微机电系统(Micro Electro-Mechanical System，MEMS)是现在备受瞩目的新兴技术之一，在很多领域得到广泛应用。MEMS的应用范围除了涵盖热门的IT、通信、消费类等领域外，也适用于汽车、军事、生物、医疗、化学等各种领域，几乎任何需要机械器件的小型化电子系统都可使用MEMS技术。

MEMS技术具有小尺寸、多样化、微电子等特点，它将信息系统的微型化、多功能化、智能化和可靠性水平提高到了新的高度。MEMS与一般的机械系统相比，不仅体积缩小，而且，在力学原理和运动学原理，材料特性、加工、测量和控制等方面都将发生变化，同时，它又属于多学科交叉的新领域，是融合微电子与精密机械加工的技术;是集微型机构、传感器信号处理、控制等功能于一体的，具有信息获取、处理和执行等多功能的系统。

MEMS器件的产品类型繁多，目前商业化的主要产品包括微流体器件、惯性传感器、压力传感器、RF MEMS、光学MEMS等等。In-stat/MDR指出，2004年全球MEMS市场规模约70亿美元，销售量约23.7亿颗，其中以微流体器件最多，占整体销售量的67.9%，总销售额则为23%，它主要用于打印机及照片打印用的喷墨头。但未来几年中，预估光学MEMS及RF MEMS将会有大幅的成长，因此会造成其它器件的比重下滑。

1、惯性MEMS器件产品

惯性MEMS器件主要包括微加速度计和微型陀螺。惯性MEMS器件产品几年前已上市，现在，年销售额为3.7-5.8亿美元，每年还在大幅激增。惯性MEMS器件对国民经济和军事装备起到越来越大的作用。商用微加速度计运动部件有很轻的质量，可达1mg，因而，是灵敏度很高的加速度计，可以测量千分之几的重力加速度。微加速度计商业化最重要的驱动力来自汽车工业，微加速度计正替代以往的机电式加速度传感器，并伴随着汽车安全气囊系统日趋普及而高速增长。

2、航空航天方面的应用

（1）导航
陀螺和惯性测量系统在导航中起到关键作用，它可以提供运动物体的姿态、位置和速度等信息。采用MEMS技术制造的微惯性测量组合系统，没有转动的部件，在寿命、可靠性、成本、体积和质量等方面都要优于常规的惯性仪表。

（2）纳米卫星
从太阳能电池到导航模块和通信模块都是硅材料制造的，制造工艺是纳米级的，目前正在研究的一种简单的纳米卫星可以由外表带有太阳能电池和天线的、在硅基片上堆砌的专用集成微型仪器而组成，在体积和质量上都小得多，而且成本也低许多，应用更为广泛。

（3）微型飞行器
在现代战争中，作为新型的战场侦察和对敌对通信进行干扰的装备已经成为信息战的重要组成部分。1995年美国率先提出了微型飞行器的概念，并在这方面取得了突破性的成果，预计在5至10年内，就能研制出可供实际使用的微型飞行器。

3、光学MEMS

近年来，国外一些著名厂商将MEMS技术推广应用到光电领域，研制成功微型光电子系统，进一步拓展了MEMS技术的应用领域。Agere公司日前新推出业界首款三维手持MEMS系统，该系统由微镜像章动开关和驱动器芯片等一系列器件构成，集光、电、微机械和微封装技术于一体，其优势是能够简化交换设备和交叉连接等光纤联网系统的设计和制造，大大加快全光网技术和设备的发展步伐。

以光学MEMS来说，其产品包括开关(switch)、交错连结器(cross-connect)、光可调衰减器(variable optical attenuator)、可调变波长激光器(tunable laser)和可调式滤波器(tunable filter)，主要应用领域为电信与显示产业。在电信方面，由于光学MEMS制成的光学器件具有很好的效能，例如低插入损耗、优良的波长平坦度和极小的串扰，而且能提高整合度及器件规模(Scalability)，极适用于高性能的光纤网络。

