MEMS技术的发展历史

商业模式

Bourne表示：'MEMS产业呈波浪式发展，我们看到已涌现出压力传感器、加速计和镜光学器件，下一波将是RF、微型继电器和开关。它们需求量很大，但是价格压力也很大。'

她认为硅片扩音器也是一个新兴领域。在这类器件中，传统扩音器振动膜由一个薄硅片膜制成。已经有公司如Akustica和丹麦的SonionMEMSA/S正在进行这方面的开发，Akustica同时也在研究硅发声装置的可能性。虽然尺寸小会限制输0出功率，但这类元件能很好适用于助听应用领域。例如把255只这种硅扬声器放到一个裸片上不仅能提高扬声器的响度，而且还可以对这种微型扬声器进行8位数字选址。同样，多个扩音器和扩音器阵列配置也能开发出新的应用领域，这种有方向的扩音器可以沿着一个空间排列，如汽车或家庭内部，这样捕捉到的声音还带有位置信息。

Bourne表示：'我们所见到的是MEMS领域划分得非常清晰。'的确，新兴公司和老牌芯片及整机公司都在运输、医疗、电信和消费类电子等领域竞争，新兴公司只专注于其中一个应用部分。至于微电子方面，MEMS正成为一种可以服务于多个垂直市场的水平技术。

她还指出：'传统半导体制造商表现出很大的兴趣，但是这或许只是对其领域所出现问题的'膝跳反应'。毕竟工艺技术完全不同。'

但真的不同吗?TIMA及其他一些机构指出，如果能使用标准工艺，即使是改进的最基本IC工艺也有很多优点，因此硅片MEMS、MOEMS(微光机电系统)和常规IC制造之间的区别只是程度不同。

情况确实就是这样，进军MEMS对小的芯片制造商来讲更具吸引力，因为他们正受到上游集成器件制造商(IDM)和台湾地区代工厂的冲击。由于这些小芯片公司无法承担深亚微米工艺技术开发和设立新工厂，他们必须找到市场切入点或完全放弃制造。

值得注意的是飞兆半导体和奥地利微系统公司已把MEMS加入到其能生产的器件范围，位于加利福尼亚的Xicor 6英寸晶圆厂被Standard MEMS公司收购而转向生产MEMS，而卓联半导体把在英国普里茅斯的晶圆厂卖给了德国X-Fab Foundries公司，后者自称是一家混合信号和MEMS器件代工厂。

但是还应看到迄今为止所出售的绝大多数MEMS都是由主要的半导体公司如摩托罗拉、模拟器件和TI所生产的，意法半导体也正在扩大在该领域的研究。

对于能负担深亚微米CMOS工艺技术研究的大型芯片制造商来说，MEMS的吸引力在于能使旧的工艺技术和经多年制造已摊销完了的晶圆厂产生更多利润。换言之，微电子领域快淘汰的工艺在硅片MEMS制造中可以成为领先技术。

Bourne对此表示赞同，她说：'是的，很多常规IC工厂说他们能够做。但这也并不容易，需要非常专业同时又很紧缺的技术，这些技术主要都在大学和新兴公司里。'

她补充道，代工贸易模式的发展帮助了无晶圆厂元器件开发商，促进了专用MEMS代工厂的发展，如Standard MEMS、Intellisense和Cronos等公司。此外'50%的新兴公司拥有自己的工厂设备，但还需要有了解工艺技术的人才。'由此也突出了对培训的需求。

意法半导体公司MEMS事业部经理Benedetto Vigna介绍说：'意法对MEMS的研究是战略性的,主要原因是我们要通过开发硅的不同特性来应对新的市场。因为MEMS可以用1微米工艺制造，这就是说我们能利用现有的生产设施。'

该公司一直是惠普公司热式喷墨打印头的供应商，此外它开发了系列惯性传感器，包括角度和线性加速计，并为安捷伦开发了热式光开关。意法半导体在表明硅片MEMS市场开发方向的同时，还与一家有雄厚财力支持的加州新兴公司Onix Microsystems进行合作。2001年7月两家公司同意共同开发制造带有MEMS和ASIC的芯片组，用于Onix公司的光开关引擎，意法的批量产能将满足Onix对芯片组的需求。

Vigna表示：'射频MEMS的优先级没那么高，所以我们没有进行商业开发，虽然我们感兴趣的重要领域之一是用机械开关取代砷化镓固态开关。'

按照Vigna的说法，业界演示的产品还存在可靠性问题。'如果是在手机中应用，你需要很低的启动电压，希望是5V以下，虽然手机制造商可能允许12～15V，如果他们再需要40V用于有机发光显示器，我们可能就不用那么低的电压。'

有一些新兴公司如MicroLab声称已为市场准备好了RF开关，但这些器件是分立的还是与SoC集成在一起尚有待观察。

等待标准

Vigna说：'我还是没有看到像CMOS那样的通用MEMS工艺出现，所以现在还存在各种工艺，但将来会走向统一，包括在EDA、设计、测试等各方面。标准一旦出现就能促使出现一些简化工艺，我们如果能固定到2～3个工艺平台上，将可以缩短MEMS进入市场的时间，因为通过经验积累它们将变得更可靠。我相信最成功的方法是在封装级集成CMOS和MEMS模块，你可以销售带凸点的MEMS裸片以便进行倒装焊集成。'

他介绍说：'我们正在推进两三个主流工艺，最主要的是Thelma(微加速计厚外延层)，这是一个0.8微米工艺，带有厚多晶硅层结构和薄多晶硅互连。'

该技术允许通过几个'锚点'(anchor point)将硅片结构焊接在基底上，但可以在与基底本身平行的平面上自由移动。为了与传统塑封技术兼容，在传感元件上部放置一个封帽以避免成型时对移动部件造成污染。

微驱动部件也使用类似的工艺，但没有封帽，而是增加一个灵活的钝化层。Onix在微镜部件上则使用第三种工艺，这是因为Thelma的多晶硅没有制造镜面抛光的单晶硅好。

那么MEMS的设计自动化工具将如何发展?Vigna的回答是'很慢'。 他认为：'当设计成为一门科学时EDA工具很有用，但是现在MEMS更像模拟电路，首先你需要标准工艺，然后才能得到标准的设计工具。'尽管现在的工艺技术有很多种，但在这方面还是涌现了一些第三方EDA工具供应商，如Ansys和Coventor等公司。

正如半导体设备制造商一样，主要的EDA供应商如Cadence等正开始把MEMS当作一门截然不同的工程学科来对待。

Memscap本身是已一家MEMS设计自动化工具供应商，它还把自己转变成为一家新一代专用MEMS制造商。该公司主要从事RF和光学应用，开发了一些支持这些应用的工艺。更引人注目的是它在法国格勒诺布尔本部附近建设了一个专门的MEMS晶圆厂，并通过许可协议资助台湾地区的华新丽华公司建设晶圆厂。