MEMS（微機電系統）技術在動作、加速度、傾斜角以及振動等傳感器中應用日益廣泛。目前，MEMS傳感器屬系統級封裝（SiP）解決方案，具有高分辨率、低功耗以及小尺寸等優勢。意法半導體擁有業界領先的8英寸晶圓生產線，以極高的加工精密度和大規模制造能力為特色，所制造的零組件公差極小，制造成本更具有相當的市場競爭力。

 

意法半導體的MEMS產品可針對計算機外設、電信設備、汽車、工業以及消費電子市場的各種應用。

 

MEMS應用

 

根據美國市調機構iSuppli調查，意法半導體是全球較大的消費電子和手機MEMS供應商，年收入超過2億美元[1]。 MEMS加速度計和陀螺儀可成功實現更多符合成本效益、采用動作感應功能的設備。 MEMS運動傳感器為手機、MP3/MP4播放器、PDA或游戲機帶來更直觀的人機界面，把用戶手腕、手臂和手的動作與應用程式、頁面內部及頁面之間的瀏覽、游戲機中的人物動作等功能連接起來，實現真正的人機即時互動。

 

資料保護是MEMS傳感器在便攜設備中的另一種應用。當出現自由落體或者其它異常動作時，MEMS加速度計可即刻停止系統上全部硬盤驅動器（HDD）的讀寫操作，并且將硬盤驅動器上的讀寫頭固定到安全位置。此外，MEMS加速度計也廣泛用于整合洗衣機或干衣機等家電中，可作為振動檢測器，用于穩定失衡的負荷，以防止機器產生過多不必要的磨損故障。

 

MEMS陀螺儀、或角運動傳感器、用于人機界面的輔助加速度傳感器，為游戲機和遙控器帶來更生動的用戶體驗。陀螺儀可以提高數字攝像機和數碼相機的影像與照片清晰度，提升汽車導航系統的航位推算和/或地圖匹配性能。由于在建筑物內或高樓林立的市區，通常沒有GPS信號，航位推算系統可通過監測動作、行駛距離和緯度，修正數字羅盤的讀數，為用戶不間斷地提供準確的導航資訊。

 

壓力傳感器可滿足應用對全量程和高分辨率的要求：應用實例包括手持設備的氣壓計功能和硬盤驅動器的“飛行高度”控制功能。隨著硬盤驅動器小型化的趨勢和容量不斷地提升，讀寫頭與硬盤表面之間的距離容易因為氣壓變化而受到影響。

 

微機電聲學器件、或MEMS麥克風可提高現有和新興應用的音質、可靠性以及成本效益，包括手機、筆記本電腦、攝像機、數碼相機以及助聽器或電子聽診器。將多個MEMS麥克風組合成一個陣列可實現更多的功能，例如噪音抑制和方向拾音等。隨著人們在噪音很大和無法控制的環境內使用手機的頻率日漸增加，這個功能對于提高聲音清晰度有很大的幫助，同時可提高手機通話與會議的音質。

MEMS向內置多傳感器的智能器件發展

 

 

MEMS開發

 

身為MEMS技術發展的領航者，意法半導體開始在單一封裝內整合多個傳感器，包括加速度計、陀螺儀、地磁計以及壓力傳感器，一體化解決方案可大幅提升各種應用的功能和性能。 iNEMO就是這種發展趨勢的實際案例。在這些多傳感器產品內，集成傳感器可實現自主和自動系統，監測特定的條件，并根據監測結果執行相對應的操作，使用者不需要或只需稍微的介入即可。此外，‘智能傳感器’結合MEMS器件與整合處理性能，能獨立運作主要處理器之外的傳感器相關算法，有助于降低整體的系統功耗，對電池消耗極快的手持設備尤其重要。

 

硅微加工技術還被用于開發各種的熱流微機電系統器件。意法半導體是熱噴墨打印機噴頭市場的長期供應商，為主要的噴墨打印機制造商提供噴頭芯片。噴墨頭芯片內含有數百個微型通道，這些墨水通道與相對應的微型墨盒相連接。同一芯片上的加熱元件與控制電路將墨水蒸發，把微小墨水氣泡噴射到打印紙上。

