMS在整個20世紀90年代都由汽車工業主導；在過去幾年中，由於iPhone和Wii的出現，使全世界的工程師都看到運動感測器帶來的創新，使MEMS在消費電子產業出現爆炸式的增長，成為改變終端產品用戶體驗以及實現產品差異化的核心要素。國內MEMS晶片（Die）供應商主要有：上海微系統所、瀋陽儀表所、電子部13研究所、北京微電子所等，目前形成生產的主要是MEMS壓力感測器晶片（Die）。發展歷史
MEMS第一輪商業化浪潮始於20世紀70年代末80年代初，當時用大型蝕刻矽片結構和背蝕刻膜片製作壓力感測器。由於薄矽片振動膜在壓力下變形，會影響其表面的壓敏電阻曲線，這種變化可以把壓力轉換成電信號。後來的電路則包括電容感應移動質量加速計，用於觸發汽車安全氣囊和定位陀螺儀。第二輪商業化出現於20世紀90年代，主要圍繞著PC和信息技術的興起。TI公司根據靜電驅動斜微鏡陣列推出了投影儀，而熱式噴墨列印頭現在仍然大行其道。第三輪商業化可以說出現於世紀之交，微光學器件通過全光開關及相關器件而成為光纖通訊的補充。儘管該市場現在蕭條，但微光學器件從長期看來將是MEMS一個增長強勁的領域。目前MEMS產業呈現的新趨勢是產品套用的擴展，其開始向工業、醫療、測試儀器等新領域擴張。推動第四輪商業化的其它套用包括一些面向射頻無源元件、在矽片上製作的音頻、生物和神經元探針，以及所謂的'片上實驗室'生化藥品開發系統和微型藥品輸送系統的靜態和移動器件。
顯著特點
微型化
MEMS器件體積小，重量輕，耗能低，慣性小，諧振頻率高，回響時間短。MEMS系統與一般的機械系統相比，不僅體積縮小，而且在力學原理和運動學原理，材料特性、加工、測量和控制等方面都將發生變化。在MEMS系統中，所有的幾何變形是如此之小(分子級)，以至於結構內應力與應變之間的線性關係(虎克定律)已不存在。MEMS器件中摩擦表面的摩擦力主要是由於表面之間的分子相互作用力引起的，而不是由於載荷壓力引起。MEMS器件以矽為主要材料。矽的強度、硬度和楊氏模量與鐵相當。密度類似於鋁，熱傳導率接近銅和鎢，因此MEMS器件機械電氣性能優良。
批量生產
MEMS採用類似積體電路(IC)的生產工藝和加工過程，用矽微加工工藝在一矽片上可同時製造成百上千個微型機電裝置或完整的MEMS。使MEMS有極高的自動化程度，批量生產可大大降低生產成本;而且地球表層矽的含量為2%。幾乎取之不盡，因此MEMS產品在經濟性方面更具競爭力。
集成化
MEMS可以把不同功能、不同敏感方向或制動方向的多個感測器或執行器集成於一體，或形成微感測器陣列和微執行器陣列。甚至把多種功能的器件集成在一起，形
微機電系統元件
微機電系統元件成複雜的微系統。微感測器、微執行器和微電子器件的集成可製造出高可靠性和穩定性的微型機電系統。
方便擴展
由於MEMS技術採用模組設計，因此設備運營商在增加系統容量時只需要直接增加器件/系統數量，而不需要預先計算所需要的器件/系統數，這對於運營商是非常方便的。
多學科交叉
集中了當今科學技術發展的許多尖端成果。通過微型化、集成化可以探索新原理、新功能的元件和系統，將開闢一個新技術領域。
發展前景
未來三年，在中國3C產品、汽車電子、醫療電子等產品產量繼續保持較快增長的帶動下，中國MEMS感測器市場規模有望進一步擴大。此外，不斷湧現的新產品以及新套用也成為這一市場持續發展的重要保障。2011-2013年，中國MEMS感測器市場將持續保持兩位數增長水平，但從2012年開始，隨著金融危機導致的恢復性增長因素的消退，以及市場基數的增大，中國MEMS感測器市場增速將有所回調。到2013年，中國MEMS感測器市場銷售額預計將達214.2億元。
