微機電系統(Micro Electro Mechanical System;以下簡稱MEMS)是一種兼具電子與機械功能的微小裝置,在裝置上既擁有電子訊號的處理能力,並且有機械結構的運動能力,在製造上則藉由各種微細加工技術來達成,目前主要方式有Silicon Based(矽製程)、LIGA(深刻電鑄模造)以及Polymer(高分子聚合物)等。其中Silicon Based 的MEMS 係應用半導體製程技術,因而在發展上最具潛力。

MEMS 可廣泛的應用於一般工業、電子資訊、車用、生醫及環安等領域;而就產品架構上大致可分為微結構、微制動器以及微感應器,基於產品結構上的特性可發展出各種功能的產品,例如加速計、陀螺儀、壓力感測器、光通訊元件、數位光源處理器(DLP)、噴墨頭、無線網路RF 感測器、數位麥克風、生物晶片及新興能源等。

MEMS 在近期的熱門應用則是在任天堂的遊戲機Wii,Wii 的感應式搖桿有別於傳統遊戲機,可透過揮動方式來控制遊戲主角的運動方向或動作,使遊戲者利用真實的動作來玩遊戲,增加遊戲的臨場感與趣味性。

其核心技術則在於搖桿內建一個MEMS 結構的三軸加速感應器。另外iPhone 翻轉手機的方向而照片的方向也跟著轉動也是MEMS 的技術。


根據國際半導體設備暨材料協會(SEMI)指出,2006 年運用MEMS 的產品市場規模為400 億美元,至2011 年將成長至720 億美元。而MEMS 元件在 2003 年的產業規模為38 億美元,隨著消費性電子產品的MEMS 元件使用量的增加,預估至2007 年達72 億美元,年複合成長率為17%,至2010 達99 億美元。

以產品種類來看,噴墨頭、壓力感應器及DMD 仍為MEMS 市場中的主力產品,預計在2007 年三項產品所佔比重仍達65%,不過隨著應用領域的創新與成熟,其他各種MEMS 元件也正快速的成長,就成長潛力來看,其中MEMS 麥克風、RFMEMS 及微加速規(Accelermeter)、微陀螺儀( Gyroscope)、數位微型反射鏡元件(Digital Micromirror Device,DMD)等均為高度成長的產品,以下針對這些產品作簡單之介紹:


★MEMS 麥克風

隨著電子產業的蓬勃發展以及製程及封裝技術的進步,麥克風產品的設計上更朝向多功能化的需求發展,短、小、輕、薄、省電、便宜的訴求為其發展的趨勢。

透過利用積體電路技術將微型機械系統與電子元件整合於矽晶面板的表面,有別於傳統麥克風受限高分子感應材料必須採取人工組裝方式,MEMS 麥克風標榜自動化組裝製程,除卻人為疏失,可使產品良率大幅提升,製造成本也明顯下降。使MEMS 麥克風在工業、醫療及汽車產業上都深具潛力,從耳機、網路電話到車用免持裝置等應用,都可用到MEMS 麥克風。

★RF MEMS

RF MEMS 是將MEMS 技術應用於製作射頻電路所需的關鍵零組件,可提升品質因子、降低能量損耗、減少插入損耗、提高使用頻率等。主要應用端為民間與軍方用通訊產品,包含射頻開關(switch)、震盪器(oscillator)、濾波器(filter)、天線(antenna)、混頻器(mixer)等。

★微加速規

微加速規是一種測量加速度的裝置,最簡單結構是由一個懸臂和一個重鎚組成,利用撓曲和電路來測量加速度。加速規最常見於現代汽車的安全氣囊系統上,以偵測碰撞發生時車輛突然的減速度,目前微加速規在車用市場比重達86%,不過在手機方面的應用將有較大的成長力道。

★微陀螺儀

微陀螺儀主要藉由量測物體角動量的改變來感知物體運動狀態與方向,最常硬運在車用市場如GPS、翻滾偵測或電子轉向系統等,近期則在相機防手振功能與遊戲上的應用亦頗受矚目。

★數位微型反射鏡元件

DMD 晶片上透過了半導體製程而在表面上形成了數十萬片的微小鏡片,當表面上的微鏡片數量越多,則可提高晶片的解析度。每個微鏡片都能將入射的光線從兩個方向反射出去,而鏡片轉動的方向則取決於所接受的訊號。

目前此技術為TI 所獨大,使用於家用投影機上,相對於LCD 投影機而言,由於具有高對比及高反應速度的優點。

 
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