MEMS（Micro Electromechanical System，即微电子机械体系）是指集微型传感器、履行器以及旌旗灯号处理和控制电路、接口电路、通信和档链竽暌冠一体的微型机电体系。MEMS压力传感器可以用类似集成电路的设计技巧和制造工艺，进行高精度、低成本的大年夜批量临盆，大年夜而为花费电子和工业过程控制产品用低廉的成本大年夜量应用MEMS传感器打开便利之门，使压力控制变得简单、易用和智能化。传统的机械量压力传感器是基于金属弹性体受力变形，由机械量弹性变形到电量转换输出，是以它弗成能如MEMS压力传感器那样，像集成电路那么渺小，并且成本也远远高于MEMS压力传感器。相对于传统的机械量传感器，MEMS压力传感器的尺寸更小，最大年夜的不跨越一个厘米，相对于传统“机械”制造技巧，其性价比大年夜幅度进步。
MEMS压力传感器道理

今朝的MEMS压力传感器有硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器，两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器。
硅压阻式压力传感器是采取高周详半导体电阻应变片构成惠斯顿电桥作为力电变换测量电路的，具有较高的测量精度、较低的功耗和极低的成本。惠斯顿电桥的压阻式传感器，如无压力变更，其输出为零，几乎不耗电。其电道理如图1所示。硅压阻式压力传感器其应变片电桥的光刻版本如图2。

MEMS硅压阻式压力传感器采取周边固定的圆形应力杯硅薄膜内壁，采取MEMS技巧直接将四个高周详半导体应变少焉制在其外面应力最大年夜处，构成惠斯顿测量电桥，作为力电变换测量电路，将压力这个物理量直接变换成电量，其测量精度能达0.01-0.03%FS。硅压阻式压力传感器构造如图3所示，高低二层是玻璃体，中心是硅片，硅片中部做成一应力杯，其应力硅薄膜上部有一真空腔，使之成为一个典范的绝压压力传感器。应力硅薄膜与真空腔接触这一面经光刻生成如图2的电阻应变片电桥电路。当外面的压力经引压腔进入传感器应力杯中，应力硅薄膜会因受外力感化而微微向上鼓起，产生弹性变形，四个电阻应变片是以而产生电阻变更，破坏袈洵先的惠斯顿电桥电路均衡，电桥输出与压力成正比的电压旌旗灯号。图4是封装如集成电路的硅压阻式压力传感器什物照片。

电容式压力传感器应用MEMS技巧在硅片上制造出横隔栅状，高低二根横隔栅成为一组电容式压力传感器，上横隔栅受压力感化向下位移，改变了高低二根横隔栅的间距，也就改变了板间电容量的大年夜小，即△压力=△电容量（图5）。电容式压力传感器什物如图6。

MEMS压力传感器的应用
MEMS压力传感器广泛应用于汽车电子如TPMS、发念头机油压力传感器、汽车刹车体系空气压力传感器、汽车发念头进气概管压力传感器（TMAP）、柴油机共沃森仪表轨压力传感器。花费电子如胎压计、血压计、橱用秤、健康秤，洗衣机、洗碗机、电冰箱、微波炉、烤箱、吸尘器悠揭捉力传感器，空调压力传感器，洗衣机、饮水机、洗碗机、太阳能热水器用液位控制压力传感器。工业电子如数字压力表、数字流量表、工业配料称重等。

典范的MEMS压力传感器管芯（die）构造和档镰理如图7所示，左是电道理图，即竽暌股电阻应变片构成的惠斯顿电桥，右为管芯内部构造图。典范的MEMS压力传感器管芯可以用来临盆各类压力传感器产品，如图8所示。MEMS压力传感器管芯可以与仪表放大年夜器和ADC管芯封装在一个封装内（MCM），使产品设计师很轻易应用这个高度集成的产品设计最终产品。

与传统IC行业重视二维静止的电路设计不合，MEMS以理论力学为基本，浇忧㈢路常识设计三维动态产品。对于在微米标准进行机械设计会更多地依附经验，设计开辟对象（Ansys）也与传统IC（如EDA）不合。MEMS加工除了应用大年夜量传统的IC工艺，还须要一些特别工艺，如双面刻蚀，双面光刻等。MEMS比较传统IC，工艺简单，光刻步调少，MEMS临盆的一些非标准的特别工艺，工艺参数须要按照产品的请求来进行调剂。因为须要产品设计、工艺设计和临盆三方面的密切合营，IDM的模式要优于Fabless+Foundry的模式。MEMS对封装技巧的请求很高。传统半导体厂商的4〃临盆线正面对镌汰，即应用来临盆LDO，其利润也异常低，然则，如不雅临盆MEMS，则可获得较高的利润。4〃线上的每一个圆晶片可临盆合格的MEMS压力传感器Die5-6K个，每个出售后，可获成本7-10倍的毛利（如图10）。转产MEMS对厂家的工艺请求修改不大年夜，新增帮助设备有限，投资少、效益高。MEMS芯片与IC芯片整合封装是集成电路技巧成长的新趋势，也是传统IC厂商的新机会。图11是MEMS在4〃圆晶片临盆线上。

MEMS压力传感器Die的设计、临盆、发卖链

MEMS压力传感器Die的设计、临盆、发卖链如图9所示。今朝集成电路的4寸圆晶片临盆线的大年夜多半工艺可为MEMS临盆所用。然则须要增长双面光刻机、湿法腐化台和键合机三项MEMS特有的工艺设备。压力传感器产品临盆厂商须要增长价格不菲的标准压力检摆设备。

对于MEMS压力传感器临盆厂家来说，开辟汽车电辅音及花费电子范畴的发卖经验和渠道是十分重要和急需的。特别是汽车电子对MEMS压力传感器的须要量在近几年激增，如捷伸电子的年需求量约为200-300万个。


MEMS芯片在设计、工艺、临盆方面与IC的异同


4”圆晶片临盆线临盆MEMS压力传感器Die成本估计如表所示，新增固定成本是指为该项目投入的人员成本和新设备的┞粉旧（人员：专家1名+MEMS设计师2名+工程师4名+工艺师5名+技工12名，年成本147万元，新增设备投入650万元，按90%四年折旧计算）；现有4”线成本是指在5次光刻前提下应用4”线的成本（包含人工、化剂、水电、备件等的均派成本）；硅片材料成本是指双抛4寸硅片的价格。

4〃临盆MEMS压力传感器Die成本估计

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