MEMS是什么技术 使用MEMS技术有什么好处
mems是怎样的技术，哪些已经民用了？
首先先来解释什么是mems。microelectromechanical systems， 这个让老美念起来都绕口的词，中文叫做“微机械机电系统”。mems的飞速发展，是因为传统机电工艺制成的驱动器和传感器，在体积、价格、产能上无法适应电子消费、工业界、科学研究乃至军工的需求。上世纪80年代末，随着集成电路工业的迅速发展，把驱动器和传感器和集成电路芯片集成在一起， 就成为了科技发展的必然趋势，这也就促成了mems的诞生。
【传统机电工艺和mems的对比】 ——传统的加速度计：
endevco 公司的压电加速度计
体积比成年人的大拇指要大一点。如果再加上电路和读出设备，一般需要一个手提箱才能带着走。再看价格和产能，压电材料（常见的石英，陶瓷）需要很精确的传统工业加工技术，无法批量生产，价格也是mems加速度计的上千倍。
——传统的陀螺仪：
northrop grumman的军用半球形陀螺仪
可以从图中直观的看出其和一个美元quarter硬币的大小对比。为了保证性能，这样一个陀螺仪的产量之低，和价格之高也是可想而知的。
那么现在问题来了 - 我们总不能把这么大的加速度计和陀螺仪放在手机里面吧（除非我们都回到大哥大时代）。而正因为有了mems技术，我们手机里面的加速度计和陀螺仪可以变成是这样小的体积：
【使用mems技术的好处】 列举几个最重要的：
原材料价格低廉，产量充足。
大部分集成电路和mems的原材料是硅（si），这个神奇的vi族元素可以从二氧化硅中大量提取出来。而二氧化硅是什么？说的通俗一点，就是沙子。沙子君在经历了一系列复杂的加工过程之后，就变成了单晶硅，长这个样子：
这个长长的大柱子，直径可以是 1 inch （2.5 cm） 到 12 inch （30 cm），被切成一层层 500 微米厚的硅片 （英文：wafer，和威化饼同词），长这个样子：
批量生产 - 产能高，良品率高
mems驱动器和传感器大部分都含有微机械机构。试想一下，我们要检测一个一微米长的弹簧移动了一纳米（微米尺度的悬臂梁在纳米尺度的范围内移动），这种加工精度在传统机械加工工艺上面是难以实现的。正因为有了mems技术，现在我们可以使数以万计的mems芯片（有些工艺也会把集成电路芯片放在同一步骤加工）出现在了每一片wafer上面，如下图所示。
这种批量生产（batch process）的过程目前已经全自动化控制，隔离了人为因素，确保了每一个mems芯片之间的工艺误差可以得到严格的控制，从而提高了良品率。切片、封装之后，就成为了一个个的mems芯片。从外观上来看，大部分的mems芯片和集成电路芯片是差不多的。
纳米技术本身的优势。
曾几何时，微米和纳米技术被称为了科技的代言词，但大部分人根本不理解微米和纳米技术是什么。其实对于mems传感器来讲，最大的优势是体积和表面积的比数值小（体积：表面积）。我们都知道体积是跟长度的三次方，而面积是长度的二次方。所以把一个mems器件等比例缩小的结果就是体积：表面积会缩小，这样会使得mems器件的信噪比增加（也就是有好处）。
【mems“民用”工艺】 我觉得更常用的说法应该是“商用”mems工艺。与其对应的还有“军用”mems工艺，还有做科学研究用的“科研”mems工艺。
最成功的几个“商用”mems工艺其实屈指可数：
惯性传感器：加速度器和陀螺仪。代表公司及工艺：invensense的nasiri工艺，st microelectronic的thelma工艺，analog devices的imu工艺，博世（bosch）的bosch process。这个技术用在了导航方面，比如大疆无人机，虚拟现实和体感输入（智能手机、playstation手柄等），汽车安全气囊和abs防抱死系统。
图： invensense的nasiri工艺。其6轴惯性传感器用在了目前最新的iphone6
喷墨打印机。代表公司及工艺：epson的压电喷墨头，canon的memjet（热驱动）。
图：epson的压电喷墨头
投影仪dlp芯片。代表公司和工艺：texas instruments（德州仪器）的dlp （digital light processing）技术，用在了目前全世界大于90%的投影仪当中。
图：ti的dlp技术
压力传感器。代表公司和工艺：st microelectronics和bosch的压力传感器，用到了piezoresistive压阻技术，用于gps、登山手表和智能手机上。
图：bosch的bmp180芯片。左边是asic电路，右边是压力传感器。可以看到，压力传感器东南西北四个方向都有压阻电阻，用来检测硅薄膜受到压力之后的形变。
麦克风。
mems的麦克风也是近几年才取代了过去磁感线圈式的麦克风。以美国的knowles和中国的歌尔声学为主，mems麦克风已经基本替换了大部分手机中的传统麦克风。技术实现上也相对简单，其实就是一个打了很多孔的压力传感器。
