作者：王培华
出版社：电子工业出版社
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精微视界——微系统技术、产业与专利试读：
前言
知识经济时代，知识产权在经济和社会发展中的地位和作用越来越重要，以创新、知识为基础的竞争越趋白热化，越来越多的企业开始重视如何维护自己的知识产权。专利作为知识产权的核心内容，其重要性日益凸显，已成为企业竞争力的核心要素，是企业保持持续创新能力和赢得竞争优势的重要战略资源。因此，以技术创新为导向，知识产权为引擎，大力提高企业技术含量，培育核心竞争力，掌握市场话语权，使产业结构不断向着高效、高附加值方向转变，将是支撑强企建设的关键。
目前，微系统技术作为典型的军民两用技术，受到各国的高度关注。全球微系统产业保持活跃态势，产业规模与市场空间不断扩大，产业化应用逐步深入，技术创新趋势明显，尤其在国际巨头的引领下，新产品、新应用层出不穷。在这种情势下，对微系统产业规模、国内外企业和产业发展现状进行系统梳理，分析知识产权在企业发展过程中的重要作用势在必行。
本书遵循“用专利数据说话”的原则，在考虑到产业结构复杂的情况下，采用点面结合的专利分析策略，即将宏观数据分析和重点关注技术相结合进行深入分析，并对中国微系统专利布局现状与全球专利现状进行对比分析；由定量到定性、宏观到微观，全面剖析微系统行业发展现状、技术发展趋势、重点技术发展路线、技术研发热点、市场地域分布状况，解读重点企业技术优势和技术发展重点，为创新主体调整技术发展决策提供信息，为技术攻关提供技术情报，全面体现了专利技术引领企业发展的重要作用。同时，编者在创作过程中，摒弃传统单一的作图方法，运用多种制图工具，发散思维，大胆尝试，采用维度多样、耳目一新的图表展现形式，让读者能够用最短的时间了解和把握最有价值的内容。
本书另一大亮点是深入研究和阐述了微系统行业领先企业的知识产权保护模式、专利管理理念和专利运营模式，如IMEC的分类分等级专利保护模式、IBM的集中式知识产权管理体系、产学研多边合作矩阵式管理模式等。针对微系统不同企业的发展阶段，总结出优秀的专利管理、运营模式和合理的专利布局建议，为相关企业如何应用专利提供了有效指导。
本书的创作是基于北京国睿中晟知识产权咨询有限公司推出的关于微系统专利技术发展的研究性著作，其出版凝聚了诸多方面的心血。编写人员付出了辛勤的劳动，行业专家为本书重要技术内容提供了全面的指导和系统的评价，正是在他们的不断鼓励下，本书才得以出版。在此，感谢世贸组织易小准副总干事、刘兴华老师为本书提供的很多建设性的意见；感谢中国电子科技集团公司知识产权中心、中国电子科技集团公司信息科学研究院和微系统技术研究所在本书编写过程中给予的大力支持和帮助，以及所有支持本书出版的朋友。
最后，衷心希望本书能为主管部门、行业协会提供重要的微系统技术发展数据支撑，微系统相关企业和从业人员能够从本书中获得有益启示，推动我国微系统产业的蓬勃发展。
由于编者的时间和知识所限，以及专利文献数据采集范围和专利分析工具的限制，书中难免纰漏或不妥之处，敬请广大读者批评指正。
编者
2018年2月第1章 微系统技术1.1 微系统技术概述
微系统是以微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）、微电子、光电子为基础，结合体系架构和算法，运用微纳系统工程方法，将传感、通信、处理、执行、微能源等功能单元，在微纳尺度上采用异构、异质等方法集成在一起的微型系统。微系统的概念通常是指一个较为全面的功能集成体，但是由于制造的限制，目前多数微系统只包括微机械结构、微传感器、微执行器中的一种或几种，而没有形成一个功能完善的系统。在这种情况下，人们更多地用MEMS一词来代替微系统，即利用集成电路制造技术和微加工技术把微机械结构、微传感器、微执行器、控制处理电路甚至接口、通信和电源等制造在一块或多块芯片上的微型集成系统。微系统的出现使芯片远远超越了以处理电信号为目的的集成电路，其功能拓展到机、光、热、电、化学、生物等领域。广义地讲，集成电路是电子线路系统的微型化，而其他领域的微型化都可以划分在微系统的范畴。微系统具有微型化、集成化、智能化、成本低、性能高、可以大批量生产等优点，已经广泛应用于仪器测量、无线通信、能源环境、生物医学、军事国防、航空航天、汽车电子以及消费电子等多个领域，已经并将继续对人类的科学技术、工业、军事国防和经济领域产生深远的影响。
MEMS这一名词来源于1989年美国国家自然科学基金会（NSF）主办的微机械加工技术讨论会的总结报告“Microelectron Technology Applied to Electrical Mechanical System”。本次会议中，微机械加工技术（Micromachining Technology）被NSF和美国国防部先进技术署（DARPA）确定为美国急需发展的新技术，从此，作为Micro-Electro-Mechanical-System缩写词的MEMS被广为流传。目前，MEMS一词已经被世界各国广泛接受并大量出现在各种文献和报道中，事实上，MEMS已经不仅仅局限于系统的概念，根据不同的场合，其可以指微系统这种“产品”，也可以指设计这种产品的方法学或制造它的技术手段。1.1.1 MEMS技术发展史
MEMS 是由集成电路技术发展而来的，它经过了大约 20 年的萌芽阶段，即从20世纪60年代中期到20世纪80年代。在这段萌芽时期，MEMS技术主要涉及一些有关的零散研究。例如，开发了将硅各向异性腐蚀技术用在平面硅衬底上加工三维结构的方法；一些研究机构和工业实验室中的研究者开始利用集成电路的加工技术制造微系统技术器件，如悬臂梁、薄膜和喷嘴；微传感器的关键部件，如单晶硅和多晶硅中的压阻被发现、研究和优化等。虽然在这个阶段这些研究领域的名称并没有统一归类，但是事实上体硅加工技术和表面加工技术在整体上已经迅速成熟起来。
