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MEMS 传感器芯片的基本特点
传感器发展到今天,小型化、智能化、集成化,已经是升级换代的必由之路。今天,我们来为大家介绍一下传感器家族的mini型产品——--MEMS传感器。
MEMS 传感器芯片的基本特点
与大规模集成电路产品均采用标准的 CMOS 生产工艺不同,MEMS 传感器芯片本质上是在硅片上制造极微小化机械系统和集成电路的集合体,需要综合运用多学科、多行业的知识与技术、生产加工工艺具有明显的非标准化和高度的定制化以及对产品供应链体系的支撑有着非常高的要求等特点。MEMS 芯片具有非常强的工艺特征,三维制造工艺与集成电路的二维制造工艺相差甚大,这也是国家十四五规划中明确将 MEMS 特殊工艺的突破纳入其中的重要原因。
主要技术门槛是什么
(1)跨行业知识与技术的综合运用
MEMS 是一门交叉学科,MEMS 产品的研发与设计需要机械、电子、材料、半导体等跨学科知识以及机械制造、半导体制造等跨行业技术的积累和整合。MEMS 行业的研发设计人员需要具备上述专业知识技术的深入储备和对上下游行业的深入理解,才能设计出既满足客户需求,又适合供应商实际加工能力的 MEMS 产品,因此对研发人员的专业知识和行业经验都提出了较高的要求。
(2)各生产环节均存在技术壁垒
与大规模集成电路行业相比,MEMS 产品的研发步骤更加复杂,除了完成 MEMS 传感器芯片的设计外,还需要开发出适合公司芯片设计路线的 MEMS 晶圆制造工艺。在晶圆制造厂商缺乏成熟的 MEMS 工艺模块的情况下,公司需要参与开发适合晶圆制造厂商的制造工艺模块,即使在晶圆制造厂商已经具备成熟制造工艺模块的情况下,公司也需要根据公司的芯片设计路线确定每款芯片的具体工艺流程。由于 MEMS 传感器需要与外界环境进行接触,感知外部信号的变化,所以需要对成品的封装结构和封装工艺进行研发与设计,以降低产品失效的可能性。由于MEMS 传感器承担了对外部信号的获取和转换等功能,下游应用场景多样,产品内部的极微小型机械系统对外界应用环境相对敏感,因此公司还需要负责 MEMS 专业测试设备系统和测试技术的开发,以满足 MEMS 传感器产品性能和质量测试的需求。因此,MEMS 传感器行业在芯片设计、晶圆制造、封装和测试环节都具有壁垒。
(3)技术工艺非标准化
MEMS 传感器具有一种产品一种加工工艺的特点。MEMS 传感器产品种类多样,各种产品的功能和应用领域也不尽相同,使得各种 MEMS 传感器的生产工艺和封装工艺均需要根据产品设计进行调试,晶圆和成品的测试过程也采取非标准工艺,因此 MEMS 传感器产品不存在通用化的技术工艺,需要从基础研发开始对产品设计、生产工艺、设备开发和材料选取等各生产要素经历长时间的研发和投入,并在大量出货的过程中不断对上述生产要素进行完善和优化。

上一个: MEMS传感器的发展现状

下一个: MEMS加工工艺技术

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