显示产业方面，包括整合式可配带的携带型设备，以及条形码扫描、自适应光学系统、商用印刷等等。目前最成功的光学MEMS产品，正是由TI的DLP专利技术所制造的微面镜器件。此技术其实早在1987年TI即已提出，但一直到近几年才进入到商业化的阶段，成为前投与背投高阶显示系统的关键技术，提供极可靠的全数字化显示解决方案。其中的DLP芯片可说是目前最复杂的光源开关，它包含了最多达220万用铰链安装的微型运动镜面组成的矩形数组，每片微型镜面的大小都不超过人类头发丝厚度的五分之一，对应投影图像中的一个像素。因此，单芯片的DLP投影系统可以产生至少1670万种颜色，而专业产品与DLP影院投影系统中的三芯片系统甚至能够产生35万亿种以上的色彩

4、RF MEMS

RF MEMS是利用MEMS技术加工RF产品。RF MEMS技术可望实现和MMIC的高度集成，使制作集信息采集、处理、传输和执行于一体的系统集成芯片成为可能。MEMS技术在无线电通信、微波技术上的应用已经受到国内外的广泛重视，目前已成为MEMS研究的重要方向。

RF MEMS器件主要可分为两大类：一类称为无源MEMS，其结构无可动零件；另一类称为有源MEMS，有可动结构，在电应力作用下，可动零件会发生形变或移动。RF MEMS工艺技术在微电子工艺技术基础上发展起来的，具有三维加工特色，应用其工艺技术所研制的RF元器件在性能上相对常规的微波元器件发生质的飞跃。RF MEMS基础元件主要包括可变电容器、RF MEMS开关、MEMS电感器、MEMS谐振器、MEMS滤波器、MEMS传输线、MEMS移相器、微型天线等。

MEMS器件中仅包含金属和介质，不存在半导体结构，因此RF MEMS具有超低的损耗、良好的线性特性。MEMS的膜片、悬臂等零件惰性极小，因而响应速度快，其运动受静电控制，使直流功耗降低，MEMS独特的工艺技术使系统单片集成化成为可能，其几何尺寸、功能、质量、物理性能等方面的优越性可以实现更强的性能，以弥补MMIC的不足。

5、三轴加速计

三轴加速计可说是MEMS中相当实用和有趣的一项新兴产品。二轴加速计已广泛被用在车辆当中，当车子一旦发生碰撞，它就会感测到并自动触发安全气囊。

新一代的加速器则能沿三轴来感知运动，因此具有更大的应用可能性。最为实用的例子仍是作为保护加速计，但是用于计算机产品，尤其是笔记型计算机。它可作为笔记型计算机坠落时的检测装置，并在笔记型计算机碰撞地面前锁住硬盘磁头，以免造成的硬盘驱动器上数据的遗失。

第二大应用则是作为状态识别装置，例如通过倾斜角度来向上或向下滚动手机、PDA及3D游乐器的屏幕，或以摇动的方式来关闭这些设备。这种通过特定动作来下达控制指令的用途，除了提供了键盘输入以外的便利途径，也为强调趣味变化与加值功能的消费性手持设备增添了许多想象空间。当然三轴加速器也适用于商业、医疗设备或安全管理等其它领域。

目前已有许多大小型的厂商投入该市场，包括ADI、Freescale、STMicroelectronics等大厂，德国传感器供货商Robert BoschGmbH甚至成立了一家专注于此市场业务的子公司Bosch Sensortec，其它的厂商还包括Kionix、HitachiMetals、OkiElectric等，到2005年底，全球至少有10家公司提供这种芯片，已成为众多公司激烈竞争的市场领域。

6、MEMS麦克风、扬声器

由于采用MEMS制程的麦克风具有低成本、高性能和小型化等特色，在一些应用领域优于传统的ECM产品，因此也是MEMS厂商极看好的一个市场。

据Information Network的调查指出，MEMS麦克风在2005年时只能取得5%的整体市场率，但到2008年，预计在30亿支麦克风市场中MEMS产品占据15%，复合成长率达240%。在扬声器市场也有类似的情况，预估到2008年时MEMS扬声器的出货量将达5亿支。

目前投入MEMS声学器件的厂商虽然众多，但能够量产的供货商只有美国楼氏电子(Knowles Acoustics)，该公司几乎垄断了整个市场。我国台湾也有意急起直追，日前包括台湾“工研院电子所”、美律、亚太优势、探微、日月光、菱生、硅品、天瀚等20余家扬声器、麦克风和其它电声器件厂商，共同成立了“微电声产业联盟”，以整合上、中、下游厂商，建立从电声器件设计、器件制作/代工、器件封装至系统模块的完整产业需求为发展目标。