在MEMS的研发时期，一些具有重要意义的研究成果逐渐涌现出来，如谐振栅晶体管的发明，其栅电极不是固定在栅氧化层上的，而是相对硅衬底可动的。在此期间，还发明了薄膜型硅微加工压力传感器，并采用体硅微加工技术得到了非常薄且嵌入有压阻传感器的薄膜。惠普公司在1978年首次发明了基于硅微机械加工技术的喷墨打印机，使得喷墨打印技术成为可能。采用硅微机械加工技术加工出尺寸非常小的喷嘴阵列，而且这些喷嘴阵列可以排列得非常密集，这对于实现高分辨率和高对比度打印非常重要。
到了20世纪80年代后期，研究者的研究重点主要集中在硅的应用—单晶硅衬底或者多晶硅薄膜，其中单晶硅用作集成电路的衬底，多晶硅用于制作晶体管的栅电极。采用单晶硅衬底和多晶硅薄膜可以制作诸如悬臂梁和薄膜等三维的微机械结构。
20世纪90年代前期，全世界的MEMS研究进入了一个突飞猛进、日新月异的发展阶段。各国政府和私人基金机构都设立了基金支持MEMS研究，而且一些公司的先前科研投入开始有了产出。比较成功的例子有，美国模拟器件公司生产的用于汽车安全气囊系统的集成惯性传感器，以及美国德州仪器公司生产的用于投影显示的数字光处理芯片。
20世纪90年代后期，互联网和个人无线通信技术迅速发展，期间产生了通信带宽瓶颈，为了解决该问题，光 MEMS 大规模商业化研究开展得如火如荼，其中自由空间的光互连、动态路由器是当时许多研究者和公司关注的焦点。全光互连是一种新型光纤互连和切换技术，光信号可以由某一光纤直接接入到作为信号接收端的另一光纤，不涉及电信号，也避免了信号转换环节，有望解决传统的光-电-光传输方式速度太慢的问题。除此之外，生物 MEMS 的发展也紧随其后，主要包括生物学研究、医疗诊断和临床介入等方面的研究和应用。其中，微加工神经探针在神经生物学中的应用就是一个很好的例子，神经产生的电脉冲，可以在三维神经组织的神经轴突中传输；另一个极好的例子是药物注射针头阵列，这种针头的尺寸，尤其是针头的高度，可以精确控制，药物注射可以在没有神经末梢的皮下层完成，这样病人就不会感觉到疼痛。MEMS技术还使得微流控系统和集成生物化学处理器成为可能。这些微流控系统及集成生物化学处理器可以用作护理医疗诊断和分布式环境监测器件的自动化和小型化传感器。MEMS技术也为射频通信芯片等集成电路提供了新元件，如微加工器件、可变电容器、微集成电感和螺线管线圈、谐振器、滤波器及天线等。
21世纪，MEMS的研究领域继续不断扩展，逐渐形成纳米器件、生物医学、光学、能源、海量数据存储、信息等新方向，并从单一的MEMS器件和功能向着系统功能集成的方向发展，与之相关的纳米科学、生化分析、微流体理论等迅速发展。
总结微系统技术在过去近50年的发展可以发现，制造技术的发展是微系统发展的基础，每一次制造技术的进步都促进了新器件的诞生和性能的提高；同时，提高器件性能和开发新器件又成为推动制造技术不断发展的重要因素。1.1.2 MEMS的典型特点
如图1-1所示，MEMS的设计、制造、应用等涉及自然科学及工程技术的多个领域，如电子、机械、物理、化学、生物医学、材料、力学、能源等，是多个学科交叉的前沿性研究领域。MEMS的应用领域则更加广泛，几乎所有的学科领域都可以应用和发展自己的微系统。由于 MEMS 的多样性和复杂性，一般来说，MEMS具有以下共同特点。图1-1 MEMS的相关研究和应用领域（1）结构尺寸微小。MEMS的尺寸一般在微米到毫米量级，如ADXL202加速度传感器和微发动机的结构尺寸在一百至几百微米，而单分子操作器件的局部尺寸仅在微米甚至纳米量级。但是如此一来，器件的相对尺寸误差和间隙会比较大。（2）微电子集成。MEMS的特点之一是可以将机械传感器、执行器与处理电路及控制电路同时集成在同一块芯片上。这种集成方式称为单片集成，其促使了多种MEMS产品商业化，如加速度传感器、数字光处理器以及喷墨头。对于汽车加速度传感器而言，与纯机械加速度传感器相比，单片集成使得MEMS传感器具有重要的商业化优点，通过减小信号传输的距离和噪声，系统集成提高了信号质量。（3）基于微加工技术制造。MEMS起源于IC制造技术，大量利用IC制造方法，力求与IC制造技术兼容。但是，由于MEMS的多样性，其制造过程引入了多种方法。这些新方法的不断引入，使MEMS制造与IC制造的差别越来越大。（4）高精度批量制造。MEMS加工技术可以高精度地加工二维、三维微结构，而采用传统的机械加工技术不能重复地、高效率地或者低成本地加工这些微结构。结合光刻技术，MEMS技术可以加工独特的三维结构，如倒金字塔状的空腔、高深宽比的沟道、穿透衬底的孔、悬臂梁和薄膜。采用传统的机械加工和制造技术制造这些结构难度大、效率低；现代光刻系统和光刻技术可以很好地定义结构，具有良好的整片工艺的一致性，且其批量制造的重复性也非常好。（5）多能量域系统。能量与信息的交换和控制是MEMS的主要功能。由于集成了传感器、微结构、微执行器和信息处理电路，MEMS具有了感知和控制外部机构的能力，能够实现微观尺度下电、机械、热、磁、光、生化等领域的测量和控制。例如，打印机喷头将电能转换为机械能等。1.2 微系统主要技术1.2.1 MEMS制造技术
微加工技术是制造MEMS的主要手段。微加工技术包括IC制造技术和微加工技术。IC制造是“自上而下”的过程，通过多次重复薄膜淀积、光刻转移图形、扩散注入、选择性刻蚀薄膜等基本工艺过程实现复杂的IC，如图1-2中实线表示的过程所示。MEMS 起源于 IC 制造，大量借用了包括光刻、薄膜淀积、注入扩散、干法和湿法刻蚀等在内的传统的 IC 制造技术。因此，MEMS 的制造方法也是“自上而下”的微型化过程，即采用光刻和刻蚀等微加工技术，将大材料制造为小结构和器件，并与电路集成，实现系统微型化。这种途径易于实现批量化和系统集成，借助电子束光刻能够实现几纳米的线宽，可以将器件拓展到MEMS领域。图1-2 IC与MEMS制造基本流程
