微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)，在歐洲也被稱(chēng)為微系統(tǒng)技術(shù)，或在日本被稱(chēng)為微機(jī)械，是一類(lèi)器件，其特點(diǎn)是尺寸很小，制造方式特殊。MEMS是指采用微機(jī)械加工技術(shù)批量制作的、集微型傳感器、微型機(jī)構(gòu)、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、接口、通訊等于一體的微型器件或微型系統(tǒng)。
MEMS器件的特征長(zhǎng)度從1毫米到1微米--1微米可是要比人們頭發(fā)的直徑小很多。MEMS往往會(huì)采用常見(jiàn)的機(jī)械零件和工具所對(duì)應(yīng)微觀模擬元件，例如它們可能包含通道、孔、懸臂、膜、腔以及其它結(jié)構(gòu)。然而，MEMS器件加工技術(shù)并非機(jī)械式。相反，它們采用類(lèi)似于集成電路批處理式的微制造技術(shù)。
今天很多產(chǎn)品都利用了MEMS技術(shù)，如微換熱器、噴墨打印頭、高清投影儀的微鏡陣列、壓力傳感器以及紅外探測(cè)器等。MEMS技術(shù)可以用于制造壓力傳感器、慣性傳感器、磁力傳感器、溫度傳感器等微型傳感器，這些傳感器以及它們的部分信號(hào)處理電路都可以在只有幾毫米或更小的芯片上實(shí)現(xiàn)。與傳統(tǒng)的傳感器相比，MEMS傳感器不僅體積更小、功耗更低，而且它們往往會(huì)比傳統(tǒng)傳感器更加準(zhǔn)確、更加靈敏。隨著人們對(duì)海洋觀測(cè)的需求不斷增加和海洋觀測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，MEMS技術(shù)也在逐漸進(jìn)入海洋觀測(cè)技術(shù)研究領(lǐng)域。
一、我們?yōu)楹涡枰狹EMS?
“他們告訴我一種小手指指甲大小的電動(dòng)機(jī)。他們告訴我，目前市場(chǎng)上有一種裝置，通過(guò)它你可以在大頭針頭上寫(xiě)禱文。但這也沒(méi)什么;這是最原始的，只是我打算討論方向上的暫停的一小步。在其下是一個(gè)驚人的小世界。公元2000年，當(dāng)他們回顧當(dāng)前階段時(shí)，他們會(huì)想知道為何直到1960年，才有人開(kāi)始認(rèn)真地朝這個(gè)方向努力。”——理查德·費(fèi)曼，《底部仍然存在充足的空間》發(fā)表于1959年12月29日于加州理工大學(xué)(Caltech)舉辦的美國(guó)物理學(xué)會(huì)年會(huì)。但我們可能會(huì)問(wèn)：為什么要在這樣一個(gè)微小尺上生成這些對(duì)象?
MEMS器件可以完成許多宏觀器件同樣的任務(wù)，同時(shí)還有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。這其中第一個(gè)以及最明顯的一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是小型化。如前所述，MEMS規(guī)模的器件，小到可以使用與目前集成電路類(lèi)似的批量生產(chǎn)工藝制造。如同集成電路產(chǎn)業(yè)一樣，批量制造能顯著降低大規(guī)模生產(chǎn)的成本。在一般情況下，微機(jī)電系統(tǒng)也需要非常量小的材料以進(jìn)行生產(chǎn)，可進(jìn)一步降低成本。
除了價(jià)格更便宜，MEMS器件也比它們更大等價(jià)物的應(yīng)用范圍更廣。在智能手機(jī)、相機(jī)、氣囊控制單元或類(lèi)似的小型設(shè)備中，竭盡所能也設(shè)計(jì)不出金屬球和彈簧加速度計(jì);但通過(guò)減小了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，MEMS器件可以用在容不下傳統(tǒng)傳感器的應(yīng)用中。
易于集成是MEMS技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)樗鼈儾捎门cASIC制造相似的制造流程，MEMS結(jié)構(gòu)可以更容易地與微電子集成。將MEMS與CMOS結(jié)構(gòu)集成在一個(gè)真正的一體化器件中雖然挑戰(zhàn)性很大，但并非不可能，而且在逐步實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)，許多制造商已經(jīng)采用了混合方法來(lái)創(chuàng)造成功商用并具備成本效益的MEMS產(chǎn)品。
德州儀器的數(shù)字微鏡器件(DMD)就是其中一個(gè)案例。DMD是TIDLP技術(shù)的核心，它廣泛應(yīng)用于商用或教學(xué)用投影機(jī)單元以及數(shù)字影院中。每16平方微米微鏡使用其與其下的CMOS存儲(chǔ)單元之間的電勢(shì)進(jìn)行靜電致動(dòng)。灰度圖像是由脈沖寬度調(diào)制的反射鏡的開(kāi)啟和關(guān)閉狀態(tài)之間產(chǎn)生的。顏色通過(guò)使用三芯片方案(每一基色對(duì)應(yīng)一個(gè)芯片)，或通過(guò)一個(gè)單芯片以及一個(gè)色環(huán)或RGB LED光源來(lái)加入。采用后者技術(shù)的設(shè)計(jì)通過(guò)色環(huán)的旋轉(zhuǎn)與DLP芯片同步，以連續(xù)快速的方式顯示每種顏色，讓觀眾看到一個(gè)完整光譜的圖像。
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