微机电系统（MEMS），这一高科技装置的尺寸通常在几毫米甚至更小，其内部结构精细至微米甚至纳米量级。MEMS技术是在微电子技术（半导体制造技术）的基础上发展起来的，它融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等先进技术，制作出高科技电子机械器件。
MEMS系统是一个独立的智能系统，能够进行大批量生产。其尺寸通常在几毫米乃至更小，内部结构的精细程度达到微米甚至纳米量级。例如，常见的MEMS产品尺寸可能仅为3mm×3mm×1.5mm，甚至更小。
在MEMS传感器中，关键的芯片包括MEMS芯片和ASIC芯片。MEMS芯片负责感知外部信号，并将测量量转换为电阻、电容等信号变化；而ASIC芯片则负责将这些电容、电阻信号转换为电信号，实现信号的转换和放大等功能。
与传统的机械传感器相比，MEMS传感器具有显著的优势：体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高，并且非常适合批量化生产、易于集成和实现智能化。在微米量级的特征尺寸下，MEMS传感器能够完成传统机械传感器无法实现的功能。因此，MEMS传感器正在逐步取代传统机械传感器的主导地位，广泛应用于消费电子产品、汽车工业、航空航天、机械、化工及医药等多个领域。
一、MEMS传感器的广泛应用领域
MEMS传感器以其多样化的种类，广泛应用于物理、化学、生物等领域的信号探测。常见的MEMS传感器包括加速度传感器、惯性传感器、压力传感器、MEMS陀螺仪以及MEMS麦克风等。目前，MEMS传感器在多个领域中占据重要地位，其中消费电子领域占比最高，达到41.8%，其次是医疗领域，占比28.1%，汽车电子领域占比16.7%，工业领域占比9.1%。
MEMS压力传感器是应用最为广泛的MEMS传感器之一，广泛应用于智能手机、航空航天、汽车、生物医药以及工艺控制等领域。根据压力探测方式的不同，MEMS压力传感器可分为压阻式、电容式、谐振传感等类型，其中压阻式和电容式最为常用，这两种传感器的技术也在不断迭代更新。
为了解决微压MEMS传感器中测量敏感性与线性度之间的矛盾，提高微压传感器的测量精度，一种新型的FBBM结构被开发出来。该结构包含四个短梁和一个位于中心的方形凸块，通过减少传感膜的结构偏转程度，有效降低了压力的非线性，并提高了压阻灵敏度，从而显著提升了微压MEMS传感器的精度。
二、不同MEMS传感器的特性对比
MEMS传感器的种类繁多，每种传感器因其测量外部信号的特性不同，技术实现上存在显著差异。MEMS惯性传感器主要用于检测物体的运动状态，通常需要固定在载体上以监测其运动，因此多采用密封式封装。相比之下，压力传感器、光学传感器和声学传感器则需要直接接触被测量的介质，因此它们通常采用开放式封装，并且需要根据使用环境设计有利于捕捉信号的敏感单元表面结构。
MEMS惯性传感器在应用领域上相对广泛，不仅在高可靠性领域，如航空航天，而且在工业和消费电子领域也有丰富的应用场景。不同应用场景对传感器的性能、成本、功耗和体积有着不同的要求。与在工业和消费领域广泛使用的声学传感器、环境传感器等相比，高性能的MEMS惯性传感器更多地应用于高可靠性领域，这些领域在复杂环境下对产品性能要求极高，因此对产品的可靠性提出了更为严格的要求，技术门槛相对较高。
三、MEMS传感器发展面临的挑战
尽管国内MEMS技术研究起步较晚，直到20世纪80年代末才被列为国家重点研究项目，但经过近三十年的不懈努力，国产MEMS技术已取得显著进展，并在市场应用方面积累了宝贵的经验。以MEMS麦克风市场为例，全球四大主导企业中，有两家来自中国——歌尔股份和瑞声科技，它们正积极挑战行业领导者楼氏电子的地位，展现出强劲的发展势头。
随着消费电子、汽车电子、工业、医疗等领域的迅猛发展，市场对MEMS产品的需求日益迫切，MEMS市场犹如一片干涸的池塘，亟待更多活水的注入。
然而，制造MEMS器件不仅需要成熟且多样化的工艺技术，还必须拥有充足的产线以保证产能。目前，国内能够提供专业MEMS代工服务的企业包括中芯国际、无锡华润上华、上海先进等，它们能够满足代工产能和良率的要求。然而，其他大多数国内MEMS代工企业尚未积累足够的工艺技术储备和大规模市场验证反馈的经验，加工工艺的一致性和可重复性也未能满足设计需求，产品的良率和可靠性更是难以达到规模化生产的标准。
在这种背景下，设计公司往往不得不选择与国外成熟的代工厂合作，以确保产品质量。而在后端的封装测试环节，情况则相对乐观，南通富士通、晶方半导体、华天科技、长电科技、通富微电等企业能够满足产品质量和数量的要求。
四、MEMS传感器的发展前景
随着国产MEMS传感器产业的不断成熟，MEMS技术将传感器“芯片化”的能力已获得广泛认可。在探讨国产传感器的发展趋势时，除了集成化、小型化和智能化等传统方向，“MEMS化”也成为了一个新的关键词。设备的小型化和低功耗是未来MEMS传感器行业的重要发展趋势之一。随着人工智能和物联网技术的进步，MEMS传感器的应用场景将变得更加多元化。
MEMS传感器作为人工智能的重要底层硬件之一，其收集的数据的丰富性和精准性直接关系到人工智能功能的完善程度。未来，智能家居、工业互联网、车联网、智能城市、机器人等新兴产业领域将为MEMS传感器行业带来巨大的市场潜力。随着技术水平的不断提升，市场对“小而智能”的传感器需求日益增长，特别是在物联网等应用的推动下，MEMS传感器的应用前景将更加广阔。