MEMS也就是我們常說的微機(jī)電系統(tǒng)，MEMS側(cè)重于超精密機(jī)械加工，這也是MEMS的主要應(yīng)用方向。為增進(jìn)大家對(duì)MEMS的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)MEMS和CMOS的區(qū)別予以介紹。如果你對(duì)MEMS微機(jī)電系統(tǒng)或是本文內(nèi)容具有興趣，不妨和小編一起繼續(xù)往下閱讀哦。

一、MEMS

MEMS全稱Micro Electromechanical System，微機(jī)電系統(tǒng)。是指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級(jí)，是一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)。主要由傳感器、作動(dòng)器(執(zhí)行器)和微能源三大部分組成。微機(jī)電系統(tǒng)涉及物理學(xué)、半導(dǎo)體、光學(xué)、電子工程、化學(xué)、材料工程、機(jī)械工程、醫(yī)學(xué)、信息工程及生物工程等多種學(xué)科和工程技術(shù)，為智能系統(tǒng)、消費(fèi)電子、可穿戴設(shè)備、智能家居、系統(tǒng)生物技術(shù)的合成生物學(xué)與微流控技術(shù)等領(lǐng)域開拓了廣闊的用途。常見的產(chǎn)品包括MEMS加速度計(jì)、MEMS麥克風(fēng)、微馬達(dá)、微泵、微振子、MEMS壓力傳感器、MEMS陀螺儀、MEMS濕度傳感器等以及它們的集成產(chǎn)品。

二、CMOS

CMOS是Complementary Metal Oxide Semiconductor(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)的縮寫。它是指制造大規(guī)模集成電路芯片用的一種技術(shù)或用這種技術(shù)制造出來的芯片，是電腦主板上的一塊可讀寫的RAM芯片。因?yàn)榭勺x寫的特性，所以在電腦主板上用來保存BIOS設(shè)置完電腦硬件參數(shù)后的數(shù)據(jù)，這個(gè)芯片僅僅是用來存放數(shù)據(jù)的。

電壓控制的一種放大器件，是組成CMOS數(shù)字集成電路的基本單元。

三、MEMS與CMOS的區(qū)別

在某種程度上，MEMS可以看作CMOS集成電路的擴(kuò)展。如果將CMOS比喻為人的大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，那么MEMS就是大腦智慧的“手臂”，為這信息系統(tǒng)提供了獲取信號(hào)的微傳感器和執(zhí)行命令的微執(zhí)行器。

生產(chǎn)MEMS與CMOS集成芯片也還存在以下問題：1)與IC半導(dǎo)體芯片相比，MEMS器件需要用到更為復(fù)雜的材料與分層;2)構(gòu)建MEMS結(jié)構(gòu)所需要的專門工藝不容易集成到半導(dǎo)體工廠。

人們?cè)缙谡J(rèn)為，將MEMS與CMOS模塊集成到單芯片上的任務(wù)非常困難。因?yàn)樵谥瞥躺螹EMS與CMOS存在很大差異：1)MEMS包含一些可動(dòng)的機(jī)械構(gòu)件，需要在一些如熱驅(qū)動(dòng)、靜電驅(qū)動(dòng)、磁驅(qū)動(dòng)下執(zhí)行動(dòng)作，不能采用CMOS傳統(tǒng)方法進(jìn)行封裝。2)多功能MEMS應(yīng)用與傳統(tǒng)的CMOS產(chǎn)業(yè)制造不同，如包含更多步驟、背面工藝、特殊金屬和非常奇特的材料以及晶圓鍵合等等。3)基底材料有所不同。在生物和醫(yī)療領(lǐng)域，很多地方都選用玻璃和塑料而非硅片作為MEMS基底，甚至出于降低成本原因使用塑料制作一次性醫(yī)療器械。4)設(shè)計(jì)思路不同。CMOS電路是從上往下設(shè)計(jì)，適合于復(fù)雜微系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要良好的預(yù)定義工藝模塊;而MEMS多數(shù)從下往上設(shè)計(jì)，需要建立特殊工藝文件。5)CMOS與MEMS產(chǎn)品與技術(shù)生命周期不相同。CMOS產(chǎn)品遵循“摩爾定律”，產(chǎn)品生命周期不到半年就會(huì)被淘汰;而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的MEMS產(chǎn)品生命周期可延長(zhǎng)到2年。因?yàn)檫@些差異，人們?cè)谠缙诓]有努力將CMOS與MEMS結(jié)合起來。

在單芯片上集成MEMS與CMOS電路的嘗試是由分離器件向集成電路規(guī)模化轉(zhuǎn)變的行業(yè)趨勢(shì)帶動(dòng)的。早期器件采用將裸片堆疊的方式，將復(fù)雜功能分散于處理器與傳感器多塊芯片上，容易導(dǎo)致芯片尺寸大小、可制造性和一致性等方面的缺陷。因此，人們迫切希望將MEMS技術(shù)與CMOS工藝結(jié)合，利用CMOS標(biāo)準(zhǔn)化工藝，實(shí)現(xiàn)傳感器、執(zhí)行器、信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理、控制電路一體化混合集成在一塊三維硅片上，實(shí)現(xiàn)多種功能的智能化集成。

CMOS-MEMS集成單芯片是單一微觀器件制造領(lǐng)域的里程碑，與傳統(tǒng)多芯片MEMS模塊相比有以下優(yōu)勢(shì)：1)利用了CMOS工藝的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模效應(yīng)，大幅降低制造設(shè)備和材料成本。2)高度集成化、系列化的嵌入式MEMS芯片將大大縮短MEMS產(chǎn)品的開發(fā)周期與制造成本。3)采用CMOS設(shè)計(jì)和材料會(huì)使MEMS產(chǎn)品具有更優(yōu)異的性能和可靠性。出于對(duì)高靈活性、高性能的解決方案的追求與降低成本的壓力。許多著名的CMOS半導(dǎo)體公司，包括STM、Infineon、Motorola(Freesacle)、Fairchild、 Dalsa Semiconductor、Semefab、Elmos與Xfab等，都相繼投入MEMS產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)CMOS-MEMS集成芯片。

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