過(guò)去，我們錯(cuò)過(guò)了芯片，華為等公司被卡脖子陷入無(wú)芯可用的境地，慘痛教訓(xùn)就在眼前。 如今，有一項(xiàng)新技術(shù)，在全球風(fēng)頭正勁，正在蓬勃發(fā)展，被譽(yù)為21世紀(jì)最有革命性的高新技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)就是——MEMS。 錯(cuò)過(guò)了芯片，我們中國(guó)再也不能錯(cuò)過(guò)MEMS了！

MEMS有多重要？華為也曾被卡住！

說(shuō)起MEMS，可能大家都沒有太多概念，對(duì)MEMS的重要性也沒有清楚的認(rèn)識(shí)。

在今年“遙遙領(lǐng)先”的Mate 60 手機(jī)之前，華為曾發(fā)布了P50等多臺(tái)只能使用4G 網(wǎng)絡(luò)的旗艦手機(jī)。華為能設(shè)計(jì)出自己的5G芯片，但華為手機(jī)卻不能使用5G只能用4G，為什么？因?yàn)闆]有國(guó)產(chǎn)的5G射頻前端模組。

一個(gè)射頻前端模組由濾波器、低噪聲放大器、功率放大器、射頻開關(guān)等器件組成，其中濾波器是射頻前端中最重要的分立器件，濾波器的工藝就是MEMS，在射頻前端模組中占比超過(guò)50%，主要由村田制作所等國(guó)外公司生產(chǎn)。

而隨著MEMS的滲透，現(xiàn)在射頻開關(guān)也正在逐漸采用MEMS工藝。

每年數(shù)十億顆！無(wú)處不在的MEMS

5G MEMS 濾波器在智能手機(jī)上的重要性，僅是MEMS應(yīng)用的冰山一角，今天我們所使用的一切智能電子產(chǎn)品，基本都有MEMS的身影。最典型的例子，就是我們身邊的手機(jī)，搭載了大量的MEMS器件。

我們旋轉(zhuǎn)手機(jī)，視頻就會(huì)跟著轉(zhuǎn)成橫屏/豎屏，這是MEMS加速度傳感器在工作；我們轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)手機(jī)，游戲里的人物就會(huì)跟著運(yùn)動(dòng)，這是MEMS陀螺儀+加速度傳感器在工作；我們說(shuō)Hey Siri、小愛同學(xué)、小度小度……手機(jī)就會(huì)說(shuō)我在，有什么事？這是MEMS麥克風(fēng)在工作。

沒有MEMS，你就用不上這么智能的手機(jī)！

隨著技術(shù)發(fā)展，4G時(shí)代，為我們帶來(lái)了在線流媒體，直播、短視頻等互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)觸及到我們每個(gè)人，因此大量高制程的芯片被需求，帶來(lái)芯片熱。

現(xiàn)在，進(jìn)入5G時(shí)代，萬(wàn)物互聯(lián)將所有人與物聯(lián)系在一起，逐漸步入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，元宇宙也成為可能，除了計(jì)算核心芯片，MEMS器件也將被大量使用，為萬(wàn)物帶來(lái)感知能力。

從納米尺度的原子力顯微鏡尖端，到具有數(shù)百萬(wàn)個(gè)可運(yùn)動(dòng)反射鏡的數(shù)字投影芯片，從汽車、醫(yī)療、手機(jī)、VR/AR到航天航空領(lǐng)域，市場(chǎng)上的MEMS器件令人眼花繚亂。

▲市面上各種各樣的MEMS器件（來(lái)自Yole）

MEMS已經(jīng)廣泛應(yīng)用于噴墨打印機(jī)噴嘴、醫(yī)療診斷微流控器件，以及我們常用的移動(dòng)設(shè)備中的MEMS麥克風(fēng)、加速度計(jì)、陀螺儀、振蕩器和FBAR濾波器等。

據(jù)知名咨詢企業(yè)Yole的數(shù)據(jù)披露，現(xiàn)在，全球每年生產(chǎn)數(shù)十億顆MEMS器件，到 2026 年，全球 MEMS 市場(chǎng)價(jià)值將超過(guò) 1220 億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率達(dá)到了11.3% ！

