为了了解MEMS行业的现状和未来趋势，我采访了SEMI的MEMS和传感器行业组（MSIG）执行董事Tim Brosnihan.
A:我们可以从关于MEMS是什么，它们如何工作，如何制造，如何使用的简短研讨会开始。当我想到这些东西的大小时，这让我感到困惑。
Brosnihan：那就是令我着迷的这项技术，并吸引了我。我已经这样做了大约25年。当我开始时，您可以制造这些微小的小型机械设备是一种全新的奇迹。我首先与ADI公司合作，后者是该领域的先驱，他们生产了一些用于气囊展开的惯性传感器。如今，几乎每辆新车都有MEMS加速度计，可在发生碰撞时展开安全气囊。我曾在诸如Qualcomm等其他公司的MEMS显示器上工作，然后在Cirrus Logic的MEMS麦克风上工作。这些小机械结构种类繁多。拥有如此之小甚至看不到的机械装置，真是太神奇了。
A:如何制作？我可以看到微小的微小物体的3D制造，但是我无法想象如何使它可移动。
Brosnihan：MEMS的制造方法与在硅晶片上构建的每个微处理器或存储芯片的制造方法相同-MEMS行业几乎复制并利用了这些技术。它们被称为减法技术。
例如，要制造电阻器，您需要覆盖整个晶片的一层电阻材料（例如某种金属）。然后，将光与具有微米或亚微米级尺寸的光刻掩模一起使用。光线使掩模曝光，因此残留的东西可以保护您想要的胶片和图案。您可以使用干法或湿法蚀刻化学方法去除不需要的材料，然后逐层构建IC.MEMS器件以相同的方式构建。最大的不同是还有一个最后步骤，其中删除了底层。我们称其为“发布过程。”这就是关键的魔力-您拿走了一个底层，这留下了可以移动的悬浮结构。它可以在平面内移动，平面外移动或扭曲。这完全取决于您需要哪种类型的机械运动。有各种各样利用各种机械运动的传感器和执行器。
A:您能告诉我MEMS设备如何与电子设备连接。
Brosnihan：MEMS和电子产品可以共存于同一晶片上，因为机械元件是使用与IC相同的技术制造的。您可以运行金属走线，就像使用IC中的金属线将一个晶体管连接到另一个晶体管一样。我们使用相同的金属线将片上电子设备连接到机械元件。这就是所谓的集成过程。
实际上，更常见的是两个芯片：独立的MEMS芯片和独立的电路芯片，然后将它们组装在一起，并排，引线键合在一起，或者可以将一个芯片倒装到另一个芯片上，通过通孔进行垂直连接。
A:我可以看到MEMS将信息传递给电子设备。电子器件会激活MEMS吗？
Brosnihan：绝对，我想想的方式是有两类MEMS:传感器和致动器——它们是同一枚硬币的两个侧面。
MEMS麦克风是传感器的示例。它具有可移动的振膜，可根据您的声音产生的声压而移动。由于该移动膜充当电容器的一块板，因此会产生电信号。
扬声器是致动器的一个例子。在那里，您没有电输入，而是电输入则代表声波的信号移动扬声器振膜，产生声压。
A:如何实现执行器的电气输入？
Brosnihan：可以用电磁线圈完成。或者，您可以有一个静电执行器，两个平行板之间用气隙隔开。当您在一侧施加电压时，它会吸引另一侧。那可能是最常见的技术之一。
然后是热执行器，电阻元件被加热并膨胀。它可以弯曲或移动，具体取决于穿过薄膜的热量梯度。那是用于喷墨打印的一种。
还有压电薄膜。如果在压电膜上施加电压，它将膨胀或弯曲，可以用作致动器。
A:您认为MEMS应用的一些新兴增长领域是什么？
Brosnihan：尽管增长了一段时间，但并没有放缓的迹象：MEMS传感器的最大市场是消费电子产品。
例如，当您将手机放在头上讲话时，接近传感器会关闭屏幕以节省电量。一些更高级的电话最多具有四个麦克风。由于人们正在拍照并且需要动态稳定，因此有陀螺仪可以测量手机的旋转和抖动。每年，他们都在电话中添加更多传感器。
其他消费类电子产品也紧随其后，尤其是麦克风。现在每个人都想与他们的设备通话，他们想告诉电视他们想看什么。在汽车中，人们现在必须进行免提驾驶，因此语音激活在该市场正在增长。
机器学习的另一个增长领域是机器学习，它需要大量数据才能运行。大量数据需要大量传感器，例如，以测量工厂机械的状况。
A:如何为所有这些MEMS传感器和执行器供电？
Brosnihan：那当然是关键特征之一。它们体积小，并且与电子设备集成在一起，因此比传统传感器使用的功率更低–纽扣电池可以为某些传感器供电多年。智能建筑中的温度传感器通常可以使用三年。我们尝试将功率保持在尽可能低的水平。即使是您想充电的东西，例如手机。手机中有16个感应器，没人希望它在一天中途消失。因此，存在不断降低功率的压力。这不仅是您不必每天为手机充电多次，而且所有这些传感器都可以一直保持开启状态。曾经是您的麦克风仅在拨打电话时才打开；现在它始终处于打开状态，因此当您说“嘿Siri”时，电话会唤醒（就像我的一样）。事物无时无刻不在倾听，这需要力量，因此，例如，对拥有低功率麦克风的需求非常大。如果您必须一直听，那么您就不会消耗太多的精力来做。
在MEMS出现之前，麦克风就是模拟驻极体麦克风。他们必须容纳一个单独的模数转换器（ADC），以创建可以用音频处理软件进行处理的数字流。现在，市场上有很大比例的麦克风已经转移到数字麦克风上，它仍然是模拟传感器，但传感器封装中有一个ADC.因此，当我们将麦克风设备放入您的手机时，它会输出您希望编解码器处理的数字比特流。他们正在努力将更多的智能功能直接嵌入到麦克风中，就像能够检测到触发词将其唤醒一样。
A：其他方面呢？
Brosnihan：我们看到了很多医疗保健监控。老年人可以佩戴带有传感器的手镯或皮带，如果有人跌倒，或者他们的心跳或呼吸不规则，它们会发出警报。
还有一些很有趣的东西–鞋子装有传感器，它们可以告诉您您的跑步风格或篮球比赛，并反馈有关您的表现的信息，从而使您最大程度地锻炼身体。例如，Fitbit是第一个具有大量选择的产品：将其戴在手腕上，它将告诉您要进行多少运动。Fitbit认为过去是日常活动，现在正在锻炼。事情流行了，人们想知道：我正在做的一切，是否健康，我是否在进步，我比昨天做得更好？
电动汽车和自动驾驶汽车是第三个领域，尽管其发展速度没有我们想象的那么快。电动和自动驾驶汽车中有大量传感器。
自动驾驶汽车需要感知环境，以确保汽车可以在不撞到障碍物或行人的情况下沿着街道行驶。停车不太重要，但也很重要。我们认为市场是绝对正在发生的，但采用起来较慢，部分原因是市场是政府监管的。但是我们知道这将是传感器需求的爆炸式增长。
来源：https://www.techbriefs.com/component/content/article/tb/supplements/st/features/technology-leaders/37014
翻译：传感器大佬