一砂一世界 一书读懂MEMS产业的现状与未来

前  言
     MEMS作为实现移动通信、机器人、物联网、无人驾驶、AR/VR、5G和人工智能产业的感知层核心器件，是集成电路发展的新方向和重要载体，更是实现从中国“制造”到中国“智造”转变的关键技术和支撑。随着物联网的兴起，MEMS已成为国际竞争战略的重要标志性产业，其技术水平和发展规模更是衡量一个国家和地区产业竞争力和综合国力的重要标志。  
    笔者从2009年开始接触MEMS相关技术和企业，深感MEMS作为特色工艺芯片，麻雀虽小五脏俱全，无论是产品复杂度，还是技术难度，抑或产品的极高可靠性，都不输于那些追求10nm、7nm乃至2nm的先进逻辑芯片。纵观这么多年MEMS的发展，我们清醒地意识到，我国在MEMS领域与国际水平相比仍有很大差距。这个差距从两个角度可以看得出:一是种类和规模。MEMS种类繁多，每一个MEMS细分领域产品，大体上都需要独特的加工工艺，进而需要独特的生产设备，这让MEMS芯片产品设计、加工制造都形成了极高的门槛。这也是我国众多MEMS企业发展至今，却一直未诞生MEMS综合门类齐全的大公司的客观原因。反观恩智浦、英飞凌、德州仪器这些大厂，要么依靠数十年的沉淀，要么依靠连续不断的并购，才有了今天动辄成百上千种MEMS产品的庞大规模。二是具体的  MEMS产品，一个非常典型的案例就是6轴惯性传感器，具有极其广泛的用途，近5年来国内不少厂家宣布研制成功给人以惊喜，但仍然离产业化推广尚有距离。 
     MEMS技术广泛的应用还是各类传感器，因此本书花了较大的篇幅介绍MEMS传感器技术、产品及应用。但传感器并非一定需要使用MEMS技术，在书中笔者尽可能加以区分，但部分领域难以逐一理清，还请理解。MEMS是一项复杂的综合工程，MEMS技术更是一个渗透到整个电子工业的极为重要的方向，受限于水平和视野，本书谬误之处难免，还请读者不吝指出。
         联系邮箱:memsbook@126.com。   
                                                                                                                 冯锦锋

序
       一直以来比较关注MEMS。MEMS现今已广泛应用于汽车、工业生产、航空航天、家电、移动终端，而中国是全球的电子生产和消费大国，我坚信MEMS一定是“小器件，有大未来”。  
      认识锦锋多年，这是一位喜欢研究、善于思考且执行力很强的学弟。2017年初，他说市面上林林总总数十本MEMS书籍均是纯理论路线，对产业投资指导意义有限，因此准备与马进博士一起做些行业分析研究，来听听我的意见;而我认为这是很好的事情，鼓励他朝前走，做一些有益的尝试。 
   手头看到的这份书稿，较为完整地描绘了MEMS产业体系，并有不少鲜活的产业并购案例，向我们呈现出近几年MEMS产业群雄纷争的时代，让我喜悦。又闻锦锋、马进两位撰稿人，愿将稿费所得全部捐赠给公益组织，与我国MEMS企业沉得住气、负重前行的形象相得益彰;仔细思来，实乃产业之幸。 乐为之序。   
                                                                                                         张素心  
                                                                                                       2019年1月

本书较为全面地介绍了MEMS技术、产品、产业及应用，阐述了  MEMS基本情况和发展趋势。本书共6章，其中第1、2章从MEMS基础知  识入手，分析了其基本概念、发展历史、分类和原理技术等，阐述了  MEMS作为前沿技术的重要性和独特性;第3、4章重点对MEMS应用场景  和全球视角下的产业布局进行概括分析，充分展示了MEMS巨大应用及产  业前景;第5章则研究了近年来MEMS行业的部分经典并购案例及整合方  式，讨论了其潜在并购动因和*终整合结果，以资借鉴;第6章从产业政  策和投融资角度出发，揭示了MEMS投资方向和潜在投资机遇。

目  录
     序  
前言  第1章 走在产业前沿的时代骄子    1                  
       1.1 MEMS的前世今生    2                    
        1.1.1 MEMS是什么    2                    
        1.1.2 MEMS的四个阶段    5                     
1.2 小小的MEMS有大大的玄机    7               
        1.2.1 基本结构及原理    8                   
        1.2.2 MEMS设计    9                     
        1.2.3 MEMS制造    16                    
        1.2.4 MEMS封装    30                    
        1.2.5 MEMS测试    35                       
第2章 揭开MEMS的神秘面纱    44                  
       2.1 传感MEMS技术    45                    
        2.1.1 气体传感器    45                    
        2.1.2 加速度传感器    51                   
        2.1.3 陀螺仪    54                      
        2.1.4 磁传感器    57                     
        2.1.5 声敏传感器    62                       
2.2 生物MEMS技术    65                    
        2.2.1 相关分类    67                     
        2.2.2 发展及现状    68                    
        2.2.3 热点与挑战    71                       
2.3 光学MEMS技术    76                      
2.3.1 相关分类    78                     
        2.3.2 发展及现状    84                    
        2.3.3 热点与挑战    86                       
2.4 射频MEMS技术    88                    
        2.4.1 相关分类    90                     
        2.4.2 发展及现状    95                    
        2.4.3 热点与挑战    96                       
第3章 悄然改变生活的MEMS    97                  
       3.1 全球个人娱乐产业的支撑    98                
        3.1.1 手机    98                       
        3.1.2 可穿戴设备    103                    
        3.1.3 游戏机    107                         
3.2 汽车巨头雄霸市场的撒手锏    108               
        3.2.1 车用传感器的分类    109                 
        3.2.2 车用MEMS    110                    
        3.2.3 ADAS将推进汽车传感器的融合    114           
        3.2.4 无人驾驶汽车中的MEMS传感器    116              
3.3 工业4.0背后的隐形功臣    121                
        3.3.1 工业机器人    121                    
        3.3.2 智能机器人    125                    
        3.3.3 智慧工厂    127                        
3.4 智慧医疗不眠的守护神    130                 
        3.4.1 医用测压    130                     
        3.4.2 医疗植入    131                     
        3.4.3 胎心检测    132                     
        3.4.4 癌症检测    133                        
3.5 国家之间航空航天角力的硬科技    134                
3.6 其他    135                         
        3.6.1 仿生传感器    135                      
3.6.2 智能家居    136                        
第4章 全球视角下的MEMS产业布局    140              
 4.1 全球MEMS产业分布详解    141                
        4.1.1 美国    141                       
        4.1.2 日本   &n