除了IC制造技术外，MEMS制造还需要大量与IC不同的制造技术，如牺牲层技术、各向异性刻蚀、反应离子深刻蚀（DRIE）、光刻模铸电镀成形（LIGA）、双面光刻、键合以及软光刻技术等，这些非IC技术统称为微加工技术，如图1-2中虚线所示。
1.集成电路工艺基础
MEMS制造不仅大量借用了集成电路制造技术，其处理电路部分也需要使用IC制造技术进行制造。IC由晶体管和金属连线组成，IC的制造过程就是制造晶体管并用金属连线将它们连接起来。制造IC的过程是通过多次重复薄膜淀积、光刻图形、表面改性以及刻蚀等基本工艺实现的。
集成电路的主要材料是硅、硅的化合物和金属，如单晶硅、二氧化硅、多晶硅和铝等。MEMS的主要材料也是硅。这不仅是因为其起源于集成电路制造技术，也是因为硅具有一些适合MEMS需求的突出优点。例如，硅具有优良的机械性能并能够制成多种敏感器件。硅近似于理想弹性，其屈服强度超过了几乎所有的常用工程材料。另外，硅具有压阻等敏感效应，对多种物理和化学量有敏感性。这些优点决定了硅是MEMS制造技术的主要材料。
光刻技术是一种将掩膜板的图形转移到衬底表面的图形复制技术，即利用光源选择性照射光刻胶层使其化学性质发生改变，然后显影去除相应的光刻胶得到相应图形的过程。针对 MEMS 光刻来讲，其结构的特征尺寸一般在 1μm以上，曝光方式可以使用接近式和接触式曝光机。由于MEMS包含三维结构，因此其光刻经常涉及台阶光刻、厚胶光刻双面光刻等IC制造中所没有用到的技术。在光刻胶涂覆方面，MEMS需要解决起伏表面（即带有台阶）的均匀覆盖、厚胶涂覆、与衬底的牢固黏附，以及承受刻蚀环境的腐蚀等问题；在成像方面，MEMS需要进行台阶和深槽结构底部的曝光、双面曝光、厚胶曝光等。
光刻胶的涂覆质量直接决定着光刻质量，MEMS结构有时需要在深槽底部或者台阶进行光刻，对于起伏较大的台阶，光刻胶的均匀覆盖是比较困难的，且其均匀性也对能否抵抗腐蚀环境起关键作用。所以，MEMS光刻需采用特殊的涂胶方法，如喷涂或电镀光刻胶，以解决台阶和深槽涂胶的问题。涂胶还需采用特殊的光刻胶，如AZ4620或者SU-8等，这类光刻胶黏度较大，增加了特殊的添加剂，单次旋涂可以达到50μm以上的厚度。
在成像方面，随着光刻胶厚度的增加，厚胶光刻需要的曝光剂量也会随之增大，这会造成不能将整个厚度上的光刻胶完全曝光的问题。因此，需要采用 UV 紫外光或X射线等合适的光源，以增加光线的穿透力，而使用聚焦深度递进的方法对厚胶进行曝光也可以减小失真。
光刻结束后需要进行薄膜淀积和掺杂过程。薄膜淀积是指通过化学或者物理方法把厚度为几纳米到几微米的薄膜沉积在衬底表面，是IC和MEMS制造中非常重要的工艺之一。化学方法包括化学气相沉积、外延、热氧化等，这些方法利用气体之间或者气体与衬底材料之间的化学反应沉积固体薄膜，通常有副产物产生；物理方法包括蒸镀和溅射，指利用物理过程使淀积材料直接沉积到衬底表面形成薄膜，沉积过程不包括化学反应。掺杂是向指定区域的衬底或薄膜材料掺入杂质以取代原来位置上原子的过程，一般用来改变半导体材料的电导率。实现掺杂的方法包括注入和扩散，前者利用高能将杂质离子加速后轰击注入衬底实现掺杂，后者利用杂质不同浓度的扩散系数的差别实现掺杂。
制造工艺技术的最后一个步骤是刻蚀。刻蚀是选择性地去除部分薄膜或者衬底材料的加工工艺。IC制造中通常只刻蚀薄膜，不需要刻蚀衬底；MEMS制造中除刻蚀薄膜外，还经常刻蚀单晶硅衬底。刻蚀可以分为湿法刻蚀和干法刻蚀，湿法刻蚀利用溶液与被刻蚀材料发生化学反应进行刻蚀。湿法刻蚀在IC制造中一般只用来刻蚀二氧化硅，而在MEMS制造中，湿法刻蚀还用来刻蚀单晶硅和氮化硅。干法刻蚀主要利用反应气体或等离子体进行刻蚀。利用等离子体的干法刻蚀主要依靠两个方面：一是由电场加速的离子对被加工表面的轰击和溅射所产生的物理刻蚀，二是化学性质活跃的中性反应基团与被刻蚀物质反应并生成挥发物质的反应离子刻蚀。
2.微加工技术
MEMS 制造不仅依赖于 IC 工艺，更依赖于微加工技术。微加工技术包括硅的体微加工技术、表面微加工技术和特殊微加工技术，前两者分别是加工背板电极和膜片所使用的方法。体微加工技术是指沿着硅衬底的厚度方向对硅衬底进行刻蚀的工艺，包括湿法刻蚀和干法刻蚀，是实现三维结构的重要方法。当刻蚀速度在各个方向都相同时，刻蚀为各向同性，否则为各向异性，即刻蚀速度和形状与晶向有关。表面微加工采用薄膜淀积、光刻以及刻蚀工艺，通过在牺牲层薄膜上淀积结构层薄膜，然后去除牺牲层释放结构层来实现可动结构。表面微加工在硅衬底表面上“建造”微结构，并实现复杂的装配关系。由于薄膜淀积的限制，通常情况下表面微加工结构的厚度小于10μm。表面微加工的优点是可以实现多层复杂的悬空结构，但是结构比较脆弱、材料性能没有体材料好，在制造过程中容易损坏。另外，薄膜应力和黏连现象是需要重点解决的问题。除了体微加工技术和表面微加工技术以外，MEMS制造还广泛地使用了多种特殊加工方法，其中常用的方法包括键合、LIGA、电镀、软光刻、微模铸、微立体光刻与微电火花加工等。表面工艺能够制造复杂的多层结构，为MEMS带来了很大的灵活性，然而，由于制造能力和残余应力等方面的限制，表面微加工结构的厚度都很小，如目前最厚的薄膜是 Bosch（博世）的实现12μm外延多晶硅。利用DRIE刻蚀的单晶硅高深宽比结构具有很多优点，如优异的力学性能和光洁的表面，能够实现低噪声和高分辨率的器件，并能获得较大的叉指电容，这使得单晶硅高深宽比结构在加速度传感器、陀螺、微镜等领域应用广泛。
