MEMS解釋
MEMS是縮寫，意思是微機電係統．它描述了一種製造技術，用於製造結合了機械和電氣組件的微型集成設備或係統。這些設備和係統有能力在微觀尺度上感知、控製和驅動，並在宏觀尺度上產生影響。以安全氣囊為例，當安全氣囊控製單元中的(微尺度)加速計感知到速度的突然變化時，可以觸發(宏觀尺度)安全氣囊的快速膨脹。
什麼是MEMS技術?
MEMS是機械傳感器和執行器，使用微加工批量技術製造，類似於用於集成電路的那些。這轉化為高度可擴展的生產流程和較低的每台設備生產成本。
MEMS的特征尺寸從微米到毫米不等。要想知道這有多小，請考慮一張普通的紙的厚度在70到180微米之間。
MEMS的一個主要標準是，至少有一些元件具有某種機械功能，無論這些元件是否能移動。MEMS器件可以從沒有運動元件的簡單結構，到在集成微電子控製下具有多個運動元件的極其複雜的機電微係統。
微機電係統組件
微機電係統由機械(杠杆，彈簧，膜，梳子，通道)和電(電阻器、電容器、電感器等)作為傳感器或執行器工作的元件。
MEMS最一般的形式包括四個元素:機械微結構、微傳感器、微致動器和微電子元件，全部集成到同一芯片上。
MEMS可以充當傳感器，從它們的環境中接收信息並提供電子輸出信號，或as致動器一種將電信號轉換為控製係統決策所要求的動作的裝置。傳感器和執行器都是傳感器即把一種形式的信號或能量轉換成另一種形式的裝置。
MEMS器件通常包含與集成電路(IC)封裝在一起的微機電傳感器或執行器元件。IC為傳感器或執行器提供電接口，信號處理/補償，模擬或數字輸出。
IC利用矽的電學特性，MEMS則利用光學、機械、熱、磁、化學等其他材料的特性。
例如，MEMS被用作現代汽車安全氣囊的加速計，它能感知快速減速，如果力超過程序設定的閾值，就啟動安全氣囊充氣。
如果沒有大量MEMS設備的使用，今天智能手機的尺寸是不可能的。像旋轉手機或平板電腦屏幕這樣的簡單功能都需要MEMS。除了加速度計和陀螺儀，智能手機還包含微鏡子、圖像傳感器、自動對焦執行器、壓力傳感器、磁強計、麥克風、接近傳感器等。
MEMS的曆史
從20世紀60年代開始，MEMS開始走出研究實驗室，進入日常產品。1964年，西屋電氣公司的哈維·內桑森研製出第一批表麵微加工MEMS器件，稱為諧振柵晶體管
在20世紀90年代中期，MEMS以一種主要的方式出現在工業製造中，MEMS組件開始出現在許多商業產品和應用中，包括用於控製車輛製動部署的力傳感器、血壓傳感器、噴墨打印機頭、微型分析儀器、光纖網絡組件、航空和航天器控製，當然還有軍事應用，如監視和彈藥製導。
如今，每一輛現代汽車和智能手機都配備了幾十個MEMS傳感器和執行器——加速度計、陀螺儀、羅盤、運動傳感器、壓力傳感器、接近傳感器、圖像傳感器、微鏡子……
MEMS製造
微機電係統的製造使用了一些與製造集成電路相同的工藝和工具(例如，沉積、光刻、蝕刻)。然而，MEMS技術改變或增強了其中的一些技術，並添加了新的工藝，以構建機械設備，如微流體通道、齒輪、懸臂、微電機、梳狀驅動器和陀螺儀。
這些用於MEMS製造的技術也被稱為微加工:
大部分微加工蝕刻到基板上形成3D機械元素，如通道、腔室和閥門。
表麵微加工通過交替沉積、模式化和蝕刻薄膜，在基板表麵構造微尺度機械部件和係統。
High-aspect-ratio微加工(HARM)，包括LIGA (Lithographie, Galvanoformung, Abformung翻譯為光刻，電鑄和成型)等技術，將準直x射線光刻與電鍍和成型技術相結合，以創建特定類型MEMS器件所需的高縱橫比(高而薄)結構或深腔。
大多數激光微加工過程不是並行的，因此對於有效的MEMS製造來說不夠快。盡管如此，它們在特殊的微加工或製造模具方麵還是有用的。
與集成電路使用的批量製造技術不同，MEMS行業不像半導體行業一樣共享通用技術平台。
恰恰相反。MEMS有幾十個產品組，每個產品組包含針對特定應用和市場的幾種不同產品，每一個產品組都依賴於自己的，通常是獨特的技術。