具體在產品上，主力產品加速度、壓力感測器、噴墨頭等產品技術已經相對成熟和穩定，技術研發主要體現在性能及指標的最佳化。DMD微鏡陣列為更好套用於手機等便攜設備，其尺寸的進一步微縮也成為研發重點。除傳統產品外，不斷湧現的新產品如地磁感測器的規模化套用也成為整體MEMS感測器市場的一大亮點。此外，一些前沿產品如新型MEMS振盪器、基於MEMS技術的存儲器、MEMS電池也正處於研發階段中，並有望在未來三到五年實現良好的經濟效益。另外，在產品形態上，一些MEMS感測器產品已經從原來單獨的晶片向模組和系統解決方案升級，以加快產品上市進程和套用推廣。
技術基礎
MEMS的技術基礎可以分為以下幾個方面：
（1）設計與仿真技術；
（2）材料與加工技術
（3）封裝與裝配技術；
（4）測量與測試技術；
（5）集成與系統技術等。
產品套用
任天堂的Wii搭載運動感測器（Motionsensor）的Wii手柄採用了ST的3軸加速度感測器。
WorldTour遊戲吉他中使用了飛思卡爾公司的MMA7360L三軸加速計
iPhone將使用MEMS陀螺儀，iPhone可以在很多套用中使用該技術，比如保齡球、高爾夫等運動遊戲。另外，該項技術還可以將iPhone和桌面PC遊戲結合在一起。任天堂和索尼都已經使用該項技術做為和其它系統相連的遊戲控制器，蘋果也已經將iPhone用作Mac筆記本的遙控設備，因此，我們可能很快就可以看到蘋果將iPhone用作PC上的遊戲控制設備。
奧林巴斯數位相機u1050SW奧林巴斯新近推出一款數位相機，使用者可通過敲擊LCD顯示屏或機身外殼來改變設定、拍照和查看拍攝的照片。例如，當使用者在滑雪坡道上拍照時，無需脫下手套即可操作相機。另外，該款隸屬“u-SW”系列的編號“u1050SW”的相機，具有增強的防水、防塵和防撞擊特點。
MEMS麥克風國內主要的MEMS麥克風生產廠家有：山東歌爾聲學、蘇州敏芯（SuzhouMEMSensingMicrosystems）、深圳瑞聲（AACAcousticTechnologies）
GPS輔助導航MEMS壓力感測器可以使GPS導航更精確，SensorPlatforms公司和其它供應商都在開發集成有MEMS航位推算功能的系統，這樣你的導航系統就可以跟隨你進入建築物內（甚至是捷運）而不迷路。其它的開發者在開發把GPS、相機、MEMS感測器集成在一個平台，這樣導航系統不但知道使用者身處何處，還知道使用者看到些什麼，這樣螢幕上的數據互動以確定你尋找的建築物。
噴墨印表機的噴墨頭明基電通(BenQ)日前發表新一代套用微機電(MEMS)整合之噴墨單晶片產品，這是該公司自2005年起執行工業局前瞻套用主導性新產品計畫的研究成果，隨著新一代產品的開發完成，明基希望能藉此開拓更多印表機ODM代工的商業機會。
玩具也裝配有MEMS器件。在其動作感測遊戲桿之外，JakksPacific最近推出了一系列帶有動作感測的加速度計的低價玩具，例如，仙女玩具組合中的帶有動作感測的魔杖。
9．硬碟跌落保護
10．MEMS微型投影儀MEMS微型投影儀
全球最大的半導體製造商之一、全球最大的消費性電子和便攜設備微機電系統（MEMS）感測器供應商意法半導體[1]（STMicroelectronics，簡稱ST；紐約證券交易所代碼STM）與bTendo有限公司，宣布簽署合作研發與授權協定，攜手開發用於智慧型手機和其它便攜消費電子設備的全球最小的微型投影儀（PicoProjector）。