 

對意法半導體具有重要突破意義的實驗室芯片（Lab-on-Chip），同樣也利用硅的電氣特性和熱特性，這個解決方案運用低成本的一次性便攜式工具取代成本昂貴、耗時的固定實驗室分析過程。意法半導體的In-Check™產品平臺是業界第一個通過精確地控制熱量來強化DNA特性，以進行微矩陣檢測的生物芯片（biochip）。由于硅擁有相當好的熱特性并能夠在同一芯片上進行電子溫度控制，實驗室芯片（Lab-on-Chip）能夠對DNA芯片樣品進行精確的加熱及冷卻處理，而DNA分析結果的精確度可與價值數百萬美元的實驗室媲美。與傳統的診斷系統相比，由于體積迷你的MEMS耗電量少，只需要少量的試劑，因此更能節省成本。

 

意法半導體也成功地將微射流MEMS技術應用在醫療保健領域，例如可以安裝在一次性敷貼內的微型胰島素注射泵。意法半導體與Debiotech公司合作開發的胰島素注射泵能夠精確的模擬胰島腺分泌過程，向人體持續輸入胰島素，同時還能檢測注射泵可能發生的故障，為病患提供更深一層的保護。基于MEMS的Jewel注射泵采用大規模的半導體制造技術，相比于現有的解決方案，成本讓病患更能接受，而可靠性和精確度更是其它方案無法比擬的。

 

意法半導體的MEMS壓力傳感器還是另一項創新應用的核心技術：能夠24小時檢測和觀察眼壓變化的智能隱形眼鏡。作為意法半導體與Sensimed的合作開發成果，這個獨一無二的輔助診斷工具有助于專家提早發現青光眼，更能通過同步治療的方法來配合病患的內部生理時鐘，來較佳化治療效果。

體內體外的MEMS新應用

 

MEMS制造

 

半導體產業已經具有數十年完善的芯片制造制程技術， 而MEMS技術讓類似傳感器和致動器等裝置運用半導體技術生產，以取得更高的可靠性和降低更多的成本。

 

2006年，意法半導體在意大利Agrate建立了一條MEMS器件專用200mm（8英寸）晶圓生產線，成為全球首家擁有MEMS專用生產線的大型半導體公司。目前，這條生產線的月產能為10,000片晶圓。意法半導體的積極策略大幅降低產品的單位成本，也加快現有的MEMS應用和新MEMS市場的發展。

 

意法半導體在位于馬爾他Kirkop的先進后端廠進行MEMS器件的封裝和測試，日產能超過100萬顆MEMS芯片。整合一個微加工傳感器和一個邏輯裸片的復雜器件，需要嚴格且復雜的封裝解決方案，才能降低MEMS芯片在制程中受到機械振動和環境因素的影響。

 

在前端制造技術和制程方面，意法半導體發現并解決了在各種應用領域大規模推廣高成本效益的MEMS器件的關鍵問題。為了加快產品上市時間，實現規模經濟效益，核心技術的標準化是非常重要的。作為MEMS技術標準化工作的市場領導者，意法半導體開發出了ThELMA（微陀螺儀和加速計芯片厚外延層）特殊微加工制程，這個0.8µm表面微加工制程可整合薄厚不一的多晶硅層，用于實現MEMS器件的結構和互相連接性。意法半導體采用同樣的微加工技術來制造加速度計和陀螺儀，能在一顆芯片內整合線性機械單元和角加速度機械單元，為客戶帶來極高的成本效益和更小的產品尺寸。

 

結合ThELMA制程，意法半導體的VENSENS制程（VENice process for SENSors），可以通過在單晶硅內整合空腔，制造具有優異尺寸和性能表現的的超小型壓力傳感器，在更薄、更小的芯片上實現更高的設計穩健度、熱穩定性以及可靠性。

 

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        憑借著各項MEMS制程、產品、應用IP模組以及成功案例，意法半導體已成為這個極具挑戰性且競爭激烈的市場的領導者。加上成功的標準化技術，意法半導體持續擴大規模經濟和提高客戶的信任度，這對于在不斷成長的MEMS領域以先進應用刺激市場需求非常重要。