图：knowles用在iphone中的麦克风
mems现在应用广泛、发展前景较好，但是它的可靠性和精度并不能达到某些传统工艺的标准，所以在军事和航天领域依然还是需要传统工艺来解决问题。
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首先先来解释什么是mems。microelectromechanical systems， 这个让老美念起来都绕口的词，中文叫做“微机械机电系统”。mems的飞速发展，是因为传统机电工艺制成的驱动器和传感器，在体积、价格、产能上无法适应电子消费、工业界、科学研究乃至军工的需求。上世纪80年代末，随着集成电路工业的迅速发展，把驱动器和传感器和集成电路芯片集成在一起， 就成为了科技发展的必然趋势，这也就促成了mems的诞生。
【传统机电工艺和mems的对比】 ——传统的加速度计：
endevco 公司的压电加速度计
体积比成年人的大拇指要大一点。如果再加上电路和读出设备，一般需要一个手提箱才能带着走。再看价格和产能，压电材料（常见的石英，陶瓷）需要很精确的传统工业加工技术，无法批量生产，价格也是mems加速度计的上千倍。
——传统的陀螺仪：
northrop grumman的军用半球形陀螺仪
可以从图中直观的看出其和一个美元quarter硬币的大小对比。为了保证性能，这样一个陀螺仪的产量之低，和价格之高也是可想而知的。
那么现在问题来了 - 我们总不能把这么大的加速度计和陀螺仪放在手机里面吧（除非我们都回到大哥大时代）。而正因为有了mems技术，我们手机里面的加速度计和陀螺仪可以变成是这样小的体积：
【使用mems技术的好处】 列举几个最重要的：
原材料价格低廉，产量充足。
大部分集成电路和mems的原材料是硅（si），这个神奇的vi族元素可以从二氧化硅中大量提取出来。而二氧化硅是什么？说的通俗一点，就是沙子。沙子君在经历了一系列复杂的加工过程之后，就变成了单晶硅，长这个样子：
这个长长的大柱子，直径可以是 1 inch （2.5 cm） 到 12 inch （30 cm），被切成一层层 500 微米厚的硅片 （英文：wafer，和威化饼同词），长这个样子：
批量生产 - 产能高，良品率高
mems驱动器和传感器大部分都含有微机械机构。试想一下，我们要检测一个一微米长的弹簧移动了一纳米（微米尺度的悬臂梁在纳米尺度的范围内移动），这种加工精度在传统机械加工工艺上面是难以实现的。正因为有了mems技术，现在我们可以使数以万计的mems芯片（有些工艺也会把集成电路芯片放在同一步骤加工）出现在了每一片wafer上面，如下图所示。
这种批量生产（batch process）的过程目前已经全自动化控制，隔离了人为因素，确保了每一个mems芯片之间的工艺误差可以得到严格的控制，从而提高了良品率。切片、封装之后，就成为了一个个的mems芯片。从外观上来看，大部分的mems芯片和集成电路芯片是差不多的。
纳米技术本身的优势。
曾几何时，微米和纳米技术被称为了科技的代言词，但大部分人根本不理解微米和纳米技术是什么。其实对于mems传感器来讲，最大的优势是体积和表面积的比数值小（体积：表面积）。我们都知道体积是跟长度的三次方，而面积是长度的二次方。所以把一个mems器件等比例缩小的结果就是体积：表面积会缩小，这样会使得mems器件的信噪比增加（也就是有好处）。
【mems“民用”工艺】 我觉得更常用的说法应该是“商用”mems工艺。与其对应的还有“军用”mems工艺，还有做科学研究用的“科研”mems工艺。
最成功的几个“商用”mems工艺其实屈指可数：
惯性传感器：加速度器和陀螺仪。代表公司及工艺：invensense的nasiri工艺，st microelectronic的thelma工艺，analog devices的imu工艺，博世（bosch）的bosch process。这个技术用在了导航方面，比如大疆无人机，虚拟现实和体感输入（智能手机、playstation手柄等），汽车安全气囊和abs防抱死系统。
图： invensense的nasiri工艺。其6轴惯性传感器用在了目前最新的iphone6
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图：epson的压电喷墨头
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图：ti的dlp技术
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图：knowles用在iphone中的麦克风
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