3.MEMS封装技术
集成电路的封装过程是把切割后的管芯固定到支架上，并连接管芯与支架管脚，用塑料、陶瓷或金属等外壳把管芯密封起来以保护管芯并提高可靠性。由于MEMS的结构和功能复杂多样，环境参数也各种各样，因此其封装远比IC封装复杂。MEMS封装除了需要具有IC封装的功能外，还需要解决与外界的信息和能量交换的问题。封装一方面需要密封管芯来消除器件与外界环境的互相影响，另一方面又必须设置一定的“通道”使被测量能够作用到敏感结构，以及执行器能够对外界输出动作和能量。MEMS与IC不同的集成方式导致出现了不同的封装方法。如果MEMS结构与IC是分别制造的，分别位于两个不同的管芯上，需要通过封装集成，形成多芯片模块。如果MEMS结构与IC在制造过程中就集成在同一个管芯上，实现了所谓的芯片系统，则封装只需要一个管壳即可。另外，由于MEMS本身具有制造结构的能力，因此利用制造过程直接实现对核心器件进行封装也是MEMS封装的一种方法，这种方法称为集成封装。为了实现真空封装，可以使用反应气体封装、外延层封装、LPCVD淀积封装以及金属封装等。其中，反应气体封装是利用封装外壳（或者内部结构）反应将内部的气体消耗实现密封的。这种方法的使用受到结构和器件耐受高温能力的限制。键合封装的过程需要较高的温度，会损坏IC和不能耐受高温的材料，并且键合基底的表面粗糙度要求极高，限制了键合封装的应用。集成封装过程尽管很巧妙，但是能否使用该方法完全取决于器件的工艺，不具有通用性；这种情况也不能用于先MEMS后IC的工艺。除了这两种方法之外，利用MEMS可以制造加热器件，能够对器件局部区域加热而实现键合。1.2.2 微流体通道技术
微流体是指宽度（或高度）小于1mm、大于1μm的管道中的流体。当管道大于1mm时，流体特性与宏观流体相同，不可压缩和流固界面无滑流假设成立。在微流体尺度下，需要考虑滑流、黏度耗散、可压缩性、分子间作用力等特性。当管道小于1μm时，流体需要使用纳米尺度的特性才能描述，甚至连续性假设也不成立。芯片实验室（LOC）中应用流体的主要原因包括两方面：一是LOC的尺寸、功能以及流体管道的密度决定了管道和器件需要在微米尺度，其流体特性属于微流体范畴；二是微流体的很多特性有助于LOC上微流体的操控和LOC功能的实现。
LOC和微流体器件要求制造简单、成本低、生物相容性好的衬底材料，硅、石英、玻璃及多种高分子聚合物等都在LOC中有广泛的应用。硅的加工方法很多，其中键合是形成密封微通道的可靠方法。图 1-3 所示为硅基底上通过键合制造全埋微通道的两种方法，利用刻蚀将结构表面覆盖的薄膜转化为管道的表面，或者直接键合来实现完全掩埋的微通道。图1-3 硅基底上通过键合制造全埋微通道的方法
直接密封的方法也可以形成微通道。例如，采用溅射的非均匀性，在溅射淀积较大深宽比的开口槽时，由于侧壁的阻挡作用，槽的底部淀积速度很慢，而开口处的淀积速度较快，经过一段时间后即可将槽密封为微通道。微槽的深宽比越大，密封后微通道的主体宽度保持越好。
实现密封微通道的另一种重要方法是牺牲层技术，能够作为牺牲层的材料包括二氧化硅和多晶硅等无机材料，以及热解聚合的聚碳酸酯等有机高分子材料。无机材料作为牺牲层时，微流体通道的制造过程与表面微加工类似；而有机材料作为牺牲层时，可以利用曝光或加热等方法去除牺牲层，使制造工艺简化。
玻璃也是LOC中重要的材料之一，具有材料成本低、加工简单、可以导电或绝缘，以及能够透过可见光等特点，有利于实现电驱动力驱动、毛细管电泳和光学检测。从光吸收的角度考虑，用石英玻璃制作的微流体芯片仍是主要方向之一，与毛细管电泳相类似，它在施加电位的情况下产生电渗流。制造玻璃微通道一般采用刻蚀和键合相结合的工艺，即先利用金属作为掩膜湿法刻蚀玻璃通道，当刻蚀深度比较浅时也可以用光刻胶作为掩膜。玻璃具有化学惰性，能够刻蚀玻璃的刻蚀剂比较少，刻蚀完成后去除掩膜并键合盖板。
利用软光刻技术和PDMS的多层键合可以实现复杂的三维微流体管道，每次结构可以方便地用软光刻单独制造，经过键合以后形成三维微流体结构。图 1-4 所示为用PDMS实现的复杂三维微流体管道，其基本思想是用三层PDMS，中间层有模铸制造的微通道系统，上下两层PDMS平板分别构成顶层微通道的上表面和底层微通道的下表面，同时对中间层起支撑作用。图1-4（a）所示为顶层PDMS母版和光刻胶母版，以及由此模铸得到的微流体通道结构示意图。两个母版都没有上大下小的结构，能够在模铸后脱模。但是两层母版都不能形成顶层微流体通道的上表面和底层微流体通道的下表面，因此需要上下两个平板PDMS与中间层一起构成“三明治”结构，形成微通道的上下表面。图1-4（b）所示为利用PDMS加工的三维微流体通道填充高分子固化后的照片，反映了流体通道的内部结构。
有机物牺牲层技术与软光刻技术相结合，可以实现纳米尺度的微流体通道。加工过程与热解聚碳酸酯作为牺牲层的工艺类似，不同的是在聚碳酸酯上淀积的二氧化碳曝光转移图形过程中使用了纳米压印技术，因此可以使通道宽度达到纳米量级。图1-4 多层PDMS工艺制造三维微流体通道1.2.3 MEMS天线技术
自赫兹和马可尼发明天线以来，天线在社会生活中的重要性与日俱增，如今已成不可或缺之势。德国卡尔斯鲁厄工学院的赫兹教授在1886年建立了第一个天线系统，他当时装配的设备如今可描述为工作在米波波长的完整无线电系统，其中利用了终端加载的偶极子作为发射天线，并采用谐振方环作为接收天线。1901年，意大利的马可尼在赫兹的系统上添加了调谐电路，并使天线系统从实验室阶段向实用阶段迈进。第二次世界大战期间，雷达的出现使厘米波得到了普及，无线电频谱得到了更充分的利用。如今，数以千计的通信卫星正负载着天线运行于各类地球轨道，天线也为飞机、船舶、移动电话和所有类型的无线器材提供了通信服务。天线家族发展至今，种类多样，形式多样，在不同的应用场景和应用领域起到了举足轻重的作用。
