你真的懂MEMS吗？

　　物联网的系统架构主要包括三部分：感知层、传输层和应用层。 感知层的作用主要是获取环境信息和物与物的交互， 主要由传感器、 微处理器和 RF 无线收发器等组成; 传输层主要用于感知层之间的信息传递，由包括 NB IOT、Zig Bee、Thread、蓝牙等通讯协议组成;应用层主要包括云计算、云存储、 大数据和数据挖掘以及人机交互等软件应用层面构成。 感知层传感器处于整个物联网的最底层，是数据采集的入口，物联网的“心脏”， 有着巨大的发展空间。

　　物联网的三层架构

　　物联网产业覆盖面广，小到手机，大到新能源汽车以及大量未联网的设备、终端都将联通，为市场带来万亿市值增长潜力。互联网、智能手机的出世推动了信息产业第二波浪潮，但目前已趋于成熟，增速较为平缓，而以传感网、物联网为代表的信息获取或信息感知正在推动信息产业进入第三次浪潮，物联网时代已经启动。

　　物联网：第三次产业化浪潮

　　2015 年，全球物联网产业规模已接近 3500 亿美元，中国物联网产业规模达到7500 亿人民币。 Forrester Research 预测，到 2020 年，物联网产业的规模要比信息互联网大 30 倍，将有 240 亿台物联网设备接入互联网，真正实现万物互联。

　　随着国内设计、制造、封测等多个环节的技术和工艺正在逐步成熟， MEMS 作为物理量连接半导体的产物，将恰逢其时的受益于物联网产业的发展， MEMS 在消费电子、汽车电子、工业控制、军工、智能家居、智慧城市等领域将得到更为广泛的应用，根据 Yole developpement 的预测， 2016-2020 年 MEMS 传感器市场将以 13%年复合成长率增长， 2020 年 MEMS 传感器市场将达到 300 亿美元,前景无限。

　　MEMS 全球市场产值预测(亿美元)

　　2015 年中国 MEMS 器件市场规模为 308 亿元人民币，占据全球市场的三分之一。从发展速度而言，中国 MEMS 市场增速一直快于全球市场增速。中国 MEMS 器件市场平均增速约 15 - 20%，中国集成电路市场增速约为 7 - 10%，横向对比而言，MEMS 器件市场的增速两倍于集成电路市场。

　　中国近年 MEMS 传感器市场规模(亿元)

　　MEMS产业链一览，国外领先

　　MEMS 没有一个固定成型的标准化的生产工艺流程， 每一款 MEMS 都针对下游特定的应用场合， 因而有独特的设计和对应的封装形式，千差万别。

　　MEMS 和传统的半导体产业有着巨大的不同， 她是微型机械加工工艺和半导体工艺的结合。 MEMS 传感器本身一般是个比较复杂的微型物理机械结构，并没有 PN 结。但同时单个 MEMS 一般都会集成 ASIC 芯片并植在硅晶圆片上， 再封装测试和切割，后道工艺流程又类似传统 COMS 工艺流程。

　　因此 MEMS 性能的提升很大程度上不会过分依赖于硅晶圆制程工艺的升级， 而更倾向于根据下游应用需求定制设计、对微型机械结构的优化、对不同材料的选择，实现每一款传感器的独特功能，因此也不存在传统半导体工艺晶圆厂不同世代的制程工艺升级路线图(ROAD MAP)。

　　IC 制程工艺更接近于 2D 平面 VS MEMS3 维立体堆叠

　　典型的 MEMS 系统如图所示，由传感器、信息处理单元、执行器和通讯/接口单元等组成。其输入是物理信号，通过传感器转换为电信号，经过信号处理(模拟的和/或数字的)后，由执行器与外界作用。每一个微系统可以采用数字或模拟信号(电、光、磁等物理量)与其它微系统进行通信。 MEMS 将电子系统与周围环境有机结合在一起，微传感器接收运动、光、热、声、磁等自然界信号，信号再被转换成电子系统能够识别、处理的电信号，部分 MEMS 器件可通过微执行器实现对外部介质的操作功能。

　　传感器工作原理