【導讀】2018年10月28日至30日，國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會（SEMI）在美國加利福尼亞州納帕市舉辦了2018年微機電系統(tǒng)（MEMS）和傳感器執(zhí)行會議（簡稱MSEC）。此次MSEC 2018的主題為“傳感器系統(tǒng)賦能自主移動”。
通常在討論汽車時，會比較多的談及汽車的自主移動（亦即自動駕駛），但它也同樣適用于可穿戴設備、便攜式醫(yī)療器械、食品輸運和農(nóng)業(yè)平臺以及各類遠程監(jiān)控系統(tǒng)（如環(huán)境、天氣、能源、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等）。MSEC 2018將專注于這些領域的系統(tǒng)級解決方案，包括MEMS/傳感器和執(zhí)行器，獨特的應用和創(chuàng)新的技術或市場解決方案。以下為部分參加會議的專家精彩演講內(nèi)容。
加速MEMS生產(chǎn)革新 傳感器系統(tǒng)賦能自主移動
他在今年5月份舉辦了一場關于RIPM的研討會，還在夏天與那些無法參加研討會的人員進行交談。Polcawich回顧之前的DARPA計劃，如MOSIS、SUMMIT和HERMIT，正試圖通過RIPM促進政府與企業(yè)之間MEMS設計和制造的合作伙伴關系，這將涉及“大規(guī)模的整合”，他說道。
Polcawich表示，RIPM旨在開發(fā)可抵御惡劣環(huán)境的MEMS封裝。他補充說，它“必須具有高良率和可重復性”和“可以集成各種組件”，包括濾波器拓撲、模擬信號處理、聲學陣列和慣性傳感器陣列。
繼去年春季研討會之后，Polcawich收到了有關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等問題。
據(jù)Polcawich稱，還有一些人對開發(fā)PZT-on-SOI射頻MEMS諧振器感興趣。
超薄MEMS
美國半導體（American Semiconductor）公司總裁兼首席執(zhí)行官（CEO）Doug Hackler討論了有關超薄MEMS的主題。他的公司提供半導體聚合物芯片級封裝IC。
“什么在驅(qū)使MEMS變薄的需求？”他回答道：“手機、電路板組裝的厚度以及更多電子層功能。”
Hackler聲稱，標簽的目的是為了“消除磨損和混淆帶來的失效”。
他補充說，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，“縮小厚度已成為并將繼續(xù)影響半導體封裝的一個因素。薄意味著更酷、更討喜、更稱心。”當然，薄度在贏得消費者對產(chǎn)品的滿意度方面還有很長的路要走。
他的結(jié)論是：“擁抱超薄。硬件很重要——讓我們一起來創(chuàng)造新技術。”
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)療保健領域的作用。Mulpuru說，“生物電勢、溫度、光學和電源管理IC是靠電池供電的可穿戴設備的四項關鍵技術。”
他指出：“可穿戴設備讓人們更容易監(jiān)控健康。”他又補充說，“與健康相關的可穿戴設備可以監(jiān)測心率變化、血氧飽和度（SpO2）、心臟狀態(tài)、血壓、血紅蛋白、血糖和體溫。”
Mulpuru說：“集成可以實現(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各自應用而精心設計的可穿戴設備。
農(nóng)業(yè)和食品應用
ULVAC Technologies的高級顧問David Mount對“傳感器與農(nóng)業(yè)食品”發(fā)表了激動人心的演講，發(fā)表了“行動倡議——大家都來關心食品”。
他補充說：“未來的農(nóng)場就在這里，這是硅谷與中央谷（美國加州的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)重地）的激情碰撞。”Binbots是一種農(nóng)業(yè)機器人，有朝一日能夠用來采摘釀酒葡萄。Mount評價它為“硅谷與納帕谷（美國加州北部著名的葡萄酒鄉(xiāng)）的邂逅”。
據(jù)Mount稱，區(qū)塊鏈、云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術可以應用在食品供應鏈中，用來跟蹤食品來自何處，是否在整個分銷周期中冷藏，并將食品安全放在首位。
他夸贊了美國烹飪學院和哈佛大學公共衛(wèi)生學院聯(lián)合推出的“菜單變革”計劃。“菜單變革”建立了大學研究合作聯(lián)盟，匯集了51所農(nóng)業(yè)技術研發(fā)的大學和學院。“學術界需要幫助，”他評論道，“他們渴望您的參與。”
Mount最后說：“我們生產(chǎn)和消費食物的方式都處于危機之中。”
環(huán)境傳感器
博世傳感器全球業(yè)務發(fā)展總監(jiān)Marcellino Gemelli發(fā)表了有關環(huán)境傳感器的討論。例如，他說，壓力傳感器對無人機和自動駕駛汽車的運行都至關重要。
“我們必須關注無人機內(nèi)部的狀況，”他說，“壓力傳感器（和智能手機中應用的壓力傳感器類似），將有助于整個飛行過程的穩(wěn)定性。”
Gemelli補充說，環(huán)境傳感器還可以應用在自動駕駛出租車和共享汽車服務的車隊管理中。MEMS環(huán)境傳感技術可以感知乘客是否在車內(nèi)吸煙或吃異味食物，并發(fā)覺乘客是否嘔吐。
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)實世界數(shù)字化和全自化。
MEMS是利用集成電路制造技術和微加工技術把微結(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、化學機械拋光工藝等，但是有些復雜的微結(jié)構(gòu)難以用IC工藝實現(xiàn)，必須采用微加工技術制造。微加工技術包括硅的體微加工技術、表面微加工技術和特殊微加工技術。體加工技術是指沿著硅襯底的厚度方向?qū)枰r底進行刻蝕的工藝，包括濕法刻蝕和干法刻蝕，是實現(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)層實現(xiàn)可動結(jié)構(gòu)。除了上述兩種微加工技術以外，MEMS制造還廣泛地使用多種特殊加工方法，其中常見的方法包括鍵合、LIGA、電鍍、軟光刻、微模鑄、微立體光刻與微電火花加工等。
MEMS是一門綜合學科，學科交叉現(xiàn)象及其明顯，主要涉及微加工技術，機械學/固體聲波理論，熱流理論，電子學，生物學等等。MEMS器件的特征長度從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)機械傳感器，在各個領域幾乎都有研究，不論是消費電子產(chǎn)品、汽車工業(yè)、甚至航空航天、機械、化工及醫(yī)藥等各領域。
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