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MEMS国内外发展状况及我国MEMS发展战略的思考发布: | 作者: | 来源: pengjunxiao | 查看:466次 | 用户关注：MEMS（Micro Electro Mechanical Systems，微机电系统）是多种学科交叉融合并具有战略意义的前沿高技术，是未来的主导产业之一。MEMS以其微型化的优势，在汽车、电子、家电、机电等行业和军事领域有着极为广阔的应用前景。　　1 国外概况　　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3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UC Berkeley大学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。最近，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。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4个方面。　　a.国家高度重视。在初期，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。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”。　　b.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 Actuator 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。　　c.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)。　　d.重视基础技术的建设。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MCNC、SANDIA国家实验室等。德国也建立了 BOSCH实验室。　　2 国内概况　　我国MEMS的研究始于20世纪90年代初，起步并不晚，在“八五”、“九五”期间得到了科技部、教育部、中国科学院、国家自然科学基金委和原国防科工委的支持。经过10年的发展，我国在多种微型传感器、微型执行器和若干微系统样机等方面已有一定的基础和技术储备，初步形成了几个MEMS研究力量比较集中的地区。包括京津地区，如清华大学、北京大学、中科院电子所、信息产业部电子13所、南开大学等；华东地区，如中科院上海冶金所、上海交通大学、复旦大学、上海大学、东南大学、浙江大学、中国科技大学、厦门大学等；东北地区，如信息产业部电子49所、哈尔滨工业大学、中科院长春光机所、大连理工大学、沈阳仪器仪表工艺研究所等；西南地区，如重庆大学，信息产业部电子24所、44所和26所等；西北地区，如西安交通大学、航空618所、航天771所等。这些因地域而组成的研究集群，已形成彼此协作、互为补充的关系，为我国的MEMS研究打下了良好的基础。　　在科研能力积累上，1996年建设的微米／纳米加工技术国家级重点实验室，使我国的MEMS加工技术研究得到较大提高，实验室购置了当时国际上最先进的M