如果你想深入研究MEMS製造，微係統教育支持中心有一些優秀和全麵的教育材料在他們的網站上．
微機電係統的應用程序
MEMS的一個主要應用是作為傳感器。主要的MEMS傳感器是壓力傳感器、化學傳感器和慣性傳感器(加速度計和陀螺儀)，以及用於溫度測量的紅外傳感器。
MEMS傳感器可與其他傳感器組合使用，用於多傳感應用。例如，一個用於實驗室測試的MEMS(芯片上的實驗室)可以設計傳感器來測量液體樣品的流速，同時識別樣品中的任何汙染物。
除了傳感器，MEMS還包括泵送裝置、齒輪傳動、移動鏡子、微型機器人、鑷子、工具和激光器。這些設備在生物醫學、光學、無線網絡、航空航天和消費產品等各個領域都有廣泛的應用。
MEMS的生物醫學應用
例如，用於監測重症監護病人靜脈注射血壓的壓力傳感器;呼吸機呼吸監測;吸入器;腎透析;給藥泵;用於神經信號檢測和神經刺激應用的MEMS電極。
片上實驗室設備和微流體包括分配小到1皮升的少量液體和低到幾微升/分鍾的流速在無針注射器、霧化器、胰島素泵和藥物輸送係統中發現。
可以移動、旋轉、切割和放置細胞的MEMS鑷子或微型機器人手臂。
微型外科手術工具，包括傳感和測量裝置。
單一和多用途點護理診斷(葡萄糖監測，血液分析，細胞計數和許多其他)。
用於測量生物分子信息(細胞、抗體、DNA、RNA酶)的生物傳感設備。
DNA微陣列用於檢測遺傳疾病、藥物相互作用和其他生物標記。
DNA複製設備，如聚合酶鏈式反應(PCR)係統，它取一小段DNA，放大它，產生精確的複製。
微機電係統的光學應用
微鏡裝置也被稱為MOEMS(微型光電機械係統)。
空間光調製器，調製(重定向)光，從數字信號創建高清晰度成像。這些設備用於投影顯示，包括帶有微鏡陣列的數字光處理(DLP)和帶有可驅動的氮化矽帶的光柵光閥(GLV)。
MEMS微鏡陣列通常是空間光調製器(SLMs)中使用的關鍵組件。這些設備用於高清顯示係統和光交換網絡。
MEMS的其他光學應用包括
MEMS的各種其他應用
將MEMS與無線和混合信號器件、生物芯片、電源器件和光電子器件等其他組件集成在一個單一包中被稱為異構集成。這些元素構成了System-in-Package (SiP)體係結構。
MEMS與物聯網
物聯網(IoT)和智能連接設備的大規模采用是目前MEMS產品的主要驅動因素。
物聯網設備具有與互聯網連接的能力，它們具有MEMS傳感器和執行器、軟件和電源等技術特征。看看手表:傳統的手動手表被用來顯示時間。時期。現代物聯網智能手表允許你測量心跳率、血壓、卡路裏計數、行走步數等，並將這些數據傳輸到雲端。
物聯網設備的應用範圍幾乎是無限的，從智能玩具到工業工廠監控。舉幾個例子:
MEMS與納米技術
納米技術研究依賴於MEMS器件。例如，掃描隧道尖端顯微鏡(STM)和原子力顯微鏡(AFM)是沒有MEMS組件就不會存在的設備。事實上，為了實現與納米域的接口，需要多種MEMS技術。
進一步小型化的邏輯延續將導致從MEMS到NEMS -nanoelectromechanical係統．在這裏，特征元素遠遠低於微米範圍內的納米尺度。
與物聯網設備非常相關的一個例子是天線的大小。微型天線在生物醫學領域也有很大的意義。例如，它們可能導致更好的生物注射、生物植入、甚至生物消化設備來監測健康。
為了進一步縮小天線，研究人員設法設計和製造聲驅動的超緊湊型天線NEMS磁電天線．他們不是根據電磁波共振設計天線——所以他們接收和發射電磁波——而是根據聲波共振定製天線。聲波共振波大約比電磁波小1萬倍。這意味著它的天線比目前最緊湊的天線還要小一兩個數量級。
用納米材料建造機電組件，比如碳納米管是製造具有複雜架構的NEMS的基本單元過程，並驅動若幹納米級換能器應用，如ghz振蕩器、穿梭器、存儲器、注射器和執行器。表現出極高的熱導率，最終表現出一種被稱為彈道導．這使得它們成為高度集成NEMS的理想候選對象。