现代军事装备中高新技术应用不断增多，机载、星载及各类武器系统所需要的电子组件和部件向着短、小、轻、薄、高可靠性、高速度的方向快速发展。在性能方面，迫切需要电磁兼容性好、不易受电子干扰、具有隐身/反隐身特性的高性能阵列天线。对于高速飞行器，由于严格的空气动力学限制，要求天线共形于其表面。能够与载体共形的天线系统（即共形天线）的研究近年来日益得到重视，它不仅可以提供原来所需要的天线性能，而且不影响载体本身的机动特性。微系统天线也向着隐形、低剖面、小型化的方向发展，不断地提高天线的各项性能系数，满足各类载体的多项需求。
MEMS技术制造的多种新特性的天线电路形式就能很好地满足以上需求。其技术适用于从吉赫兹到太赫兹的频率，如在X波段以上的雷达、通信以及航天系统等，为微波及毫米波集成电路的发展提供了良好的解决方案。MEMS技术制造的微带线、共面波导等传输线使很多过去在平面电路中无法实现的电路结构、模块都得以实现。
1.微带线与共面波导
抑制辐射是天线应用中提高高频信号传输效率最重要的手段。金属波导的导体屏蔽可以有效地抑制传输波，强迫只有金属结构固有谐振频率以上的信号传输。为了实现低频、无色散、微型的金属结构，基于场抑制而非屏蔽的波导（即传输线）在很宽的频率范围内得到了广泛应用。由于衬底损耗及其寄生阻抗，即使在微带线、带状线、耦合带状线、共面波导等传输线中，传输效率仍是非常重要的问题，如衬底的介电损耗会降低传输线的功率传输能力。
微带线是衬底两面位置相互对应的两个金属导体构成的结构，如图 1-5（a）所示。在单片集成中使用的微带线都采用无穷大的地（和衬底同样大）以减少欧姆损耗。根据微带线理论，这种微带线的电特性是由其几何尺寸、导体和衬底的介电特性决定的。这种微带线的缺点是，共用地的微带线之间的隔离度较差，往往需要加大间距以减小耦合；这种微带线也使垂直线的集成比较困难。因此，产生了有限地微带线结构，如图1-5（b）所示。为了保持微带线的特性，地的宽度要在传输线两端各宽出两个衬底厚度，但是有时也把地设计得比较细以获得较大的阻抗。与普通微带线相比，有限地微带线的导体损耗比较大，这是因为传输线的表面电阻增加了，尤其是对于比较薄的衬底，比较窄的中心导体引起的欧姆损耗会增加。图1-5 微带线结构图
针对微带天线损耗比较大的问题，可以采用MEMS技术提高天线性能。根据天线的工作频段不同，应用的MEMS技术和方法也不同。毫米波频段（30～300GHz）和太赫频段是MEMS在天线领域最早、最成功的应用。在这个频段，因为天线衬底的相对电厚度较大，导致天线效率不高，微加工技术主要用来减小天线的损耗和尺寸，从而提高天线的效率。由微加工技术制造的微带天线可以明显降低衬底损耗，改善天线的效率。天线的工作频率为1000GHz，典型尺寸为1～2mm，可以使用Si、GaAs或者石英衬底。因此，无论从天线对衬底的要求，还是天线本身的尺寸，这个频段的天线都适用于集成。图1-6是一种通过微加工技术实现的缝隙耦合微带天线。通过体硅刻蚀技术在天线下面的衬底上形成一个腔体，目的是减小天线所在部分衬底的介电常数，降低表面波的激发程度，从而增加天线的效率。这种天线的回波损耗为18dB，最大效率达到58%，证明了微加工的微带天线是毫米波频段垂直集成天线阵列的有效方法。
共面波导（CPW）是地和传输线在同一平面内的平面型波导，它和共面带状线是互补结构；有限地共面波导（FGC）是地只有有限宽度的共面波导，如图 1-7 所示。FGC的特征阻抗由几何尺寸和有效介电常数决定，静态分析与保角映射表明特性阻抗是深宽比S/（S+2W）的函数。FGC的优点是能够抑制寄生平行板模式，因此共地时不需要过孔，并且传输特性受衬底厚度和背面镀金属与否的影响不大。图1-6 缝隙耦合微带天线图1-7 共面波导及其结构
2.薄膜式悬空天线和腔体贴片天线
微加工技术还可以制作悬空的双极性天线，使天线在自由空间能够有效地辐射。图1-8是利用KOH刻蚀的辐射边悬空的微带天线，因为辐射边悬空，所以衬底对辐射的影响非常小；但是由于机械强度的问题，因此辐射边不能悬空得太多。图1-8 辐射边悬空的微带天线结构图
在微波频段（0.3～300GHz）和个人移动通信频段内（800MHz～4GHz），悬浮结构用得比较少，这主要是由于此频段的波长较长，介电常数接近1的悬浮结构会使天线的尺寸太大而失去意义。因此，在这个频段中，微加工技术常用来实现天线下面特定介电常数的基底，特别是选择性地刻蚀天线下面的腔体或者周期性的孔，使这个区域的介电常数在空气与未刻蚀材料之间，从而在高介电常数衬底上实现局部的低介电常数区域。这种方法把12～13GHz频率的天线效率从55%提高到85%。
此外，腔体贴片天线通过 KOH 刻蚀在天线下面的硅衬底上形成一个腔体，腔体深度达到整个衬底厚度的70%。天线尺寸随着合成有效介电常数的不同而变化，当频率为12～13GHz时，贴片的长度为3.6～7.6mm，宽度为3.5～6.7mm。这种天线结构可以把1.4%～2.3%的天线带宽提高64%，把天线效率提高28%。可以发现，这个结构与94GHz的天线有些类似。在衬底上用刻蚀或者钻孔的方法加工通孔，孔的间距小于1/10波长，有空的区域至少是天线衬底厚度的3.5倍。天线尺寸为22mm×27mm时，其工作频率为4.3GHz。12.8GHz天线的效率可以从48%提高到78%。这两种结构都可以在高介电常数衬底条件下实现低介电常数区域。1.3 微系统技术应用
