【導(dǎo)讀】2018年10月28日至30日，國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（SEMI）在美國(guó)加利福尼亞州納帕市舉辦了2018年微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）和傳感器執(zhí)行會(huì)議（簡(jiǎn)稱MSEC）。此次MSEC 2018的主題為“傳感器系統(tǒng)賦能自主移動(dòng)”。
通常在討論汽車時(shí)，會(huì)比較多的談及汽車的自主移動(dòng)（亦即自動(dòng)駕駛），但它也同樣適用于可穿戴設(shè)備、便攜式醫(yī)療器械、食品輸運(yùn)和農(nóng)業(yè)平臺(tái)以及各類遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（如環(huán)境、天氣、能源、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等）。MSEC 2018將專注于這些領(lǐng)域的系統(tǒng)級(jí)解決方案，包括MEMS/傳感器和執(zhí)行器，獨(dú)特的應(yīng)用和創(chuàng)新的技術(shù)或市場(chǎng)解決方案。以下為部分參加會(huì)議的專家精彩演講內(nèi)容。
加速M(fèi)EMS生產(chǎn)革新 傳感器系統(tǒng)賦能自主移動(dòng)
他在今年5月份舉辦了一場(chǎng)關(guān)于RIPM的研討會(huì)，還在夏天與那些無(wú)法參加研討會(huì)的人員進(jìn)行交談。Polcawich回顧之前的DARPA計(jì)劃，如MOSIS、SUMMIT和HERMIT，正試圖通過(guò)RIPM促進(jìn)政府與企業(yè)之間MEMS設(shè)計(jì)和制造的合作伙伴關(guān)系，這將涉及“大規(guī)模的整合”，他說(shuō)道。
Polcawich表示，RIPM旨在開發(fā)可抵御惡劣環(huán)境的MEMS封裝。他補(bǔ)充說(shuō)，它“必須具有高良率和可重復(fù)性”和“可以集成各種組件”，包括濾波器拓?fù)?、模擬信號(hào)處理、聲學(xué)陣列和慣性傳感器陣列。
繼去年春季研討會(huì)之后，Polcawich收到了有關(guān)LSI MEMS、IP、單芯片MEMS + CMOS以及如何為專家和新手制作最有用的PDK等問(wèn)題。
據(jù)Polcawich稱，還有一些人對(duì)開發(fā)PZT-on-SOI射頻MEMS諧振器感興趣。
超薄MEMS
美國(guó)半導(dǎo)體（American Semiconductor）公司總裁兼首席執(zhí)行官（CEO）Doug Hackler討論了有關(guān)超薄MEMS的主題。他的公司提供半導(dǎo)體聚合物芯片級(jí)封裝IC。
“什么在驅(qū)使MEMS變薄的需求？”他回答道：“手機(jī)、電路板組裝的厚度以及更多電子層功能。”
Hackler聲稱，標(biāo)簽的目的是為了“消除磨損和混淆帶來(lái)的失效”。
他補(bǔ)充說(shuō)，在成型和層壓方面有創(chuàng)新，比如新興的模內(nèi)電子產(chǎn)品，常用于“可熱成型和注塑成型的汽車面板”。
“靈活的電子產(chǎn)品需要薄型元件，”Hackler說(shuō)，“縮小厚度已成為并將繼續(xù)影響半導(dǎo)體封裝的一個(gè)因素。薄意味著更酷、更討喜、更稱心。”當(dāng)然，薄度在贏得消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的滿意度方面還有很長(zhǎng)的路要走。
他的結(jié)論是：“擁抱超薄。硬件很重要——讓我們一起來(lái)創(chuàng)造新技術(shù)。”
醫(yī)療保健和可穿戴
Matrix Integrated Products公司的Craig Easson和Sudhir Mulpuru談到了可穿戴電子產(chǎn)品在醫(yī)療保健領(lǐng)域的作用。Mulpuru說(shuō)，“生物電勢(shì)、溫度、光學(xué)和電源管理IC是靠電池供電的可穿戴設(shè)備的四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。”
他指出：“可穿戴設(shè)備讓人們更容易監(jiān)控健康。”他又補(bǔ)充說(shuō)，“與健康相關(guān)的可穿戴設(shè)備可以監(jiān)測(cè)心率變化、血氧飽和度（SpO2）、心臟狀態(tài)、血壓、血紅蛋白、血糖和體溫。”
Mulpuru說(shuō)：“集成可以實(shí)現(xiàn)更小的外形，以便更快地采用。”他例舉了他們?yōu)镾pire Healthcare Group的Health Patch和Motiv的Ring各自應(yīng)用而精心設(shè)計(jì)的可穿戴設(shè)備。
農(nóng)業(yè)和食品應(yīng)用
ULVAC Technologies的高級(jí)顧問(wèn)David Mount對(duì)“傳感器與農(nóng)業(yè)食品”發(fā)表了激動(dòng)人心的演講，發(fā)表了“行動(dòng)倡議——大家都來(lái)關(guān)心食品”。
