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MEMS是Micro Electro Mechanical Systems(微機電系統)的縮寫,具有微小的立體結構(三維結構),是處理各種輸入、輸出信號的系統的統稱。[1]是利用微細加工技術,將機械零件、電子電路、感測器、致動器集約在一塊電路板上的高附加值元件。

MEMS

MEMS根源於1960年代中期利用半導體製程製造機械結構於矽晶片上的概念而被提出,到了1970年代中期,利用該技術製造結合機械和電子元件的半導體感測器成功地被開發。

MEMS其定義為一個智慧型微小化的系統,包含感測、處理或致動的功能,此外為兩個或多個電子、機械、光學、化學、生物、磁學或其他性質整合到一個單一或多晶片上。

MEMS目前大部份產品需求僅需要用4~6吋廠生產即可,但最近投入的廠商均以8吋或12吋晶圓廠為主。

MEMS技術的優點為:

  • 1. 製程精確;
  • 2. 可將機械元件和電子元件整合在同一矽晶片上;
  • 3. 批量製造:可以在同一矽晶片上,一次完成數百個或數千個機械元件,以降低生產成本;
  • 4. 縮小化:因應用光學圖像方法,可製作出微小且精確的機械元件;

目前的微機械技術主要有三種製造方式:

  • 1. Surface Micromachining(面型矽基加工):是利用薄膜沉積及蝕刻技術將需要的機械元件製作在矽晶表面上;
  • 2. LIGA Process:是綜合X-ray光蝕刻、電鍍與射出成型三項技術製作微機械元件;
  • 3. Bulk Micromachining(體型矽基加工):是利用利用非等向性蝕刻、蝕刻終止與蝕刻幕罩等技術將矽晶片腐蝕成機械元件。

MEMS元件的製造技術是利用目前半導體CMOS製程技術為基礎,再加以延伸應用,包括異方性蝕刻,電鑄,liga等技術。可廣泛的應用於一般工業、電子資訊、車用、生物醫療及環安等領域;所使用的材料及製程也呈多元的方向發展,並逐漸擴大中,其中以矽製程為基礎的技術最受期待,主要原因為可藉由半導體豐富的資源,提供MEMS產品在成本及效能上的突破,並開拓新的應用領域。[2]


2009年,所占應用領域比重則以IT週邊占最大比重為54%、其他則為消費性電子占22%、汽車占8%、醫療與生活占6%。

預估2010年全球MEMS IC元件應用市場規模將近80億美元,經過金融風暴的影響,應用領域規模逐漸擴大。

依據IDK的報告,全球銷售排行前10名的MEMS製造商為德州儀器(TI)、惠普(HP)、Robert Bosch、Lexmark、Seiko Epson、意法半導體、Cannon、飛思卡爾(Freescale)、ADI以及Systron Donner SDI-SDA。

在前十大MEMS廠商中除了TI以DLP投影機應用為主,其他目前主要的廠商集中在手機、列表機、多功能事務機及車用電子上。

前十大廠中,印表機廠商就占了四家,其中又以HP2009年8.5億的營收占總排行第一。

MEMS市場中,台灣市場主要廠商則為台積電聯電、亞太優勢、日月光、矽品、京元電等主要代工和封測大廠。

根據Yole Development最新統計資料顯示,隨著全球手機、遊戲機及消費性產品中MEMS技術運用越來越多,2006~2011年MEMS裝置的年複合成長率達13%,而全球MEMS晶圓代工市場2011年成長幅度可達25%,2012年更有機會接近30%。


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物聯網時代來臨 MEMS商機爆發


參考資料

  1. 何謂MEMS?10.09.2018 ROHM
  2. MEMS06.09.2021