MEMS是由微计算机控制器、微传感器、微执行器、封装结构和动力源组成的复杂产品。MEMS由于其具有质量轻、体积小、高智能的特点，其应用范围极其广泛，几乎涉及自然及工程科学的所有领域，如通信、航天、生物医学及材料科学等众多领域。1.3.1 MEMS在军事中的应用
保证国家安全和全球稳定的关键是一个国家军事力量的优势，为了掌握现代战争的主动权，大力发展微型飞行器、战场侦察传感器、智能军用机器人，以增加武器效能，武器装备小型化是重要的发展趋势。为了适应这一发展的需要，采用的主要措施是利用MEMS技术制造传感器和微系统。
1.MEMS在惯性器件中的应用
在各种飞行器中，陀螺仪测量运动物体的姿态和转动的角速度，加速度计测量加速度的变化。陀螺仪的功能是保持对加速度对准的方向进行跟踪，从而在惯性坐标中分辨出指示的加速度。对加速度进行两次积分，即可测定出物体的位置，由 3个正交陀螺、3个正交加速度和信息处理系统可以构成一种惯性测量组合（IMU），它可以提供物体运动的姿态、位置和速度信息。惯性测量组合广泛应用于各种航空航天平台及飞行器的制导系统中。
应用MEMS技术制造的微惯性测量组合（MIMU）没有转动的部件，在使用寿命、可靠性、成本、体积和质量等方面都大大优于常规的惯性仪表。1994年，美国德雷珀实验室用3只陀螺仪和3只硅微加速计构成了微惯性测量组合，其尺寸极小，质量约为5g，加速度计精度为250μg。
2.微型无人机应用
MEMS在军事上应用的一个典型代表是微型无人飞机。微型无人飞机的发展得益于MEMS技术的不断进步和智能材料的长足发展。微型无人飞机的突出特点是尺寸小、质量轻、成本低、功能强、用途广泛以及携带方便。微型无人机主要用于低空侦察、通信、电子干扰和对地攻击等。当战情发生在偏远山区时，信息来源比较困难，微型无人机可将侦查到的图像和信息传递给战士手中的监视器，使战士了解战场及目标的情况。这样不仅可以减少部队在侦查过程中的伤亡，又可以大大提高作战的效率。微型无人机还可以对敌方实施电子干扰，虽然微型无人机施放的干扰信号很小，但当飞机飞到雷达天线附近时，仍然能够有效对敌雷达实施干扰。微型无人机还可以携带高能炸药，主动攻击敌雷达和通信中枢。微型无人机还可用于战场毁伤评估和生化武器的探测。
微型无人机在城市作战中优势尤为突出。它可在建筑群中执行城市侦察和监视任务，也可探测和查找建筑物内部的目标或恐怖分子的活动情况，并可窃听敌方作战计划等。微型无人机也是适合未来城市作战的一种新式武器装备。
在民用方面，微型无人机可以用于交通监控、通信中继、森林及野生动植物勘测、航空摄影、环境监测、气象监控、森林防火监测等。
3.MEMS空间技术应用
MEMS可以在3个层次上应用于小空间技术：一是传统航天器中采用MEMS，使得其单机和分系统尺寸减小、质量减轻而功能更强、自主性更高；二是利用MEMS及其他微型化技术减小卫星整体尺寸，制造纳卫星；三是发展新概念航天器。可以认为，MEMS技术是实现“快、好、省”地发展新一代高能密度航天器的关键技术。
1）MEMS执行器
用MEMS技术虽然不能制造具有大驱动力的执行器，但是可以制造快速控制流体、微波、光和热等物质的微执行器。其中，微推力器、微驱动器和各种微开关是空间MEMS研究的又一个热点。
基于MEMS技术的微型推进系统，可以减小质量、体积，提高推质比，把推进系统小型化提高到空间的水平，从而降低成本、缩短研制周期，这是未来微型航天器的最佳选择。
目前，微推进器主要有两种：微电热推力器和微型双组元液体火箭发动机。微电热推力器采用MEMS技术进行加工，通过光刻、封装和集成技术形成微推力器结构。与其他微推力器相比，微电热推力器用于航天器的姿态控制和位置保持，具有结构简单、质量小、不容易被堵塞、推质比高、成本低、推力范围大等很多优点。
微型双组元液体火箭发动机主要集成微型涡轮机、燃烧室、微泵和微阀、传感器、燃料控制系统、信号处理和控制电路、接口、通信以及电源等为一体的，可批量制作的微型器件或系统。基于MEMS技术的微型双组元液体火箭发动机具有结构简单、质量小、无泄漏、推质比高、成本低等优点。
2)RF-MEMS
目前，航天器上的射频（Radio Frequency，RF）系统仍然是由分离的机械元器件和集成电路组成的混合系统，这些尺寸分离的无源器件已经成为射频系统进一步小型化、高性能化、低功耗化的最大障碍。然而，RF-MEMS 技术的出现和芯片级无源元器件的开发成功，使得可以将它们与其他集成电路芯片封装在一起而组成多芯片模块，或者将它们与功能电路集成在一个芯片上，形成新的微小型集成化射频系统。
MEMS技术在军事领域的应用还有很多，如微型敌我识别装置、有害化学战剂报警微传感器、微型机器人以及MEMS在弹药技术中的应用等。未来MEMS技术将继续在军事领域发挥着重要角色。1.3.2 MEMS在生物医疗中的应用
分子、病毒和细菌的典型尺寸分别为1nm、10nm、10μm，由尺度效应可知，MEMS可以更灵敏、准确、低成本和微创地用于生物医疗领域。当前，MEMS及相关技术和产品已覆盖从检测、诊断到治疗等各生物医学领域。MEMS 在生物医学领域的应用正在快速增长，如生物传感器、起搏器、免疫隔离微囊、药物输送、生物芯片等。
1.诊断应用
目前，微流控技术为诊断应用带来了众多优势，包括更小的系统、更少的样本量、快速诊断、更少的处理时间及更低的成本。诊断应用的微流控技术具有非常广泛的应用领域，包括基因学、传染性疾病、肿瘤、血凝结及心脏病等。它通过独特、快速的探测和表征来发展医疗检测，优化诊疗方案。
近日，普林斯顿大学的科学家在《聚合科学物理肿瘤学》杂志上发表了他们的研究结果：利用微流控技术开发了一种全新的细胞培养系统，可以直接实时观察癌细胞耐药性的发展，用于临床癌症药物开发和筛选。