他補(bǔ)充說(shuō)：“未來(lái)的農(nóng)場(chǎng)就在這里，這是硅谷與中央谷（美國(guó)加州的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)重地）的激情碰撞。”Binbots是一種農(nóng)業(yè)機(jī)器人，有朝一日能夠用來(lái)采摘釀酒葡萄。Mount評(píng)價(jià)它為“硅谷與納帕谷（美國(guó)加州北部著名的葡萄酒鄉(xiāng)）的邂逅”。
據(jù)Mount稱，區(qū)塊鏈、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以應(yīng)用在食品供應(yīng)鏈中，用來(lái)跟蹤食品來(lái)自何處，是否在整個(gè)分銷周期中冷藏，并將食品安全放在首位。
他夸贊了美國(guó)烹飪學(xué)院和哈佛大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院聯(lián)合推出的“菜單變革”計(jì)劃。“菜單變革”建立了大學(xué)研究合作聯(lián)盟，匯集了51所農(nóng)業(yè)技術(shù)研發(fā)的大學(xué)和學(xué)院。“學(xué)術(shù)界需要幫助，”他評(píng)論道，“他們渴望您的參與。”
Mount最后說(shuō)：“我們生產(chǎn)和消費(fèi)食物的方式都處于危機(jī)之中。”
環(huán)境傳感器
博世傳感器全球業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Marcellino Gemelli發(fā)表了有關(guān)環(huán)境傳感器的討論。例如，他說(shuō)，壓力傳感器對(duì)無(wú)人機(jī)和自動(dòng)駕駛汽車的運(yùn)行都至關(guān)重要。
“我們必須關(guān)注無(wú)人機(jī)內(nèi)部的狀況，”他說(shuō)，“壓力傳感器（和智能手機(jī)中應(yīng)用的壓力傳感器類似），將有助于整個(gè)飛行過(guò)程的穩(wěn)定性。”
Gemelli補(bǔ)充說(shuō)，環(huán)境傳感器還可以應(yīng)用在自動(dòng)駕駛出租車和共享汽車服務(wù)的車隊(duì)管理中。MEMS環(huán)境傳感技術(shù)可以感知乘客是否在車內(nèi)吸煙或吃異味食物，并發(fā)覺(jué)乘客是否嘔吐。
這位博世高管指出，人工智能將有四波浪潮——互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、商業(yè)數(shù)據(jù)、現(xiàn)實(shí)世界數(shù)字化和全自化。
MEMS是利用集成電路制造技術(shù)和微加工技術(shù)把微結(jié)構(gòu)、微傳感器、控制處理電路甚至接口、通信和電源等制造在一塊或多塊芯片上的微型集成系統(tǒng)。MEMS可以革命性地影響幾乎所有類別的產(chǎn)品。它用微加工技術(shù)將各種產(chǎn)品整合到基于硅的微電子芯片上，做到systems-on-a-chip。工藝簡(jiǎn)介：MEMS工藝與傳統(tǒng)的IC工藝有許多相似之處，如光刻、薄膜沉積、摻雜、刻蝕、化學(xué)機(jī)械拋光工藝等，但是有些復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)難以用IC工藝實(shí)現(xiàn)，必須采用微加工技術(shù)制造。微加工技術(shù)包括硅的體微加工技術(shù)、表面微加工技術(shù)和特殊微加工技術(shù)。體加工技術(shù)是指沿著硅襯底的厚度方向?qū)枰r底進(jìn)行刻蝕的工藝，包括濕法刻蝕和干法刻蝕，是實(shí)現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)的重要方法。表面微加工是采用薄膜沉積、光刻以及刻蝕工藝，通過(guò)在犧牲層薄膜上沉積結(jié)構(gòu)層薄膜，然后去除犧牲層釋放結(jié)構(gòu)層實(shí)現(xiàn)可動(dòng)結(jié)構(gòu)。除了上述兩種微加工技術(shù)以外，MEMS制造還廣泛地使用多種特殊加工方法，其中常見(jiàn)的方法包括鍵合、LIGA、電鍍、軟光刻、微模鑄、微立體光刻與微電火花加工等。
MEMS是一門綜合學(xué)科，學(xué)科交叉現(xiàn)象及其明顯，主要涉及微加工技術(shù)，機(jī)械學(xué)/固體聲波理論，熱流理論，電子學(xué)，生物學(xué)等等。MEMS器件的特征長(zhǎng)度從1毫米到1微米，相比之下頭發(fā)的直徑大約是50微米。MEMS傳感器主要優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、靈敏度高、易于集成等，是微型傳感器的主力軍，正在逐漸取代傳統(tǒng)機(jī)械傳感器，在各個(gè)領(lǐng)域幾乎都有研究，不論是消費(fèi)電子產(chǎn)品、汽車工業(yè)、甚至航空航天、機(jī)械、化工及醫(yī)藥等各領(lǐng)域。
推薦閱讀：
