1.3 微机电系统的国内外现状

1.3.1 国外的发展现状

MEMS技术自20世纪80年代末开始受到世界各国的广泛重视，其主要技术途径有三种：①以美国为代表的、以集成电路加工技术为基础的硅基微加工技术；②以德国为代表发展起来的LIGA技术；③以日本为代表发展的精密加工技术。

1987年，美国加州大学伯克利分校发明了基于表面牺牲层技术的微马达，引起国际学术界的轰动，人们看到了电路与执行部件集成制作的可能性，这是MEMS技术的开端。1988年，美国的一批著名科学家提出“小机器、大机遇”，并呼吁：美国应当在这一重大领域发展中走在世界的前列。1993年，美国ADI公司采用该技术成功地将微型加速度计商品化，并大批量应用于汽车防撞气囊，标志着MEMS技术商品化的开端。20世纪90年代，发达国家先后投巨资并设立国家重大项目促进其发展。此后，MEMS技术发展迅速，特别是深槽刻蚀技术出现后，围绕该技术发展了多种新型加工工艺。美国朗讯公司开发的基于MEMS光开关的路由器已经试用，预示着MEMS发展又一高潮的来临。目前部分器件已经实现了产业化，如微型加速度计、微型压力传感器、数字微镜器件（DMD）、喷墨打印机的微喷嘴、生物芯片等，并且应用领域十分广泛。根据SEMI发布的报告显示，2005年全球MEMS相关产品（包括汽车安全气囊系统、显示系统等）市场总值480亿美元，至2010年将达到950亿美元。随着在消费电子领域应用的不断扩大，MEMS器件市场将以13%的复合年平均增长率（CAGR），从2005年的5亿美元增长到2010年的99亿美元。近年来国际上MEMS的专利数正呈指数规律增长，说明MEMS技术全面发展和产业快速起步的阶段已经到来。

回顾MEMS发展进程，国外发展MEMS的特点有如下几个方面。

（1）国家高度重视。在MEMS发展初期，政府行为起主导作用。如1992年“美国国家关键技术计划”把“微米级和纳米级制造”列为“在经济繁荣和国防安全两方面都至关重要的技术”。美国国家自然基金会（NSF）把微米/纳米列为优先支持的项目。美国国防部先进研究计划署（DARPA）制定的微米/纳米和微系统发展计划，对“采用与制造微电子器件相同的工艺和材料，充分发挥小型化、多元化和集成微电子技术的优势，设计和制造新型机电装置”给予了高度的重视，每年给予的经费多达5000万美元。日本早在1991年开始启动了2.5亿美元的大型研究计划——“微机械十年计划”。德国每年用于微系统研究的经费高达7000万美元，更是给人留下了深刻的印象，等等。

（2）企业介入、市场牵引。在MEMS发展初期，美国就重视牵引研究主体——大学与企业的结合。例如，在MEMS的重点研究单位UC Berkeley成立的BSAC（Berkeley Sensor and Ac⁃tuator Center）就由多所大学和企业组成。ADI公司看到了微型加速度计在汽车领域应用的巨大前景，通过引入表面牺牲层技术并加以改造，使微型加速度计的商品化获得巨大成功。

（3）重点领域明确。美国在发展初期确定军事应用为其主要方向，侧重以惯性器件为代表的MEMS传感器的研究；日本重点发展进入工业狭窄空间的微机器人、进入人体狭窄空间的医疗微系统和微型工厂。欧洲则重点发展μTAS（Micro Total Analysis System，全微分析系统）或LOC（Lab On Chip，芯片实验室）。

（4）重视基础技术的建设。各国都十分重视设计、材料、加工、封装、测试等技术的发展。美国除在研究单位建立独立的加工实验室外，还特别建立了专门为研究服务的加工基地，如北卡罗莱纳微电子中心（MCNC）、桑地亚惯性地形辅助导航系统（SANDIA）国家实验室等。德国也建立了博世公司（BOSCH）实验室等。