研究教授表示，癌症从原发性向转移性发展是一个复杂生态系统，当前无法通过常规药物治疗治愈。目前的治疗方法是通过体外药物筛选和组织培养技术，可以检测最初的药物敏感性，但不是用来检测和测量耐药性，而利用微流控制技术开发的全新细胞培养系统可以作为一种“进化加速器”，该系统可以研究主要宿主细胞和肿瘤细胞之间的相互作用，并在较短的时间内测试它们对药物的反应。据悉，它可以使研究人员连续观察细胞相互作用，并观察不断发展的癌细胞耐药性。更重要的是，研究人员发现对化疗的反应中，癌细胞可以在10天之内产生耐药性。此外，该装置还可以定量分析异质细胞群的运动和繁殖，并能对代谢物和单个细胞进行下游分析。如果将这款系统安装在一个标准的荧光显微镜上，省去了全孵化机箱的成本和不便，能够进行3种不同的实验，并可连续实时观察几个星期。
正如科学家所言，这款利用微流控技术开发的新的细胞培养技术在临床前药物开发和候选药物有效性评估方面有广阔的应用前景。
2.体内显微手术
在传统的外科手术中，人体中的缺陷必须暴露出来。外科手术在医生的视线内要尽可能无障碍地利用传统的仪器和借助于视觉来进行操作，因此，由于手术的方式，健康的组织不可避免也会受到损伤。手术后病人经常还要承受相当大的痛苦，其所经历的时间由被切开组织的治愈过程来决定。体内显微手术与传统的外科手术不同，它只需要利用人体内极小的切口或人体天生的入口，就可以在对健康组织最小损伤的情况下进行手术，甚至在手术后伤口都不用缝合。
实现体内显微手术，需要有相应的检测手段和手术器械，微内窥镜是典型的医疗器械，因此体内显微手术又称为医用内窥镜手术。
医用无线电内窥镜是一个典型的MEMS应用系统，它结合了微小机器人技术、生物医学技术和MEMS技术。微内窥镜的一个重要应用是在外科手术中为医生提供诊断部位的信息。对此，迫切需要由传感器阵列直接进行信息处理。如在微型手术中，与传统的外科手术相比缺少视觉和触觉信息，这些信息必须由传感器阵列获得的信息来弥补。体内手术所需的MEMS技术和装备还包括微手术钳、微手术刀和微手术钻等。此外，作为智能内窥镜的微系统也要把执行器集成到里面，通过外科医生从外部来控制执行器，并且由所安装的传感器来检测。由日本东北大学研究的形状记忆合金作为驱动器的自动式医用内窥镜系统，适用于人体管道环境（如血管中）动作的装置是采用MEMS技术研制的。这种微小型驱动机器人能够携带成像照明光学系统、前端物镜黏附物清除装置等自动进入人体内完成体内诊断和体内微细手术。
3.人工器官植入
MEMS在医疗技术中最早得到应用的是心脏起搏器。最早的起搏器以两个晶体管为基础，构成双稳态多谐振荡器电路，并植入人体。由于缺少合适的电池，不得不将电路通过皮肤从外部用金属导线连接起来。
心脏的泵机构由正弦电信号来控制，心房和心室必须用合适的节拍来刺激，这样心脏就可以把血液循环泵入体内。早期的起搏器是将均匀频率的刺激脉冲有规律地供给心肌。目前，利用MEMS技术并采用“阻断”工作方式，即只有当缺少生理上的正弦波脉冲时，起搏器才工作；在其余的时间，起搏器被“阻断”而不工作。应尽可能地利用心脏的生理功能，这样就延长了植入电池的使用寿命。
4.医疗检测
在临床中，微传感器可以将所需要的信息，如血压、胃酸、温度、体液内的特定成分等信息准确、实时地传送给医生。MEMS器件体积小，可以进入常规仪器所不能到达的人体部位，将病灶周围的情况及时反馈给医生。例如，药片大小的可测量胃酸的微传感器能够口服下去，内装的无线发射器将胃酸信息发射到体外，使医生及时了解患者胃酸的情况。
第一个实用化的也是技术上较为成熟的MEMS器件是硅微压力传感器，在医疗中也有着广泛的应用，其中低阻抗、高灵敏度的贴片式压力传感器可以粘贴在皮肤表面，探测受神经刺激肌肉的收缩。这一方法已经用于研究面部神经、脑神经和脊神经的活动。
生物传感器也是一种在医疗中有着广泛用途的微传感器，它可以定量或半定量地分析某一特定物质的含量，可以快速连续地分析物质浓度的变化，其分析范围从小相对分子质量物质到大分子、病毒，甚至微生物，是一种有效的临床化验工具。生物传感器在医学中的酶分析和免疫化学分析中应用非常广泛。目前，生物传感器成功地应用在血液中葡萄糖的分析和免疫测定方面。1.3.3 MEMS在汽车工业中的应用
在现代化的汽车中，为了提高汽车的安全性和其他性能，急需各种高效、高精度、高可靠性和低成本的传感器，目前的普通汽车装有几十个传感器，而豪华型汽车所使用的传感器达到上百个。微传感器在汽车工业的发展中起着重要的作用，未来MEMS技术的发展将使汽车的各个系统更加智能化、轻量化以及更加便宜可靠。
1.发动机控制系统
传感器在汽车发动机系统中的应用十分广泛，并且种类繁多。这些传感器是整个车用传感器的核心，利用它们可提高发动机的动力性能、降低油耗、减少废气、反映故障并实现自动控制。这些传感器的性能指标要求最关键的是测量精度与可靠性。由于传感器工作在发动机震动、燃料蒸气、污泥、水花等恶劣环境中，因此这些传感器的耐恶劣环境技术指标要高于一般的传感器，以避免由传感器检测带来的误差，以及避免导致发动机控制系统失灵或产生故障。
汽车电子控制系统一直被认为是MEMS压力传感器的主要应用领域之一，可用于测量进气歧管压、大气压、油压、轮胎气压等。应用最多的汽车MEMS压力传感器有压阻式和电容式两种。压阻式微压力传感器是现在应用传感器中量最大的一种。汽车压力传感器主要用于：检测汽缸负压、检测大气压、检测汽缸压力、检测发动机油压、检测变速箱油压、检测制动器油压、检测翻斗车油压。
汽车电控燃油喷射系统要使用多重压力传感器，检测发动机进气歧管绝对压力，提高其动力性能，降低油耗，减少废气排放。微型硅压阻式MEMS压力传感器可用于发动机废气循环系统，替代陶瓷电容式压力传感器。汽车空调压缩机中的压力测量也是MEMS传感器的一个很大的应用方向。
