什么是MEMS传感器❓
MEMS传感器是运用微电子和微机械加工技术制造的新型传感器,基于微电子技术发展,涉及多学科交叉的前沿研究领域。相较于传统传感器,MEMS传感器具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高的特点,适合批量生产,便于集成和实现智能化。同时,其微米量级的特征尺寸赋予了MEMS传感器独特的优势,能够完成传统机械传感器无法实现的功能。
小小的MEMS传感器却需要经过这么复杂的工艺流程❗️
以MEMS压力传感器的制造过程为例,首先在硅片上通过氮化硅薄膜热沉积、光刻、金属离子注入等工艺制备出压力电阻与金属的互连引线。随后,在硅片背面进行各向异性湿法腐蚀,通过调整腐蚀速率和时间来控制压力敏感膜的厚度。最后,使用玻璃进行键合作为芯片的支撑架构。在制造过程中,需要使用7—8层衬底,并且需要一层一层地进行沉积、光刻、注入、腐蚀等过程。对温度控制精度和应力的要求非常高,以确保制造的传感器能够准确检测压力。
十分钟了解MEMS传感器整条产业链的运行❗️
MEMS产业链涵盖了设计研发、生产制造、封装测试和系统应用四大环节。在上游环节,主要包括MEMS器件设计、材料和生产设备的研发和供应。在这个环节中,MEMS传感器的领先厂商需要具备卓越的极微小化机械系统和集成电路的设计能力,同时还需要开发各种传感器芯片的生产工艺。全球MEMS传感器制造的代表性企业包括博世、博通、威讯联合半导体、意法半导体、德州仪器等,而在国内市场,则有歌尔股份、瑞声科技、敏芯股份等优质本土企业。
生产制造及封装测试是整个产业链的核心环节。这个环节需要根据设计需求开发各种MEMS芯片的工艺制程并实现规模生产,它兼具资金密集型、技术密集型和智力密集型的特征,因此对企业资金实力、研发投入、技术积累等都提出了高要求。
目前,消费电子是全球MEMS行业最大的应用市场,并且在整个MEMS行业的市场规模占比越来越高。包括射频MEMS、微型麦克风、压力传感器、加速度计、陀螺仪等MEMS产品都广泛应用于以智能手机、平板电脑为代表的消费电子产品中。例如,5G换机潮与各大手机品牌每年不断推陈出新的产品推动了单部手机MEMS传感器数量的不断增加;智能家居与各类IoT设备的兴起也有效扩大了MEMS传感器的市场空间。此外,汽车电子、智能医疗等领域也为MEMS传感器的发展带来了机遇。