可以說(shuō)，MEMS無(wú)處不在！并且還在蓬勃發(fā)展！

什么是MEMS？

MEMS如此重要，那什么是MEMS？

根據(jù)百科的解釋，MEMS是：

微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS, Micro-Electro-Mechanical System），也叫做微電子機(jī)械系統(tǒng)、微系統(tǒng)、微機(jī)械等，指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級(jí)，是一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)。主要用作各種傳感器，以測(cè)量加速度、角速度、壓力、位移、流量、電量、磁場(chǎng)、紅外、溫度、氣體成分、濕度、PH值、離子濃度、生物濃度、觸覺等。

直觀點(diǎn)說(shuō)，MEMS就是一種在極小尺寸下（一般是微米甚至納米范疇）做出我們?nèi)粘Ｋ姷墓艿馈X輪、懸臂等機(jī)械結(jié)構(gòu)的工藝。

當(dāng)然，這里只是簡(jiǎn)單的說(shuō)明，事實(shí)上現(xiàn)在的MEMS產(chǎn)品包羅萬(wàn)象，如馬達(dá)、泵、陀螺儀、反射鏡面等機(jī)械裝置，用MEMS的方式也能做出來(lái)，內(nèi)部可能包括通道、孔、懸臂梁、膜、腔體等結(jié)構(gòu)。

MEMS融合了微電子加工工藝和精密機(jī)械加工等技術(shù)，涉及微電子、機(jī)械、材料、力學(xué)、化學(xué)甚至生物學(xué)等諸多科學(xué)領(lǐng)域。

MEMS叫做微機(jī)電系統(tǒng)，有多微？看下圖，螨蟲與用MEMS工藝做出的機(jī)械齒輪結(jié)構(gòu)對(duì)比，與MEMS齒輪相比，螨蟲就如同奧特曼的怪獸一般巨大。

是不是很不可思議？

下圖是一顆封裝后的MEMS麥克風(fēng)，傳統(tǒng)的機(jī)械麥克風(fēng)一般有手指頭大，而用MEMS工藝最終做出的麥克風(fēng)比手指蓋還小。

在MEMS麥克風(fēng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，與傳統(tǒng)麥克風(fēng)原理是一致的，聲音通過(guò)空氣傳遞到達(dá)麥克風(fēng)的薄膜，帶動(dòng)薄膜振動(dòng)，從而將聲壓轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。

▲MEMS底層薄膜隨聲波震動(dòng)（來(lái)自歐姆龍）

因此，MEMS將小做到了極致，這是一個(gè)起點(diǎn)，科學(xué)家的想法是，未來(lái)我們一切所見到的機(jī)械工藝，都可能通過(guò)MEMS做出來(lái)，隨之帶來(lái)的是高集成度、低功耗、可規(guī)?；慨a(chǎn)等等優(yōu)勢(shì)。

目前，在汽車、醫(yī)療、消費(fèi)電子等中高端傳感器市場(chǎng)里，MEMS大概占據(jù)60%-70%的市場(chǎng)規(guī)模，傳統(tǒng)傳感器占據(jù)大概30%-40%的市場(chǎng)規(guī)模，發(fā)展趨勢(shì)是MEMS能夠?qū)鹘y(tǒng)傳感器進(jìn)行替代的場(chǎng)景都會(huì)進(jìn)行替代。

我國(guó)MEMS現(xiàn)狀，比芯片還落后！

從上文我們可以看到，MEMS傳感器是基于傳統(tǒng)傳感器的原理發(fā)展的，基本原理并無(wú)太大差別，早已在教材上躺了幾十年。

MEMS最重要的是怎么做出來(lái)，怎么量產(chǎn)，做出來(lái)之后好不好用，因此，工藝和材料才是最重要，這也是MEMS IDM廠商、代工廠商極具價(jià)值的原因。

目前，在全球MEMS IDM&代工領(lǐng)域，我國(guó)大陸本土，僅有中芯集成（SMEC）一家廠商能進(jìn)入全球前列，賽微電子旗下Silex主要產(chǎn)能在瑞典，北京產(chǎn)線仍處于產(chǎn)能爬坡階段，這與集成電路芯片領(lǐng)域的中芯國(guó)際（全球第5）、華虹集團(tuán)（全球第6）、晶合集成（全球第10）等相差甚遠(yuǎn)。

▲來(lái)源：Yole，賽微電子

在全球MEMS企業(yè)TOP 30名單中，2023年我國(guó)共有6家企業(yè)進(jìn)入，分別是歌爾微電子（Goermicro，排名9），瑞聲科技（AAC，排名23），賽微電子全資子公司Silex Microsystems（排名26），臺(tái)積電（TSMC，排名27），?？低?/u>（Hikvision，排名29），睿創(chuàng)微納（Iray，排名30）。