（1）美国楼氏电子
美国楼氏电子的“数字式”系列SiSonic贴片式麦克风采用MEMS技术，并提供各种封装尺寸，适用于对零部件密度要求严格的应用领域，例如移动电话、数码相机和MP3播放器等。与“模拟式”SiSonic麦克风相比，“数字式”SiSonic为脉冲密度调制（Pulse Density Modulation）产品，包含集成休眠模式，能够与立体声输入应用兼容，符合无铅要求。

（2）英飞凌科技
英飞凌科技股份公司在2006慕尼黑国际电子元器件和组件贸易博览会上展出了适用于普通消费通信设备和计算机通讯设备的“微型”硅基麦克风。该新型麦克风大约只有普通麦克风的一半大小，但其功耗仅为普通麦克风的三分之一。新型麦克风采用硅基MEMS工艺，具有与普通麦克风相同的声学和电学性能，但却更加结实耐用，耐热性能更强。
 
新型麦克风内含两个芯片：MEMS芯片和专用集成电路（ASIC）芯片。两颗芯片被封装在一个表面贴装器件中。MEMS芯片包括一个刚性穿孔背电极和一片用作电容器的弹性硅膜。该弹性硅膜将声压转换为电容变化。ASIC芯片用于检测电容变化，并将其转换为电信号，传递给相关处理器件，如基带处理器或放大器等。这些硅基MEMS麦克风用途广泛，既可用于新型手机和手机模型，也可用于消费类电子产品、笔记本电脑以及医疗设备（如助听器），还可应用于汽车行业（如免提通话装置）。

7、生物医疗和生物医学方面的应用

微机械技术在生物医疗中的应用尤其令人惊叹。例如:将微型传感器用口服或皮下注射法送入人体，就可对体内的五脏六腑进行直接有效的监测。将特制的微型机器人送入人体，可刮去导致心脏病的油脂沉积物，除去体内的胆固醇，可探测和清除人体内的癌细胞，进行视网膜开刀时，大夫可将遥控机器人放入眼球内，在细胞操作、细胞融合、精细外科、血管、肠道内自动送药等方面应用甚广。MEMS的微小(可进入很小的器官和组织)和智能(能自动地进行细微精确的操作)的特点，可大大提高介入治疗的精度，直接进入相应病变地进行工作，降低手术风险。同时，可进行基因分析和遗传诊断，利用微加工技术制造各种微泵、微阀、微摄子、微沟槽、微器皿和微流量计的器件适合于操作生物细胞和生物大分子。所以，微机械在现代医疗技术中的应用潜力巨大，为人类最后征服各种绝症延长寿命带来了希望。

8、硅MEMS振荡器

从19世纪40年代中期以来，石英晶体一直作为基本的时钟器件。目前，这一局面将有望得到改变，美国3家风险企业最近公布了具体的硅MEMS振荡器量产计划，这3家公司分别是SiTime、Discera和Silicon Clocks。
 
其中，最先公布量产计划的是SiTime。该公司是一家总部设在硅谷的风险企业，自2004年12月成立后，不到2年就实现了量产。2006年4月开始供应样品，10月开始量产，目标是取代供货量大的民用设备用石英晶体振荡器。

第一代SiTime振荡器有2.0×2.5mm、2.5×3.2mm和3.2×5.0mm尺寸及0.85mm高度的封装，与目前的石英振荡器PCB兼容。两个产品系列包括SiT8002可编程振荡器和SiT11xx固定频率振荡器，具备相同的规范和性能，因此客户使用可编程版本进行设计和测试而使用固定频率的版本用于生产制造。产品的频率范围1至125MHz，各种温度变化，电压变化和老化效应下的频率误差范围是+/-100至+/-50ppm。这些规范与普通消费类，工业和计算机应用的石英产品相类似。

在SiTime之后计划量产的是Discera。该公司2006年秋季开始供应样品，预定2007年2月开始量产。该公司的目标市场也是民用设备，将与SiTime展开竞争。技术方面，相对于其它2家公司在单芯片上集成振荡器和周边电路，Discera则将MEMS部分和周边电路LSI的2枚芯片集成在1个封装中。

Silicon Clocks预定2007年底开始供应样品，2008年初实施量产。最初的目标并不是大众消费品市场，而是高端计时元件市场。具体是指传输速度在数百Mbps到数Gbps的高速串行通信设备用时钟源。