MEMS和传感器下一轮技术变革发展趋势

2020年是跌宕起伏的一年，新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情、中美贸易争端、单边主义盛行等错综复杂的全球形势影响了各行各业，改变了人们的生活方式，甚至影响了我们对世界的看法。当然，这些也对MEMS产业产生了重要的影响。不过，困境中往往孕育着机遇，并不是所有的MEMS细分领域都在上述负面影响中挣扎。　　

　　2021年，MEMS传感器的下一轮技术变革正在进行时...例如，红外探测器和微流控器件市场就在新冠肺炎大流行中获得了现象级的大幅增长。此外，疫情带来的居家隔离、远程办公，推动了5G部署、“非接触”语音交互以及数据中心等应用发展，从而加速了射频滤波器、MEMS振荡器、MEMS麦克风等器件的持续增长；但是，由于消费需求端的急剧萎缩，整体消费类MEMS市场小幅下降2.6%，全球汽车市场猛踩刹车，使得这些市场相关的压力传感器、惯性传感器需求下跌。

　　


2019~2025年MEMS市场预测（按终端市场细分）（来源：Yole）
　　根据Yole预测，受新冠疫情等纷繁形势的影响，2020年MEMS市场营收年同比预计下降5.2%，其中消费（-2.6%）、汽车（-27.5%）和通信（-20.5%）市场负增长，工业（11.5%）、医疗（10.6%）、国防和航天（4.7%）市场继续增长。总体而言，2021年起预计将从阴霾中走出，到2025年全球MEMS市场规模将增长至177亿美元，2019~2025年期间的复合年增长率为7.4%。　　

　　另一方面，新冠肺炎疫情确实阻碍了MEMS市场营收的增长，但却并没有影响MEMS技术和应用的中长期演进趋势。MEMS和传感器仍在向着微型化、集成化、网络化、低功耗以及智能化演进，具体来说有以下几个发展趋势：　　

　　（1）MEMS和传感器呈现多项功能高度集成化和组合化的趋势。由于设计空间、成本和功耗预算日益紧缩，在同一衬底上集成多种敏感元器件、制成能够检测多个参量的多功能组合MEMS传感器成为重要解决方案。　　

　　（2）传感器智能化及边缘计算。软件正成为MEMS传感器的重要组成部分，随着多种传感器进一步集成，越来越多的数据需要处理，软件使得多种数据融合成为可能。MEMS产品发展必将从系统应用的定义开始，开发具有软件融合功能的智能传感器，促进人工智能在传感器领域更广阔的应用。　　

　　（3）传感器低功耗及自供能需求日趋增加。随着物联网等应用对传感需求的快速增长，传感器使用数量急剧增加，能耗也将随之翻倍。降低传感器功耗，采用环境能量收集实现自供能，增强续航能力的需求将会伴随传感器发展的始终，且日趋强烈。　　

　　（4）MEMS向NEMS演进。随着终端设备小型化、种类多样化，推动微电子加工技术特别是纳米加工技术的快速发展，智能传感器向更小尺寸演进是大势所趋。与MEMS类似，NEMS（纳机电系统）是专注纳米尺度领域的微纳系统技术，只不过尺寸更小。　　

　　（5）新敏感材料的兴起。薄膜型压电材料具有更好的工艺一致性、更高的可靠性、更高的良率、更小的面积，可用于MEMS执行器、扬声器、触觉和触摸界面等。未来MEMS器件的驱动模式预计将从传统的静电梳齿驱动转向压电驱动。　　

　　（6）更大的晶圆尺寸。相比于目前业界普遍应用的6英寸、8英寸晶圆制造工艺，更大的晶圆尺寸能够很大程度上降低成本、提高产量，并且晶圆尺寸的扩大与芯片特征尺寸的缩小是相应促进和互相推动的。例如，用12英寸晶圆工艺线制造的MEMS产品已经出现。