2.MEMS陀螺应用
MEMS陀螺在汽车领域的开发和应用备受关注，主要用于汽车导航的GPS信号补偿和汽车底盘控制系统，应用潜力极大。
MEMS陀螺按照材料分为石英和硅两类。石英材料结构的品质因数Q值高，陀螺特性好，有实用价值，是最早实现产品化的；但是石英加工难度大，成本高，无法满足汽车的低成本要求。
硅材料结构完整、弹性好，比较容易得到高 Q 值的 MEMS 结构，随着深反应离子刻蚀技术的出现，体硅微机械加工技术的加工精度显著提高，在硅衬底上用多晶硅进行加工的技术适合批量生产，驱动和检测较为方便，成为当前低成本研发的主流。从硅MEMS陀螺的结构上，常采用振梁结构、双框架结构、平面对称结构、横向音叉结构、梳状音叉结构、梁岛结构等；用来产生参考振动的驱动方式有静电驱动、压电驱动和电磁驱动等。
此外，MEMS技术在汽车工业中的应用还有安全气囊系统、轮胎压力检测系统、防抱死系统等。第2章 微系统产业发展概况近年来，微系统技术作为典型的军民两用技术而受到各国高度关注。全球微系统产业保持活跃态势，产业规模与市场空间不断扩大，产业化应用逐步深入，技术创新趋势明显，尤其是在国际巨头的引领下，新产品、新应用层出不穷。本章就微系统产业规模、国内外企业和产业发展现状进行系统的梳理，分析微系统产业发展趋势。2.1 微系统产业发展现状2.1.1 MEMS产业发展动态
MEMS的产业发展是市场拉动和技术推动共同作用的结果，目前MEMS的商品化取得了很大的成功，也显示出了巨大的市场潜力。MEMS产业呈波浪式发展，第一轮商业化浪潮始于20世纪70年代末，为了提高汽车安全性、降低油耗和排放，以及为了避免医疗器械造成的交叉感染，用体加工技术制造的膜片压力传感器开始应用于汽车和医疗领域，包括Honeywell、Nova Sensor、Motorola等在内的公司大量生产的压力传感器。MEMS的第二轮商业化出现于20世纪90年代，主要围绕着PC 和信息技术的兴起以及汽车工业对传感器的巨大需求。第三轮商业化出现于 20世纪末，主要是 RF-MEMS 和光学 MEMS 器件。第四轮 MEMS 商业化主要围绕BioMEMS和芯片实验室等生化分析和生物医学应用。尽管由于技术和市场等原因，这些领域没有出现预期中的快速增长，但是由于MEMS的优势和需求，从长期来看这些领域将是MEMS强劲的增长点。
当前，MEMS技术已经从单个器件阶段发展到了系统集成阶段；从单一器件，如物理传感器，发展到了多样化的阶段；从实验室的研究阶段逐渐发展到了大规模生产和应用的阶段，建立了MEMS工业，从而奠定了持久的MEMS工业发展和研究的基础。在新兴的MEMS市场处于暂时沉寂的时候，已经产生或已经出现多年的MEMS器件包括HP公司的喷墨打印机喷头，通用Nova Sensor公司的压力传感器，Analog Devices公司的加速度传感器和陀螺仪，TI公司的数学光学控制器、生物芯片和微流体器件，MEMS技术在通信领域的应用器件等。
MEMS压力传感器是最早开始研制，也是最早开始产业化的MEMS产品。Nova Sensor公司的压阻式压力传感器已广泛应用于医疗、汽车和工业控制等领域。TI公司数字光学控制器（DLP）从1976年起进行研制，这款产品的核心是一种数字微镜器件（DMD），每个微镜可以在二进制0/1数字信号的控制下，在两个不同的位置上进行切换转动，从而将图像投影在屏幕上。历时40多年的市场化运作，目前全球已经有将近40家著名的电视和放映设备厂商开始采用DLP，每年的销售额超过10亿美元。Analog Device公司的电容式加速度传感器与CMOS电路集成在一起，大小只有2mm×2mm，成功解决了传统传感器体积大、成本高的问题。目前，这种传感器已大量应用于汽车安全气囊等领域。喷墨打印机喷头利用微加工技术制造出微小的底部有加热元件的喷腔阵列。工作时，加热元件被电脉冲急速加热，使加热元件附近的墨水汽化，形成气泡，气泡会将一定量的墨水挤压出喷嘴，从而完成一个喷墨过程。MEMS 打印喷头在打印机行业占有很大的市场份额，每年有 10 亿美元以上的营业额。生物芯片和微流体器件是微加工技术、微流体理论和生物医学技术结合的产物。这一领域将成为21世纪微机电系统发展的一个热点。微加工技术可以制造各种尺寸微小的结构，因此，微型化的生物芯片仅用微量生物采样即可同时检测和研究不同的生物细胞、生物分子和DNA的特性，并有集成、并行和快速检测的优点。
MEMS产业经历数十年的发展，并对各个领域的应用进行了很充分的研究，开拓和培养了潜在的市场，市场的多元化发展日益成熟，给MEMS技术带来了良好的发展机会。目前，全球大约有250家公司从事MEMS产品的研究和开发，主要集中在美国、欧洲、日本和新加坡。2005年前，15家MEMS制造商为Ti、HP、Bosch、Lexmark、ST、Epson、BEI、Canon、Freescale、Denso、ADI、GE-Nov Sensor、Omron、Honeywell和Delco，前20家MEMS生产商的收入之和占世界MEMS总收入的87%。在MEMS市场上，大型半导体制造商和应用产品制造商占据着市场和技术的主要地位，其中大多数公司有自己的MEMS生产线，占据着计算机、汽车、医疗、电信和消费电子等领域MEMS产品的主要市场。大型专业公司，如生产MEMS传感器的Delco、Bosch、Denso 都是世界著名的汽车零配件供应商，前十名中只有 BEI 和GE-Nova Sensor是专业传感器生产商。中小型MEMS公司依靠一项领先技术从事新兴领域的应用，如通信、生物、光学等。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]