【導讀】近年來，使用了MEMS技術的半導體產品的需求和用途正在不斷擴大。除了汽車發(fā)動機控制、醫(yī)療器械、噴墨打印機這些常用用途外，數碼相機和智能手機這類隨身攜帶的電子產品里也使用了很多的MEMS產品。MEMS產品市場今后將持續(xù)每年增長10-15%，并預計在2017年時，將從現在的9200億日元增長到17000億日元。
MEMS是Micro Electro Mechanical Systems的縮寫，和內存、微處理器這樣的半導體產品一樣是對硅晶片進行微細加工而成的產品，只是MEMS的硅電路板上不僅有電路，還有由機械運動的可動結構體構成的三維結構。使用此結構將壓力、溫度、加速度這些物理量轉換成電氣信號的傳感器，還可實現執(zhí)行器的功能，提供電氣信號使可動結構體進行機械運動。
MEMS產品早在1980年就已經存在了，與使用了CMOS工藝的一般半導體相比，因為晶圓制成非常復雜，包裝也很耗功夫，使得工程標準化和低成本變得十分困難，所以只應用于有限的用途。但是，最近確定了批量生產小型、高性能的MEMS產品的技術，除了汽車發(fā)動機控制、醫(yī)療器械、噴墨打印機這些常用用途外，數碼相機和智能手機這類隨身攜帶的電子產品里也使用了很多的MEMS產品。MEMS產品市場今后將持續(xù)每年增長10-15%，并預計在2017年時，將從現在的9200億日元增長到17000億日元。
村田制作所傳感器產品陣容的擴充
株式會社村田制作所于2012年1月收購了芬蘭的MEMS專業(yè)制造商VTI Technologies Oy(以下簡稱VTI公司)，VTI公司改名為Murata Electronics Oy，并成為了村田的一員。Murata Electronics Oy向各類市場及用途提供了采用獨特的3D-MEMS（三維MEMS）技術的高性能及高可靠性的MEMS傳感器。3D-MEMS元件是由可動部件構成的硅晶片和上下包裹著硅晶片用來結合、密封的CAP晶圓構成的，CAP晶圓是用硅和玻璃形成電極（圖1）。可動部件由彈簧支撐，形成紡錘和梳型的電極，在受到外力時，通過檢測可動部件發(fā)生變形時的靜電容量的變化，實現加速度傳感器、陀螺儀傳感器、傾角傳感器的功能。3D-MEMS結構的可動部件是密封的釋放氣體，此外內部是對稱結構，利用相對的2個電容器來檢測外部受力。通過這樣的結構實現了高感度和低噪聲，即使在十分嚴峻的使用環(huán)境下都能穩(wěn)定運作，具備了良好的溫度特性和長期可靠性的傳感器。
收購了VTI之后，擴充了村田的傳感器產品陣容。由VTI公司研發(fā)的卓越的MEMS技術和產品與村田的研究開發(fā)力、銷售網絡相結合，推進了面向今后的市場和應用的傳感器產品的發(fā)展。
圖1：3D-MEMS元件的結構
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汽車市場
汽車市場是最炙手可熱的市場之一，面向車載系統的加速度傳感器占有世界市場的最大比例。面向汽車的安全行駛和防止事故的車身穩(wěn)定系統系統（ESC）、防抱死系統（ABS）、輪胎壓力監(jiān)測系統（TPMS）這樣的安全功能配備于新車中，以發(fā)達國家為中心這一做法已經被法制化，而電動駐車制動器（EPB）和坡道起步輔助系統（HSA）這些新型功能也不斷誕生。正因為預計到MEMS傳感器作為實現這些應用的關鍵部件，汽車市場對其需求將越來越大，村田制作所也將強化組合陀螺儀傳感器（加速度傳感器&陀螺儀一體化的傳感器、圖2）等產品陣容。
圖2：組合陀螺儀傳感器
工業(yè)/醫(yī)療設備市場
MEMS傳感器的需求正向工業(yè)用的運輸設備、測量設備、建設設備和微創(chuàng)診斷設備以及內嵌型設備等用途延伸。采用了堅固的3D-MEMS結構的我公司的加速度傳感器和傾角傳感器（圖3）被廣泛用于要求具備自我診斷功能、高性能和高可靠性的用途。就連飛機等要求極高的精度和可靠性的應用中采用的事例也有很多，像用于起搏器這類內嵌式設備，也處于世界領先的水平，以豐富的經驗和知識為基礎為客戶提供支持。
圖3：傾角傳感器
消費電子產品市場
面向消費電子產品的MEMS傳感器現在在MEMS市場中，也是需求急劇擴大的一部分。加速度傳感器、陀螺儀傳感器在智能手機上的搭載率急速增加以外，游戲機和遠程控制設備中的搭載率也在增加。我公司應用從汽車和工業(yè)傳感器中所獲得的MEMS技術和工藝，以降低成本為目的，于去年，成功商品化了業(yè)界最小的消費電子產品用3軸陀螺儀傳感器。今后加速度/陀螺儀/地磁傳感器的復合式產品等將根據市場的趨勢，推進復合式傳感器的商品化。
今后，MEMS不僅限于已有的產品及市場，還將成為應用于其他多種用途的高潛力技術。村田制作所將MEMS視為未來的核心技術之一，活用VTI公司的技術，繼續(xù)為市場提供最高端的MEMS商品，不斷強化開發(fā)體制和客戶支持系統。
