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MEMS是一個(gè)非常獨(dú)特的形態(tài)，與電子和機(jī)械的差異性對(duì)于正確的使用MEMS很重要。與傳統(tǒng)機(jī)械器件相比，MEMS具有較大的表面積體積比，靜電荷和磁矩產(chǎn)生的力也更為重要。在MEMS尺度上，表面張力和粘度等流體動(dòng)力學(xué)是許多系統(tǒng)的重要設(shè)計(jì)考慮因素。與分子電子學(xué)或納米技術(shù)相比，MEMS通常不需要考慮表面化學(xué)狀態(tài)。MEMS技術(shù)可用于從泵到電感器的一系列設(shè)備。開關(guān)技術(shù)是基本MEMS實(shí)現(xiàn)的一個(gè)很好的例子，可以使用電阻或電容設(shè)計(jì)。

電阻MEMS開關(guān)采用靜電控制的懸臂梁，其壽命取決于懸臂的金屬疲勞、接觸磨損和懸臂變形的發(fā)生。電容式MEMS開關(guān)使用傳感元件（例如移動(dòng)板）來改變電容并激活開關(guān)。

MEMS是一種成熟但仍在不斷發(fā)展的商業(yè)技術(shù)。用于監(jiān)測(cè)振動(dòng)、溫度、光以及線性和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和加速度的各種傳感器是一些常見的MEMS應(yīng)用。它們可以在軍事設(shè)備、移動(dòng)電話、車輛以及工業(yè)和通信系統(tǒng)中找到。在醫(yī)療領(lǐng)域，所謂的bioMEMS被用來感知生物功能，并提供藥物和其他療法。在工業(yè)和汽車環(huán)境中，它們用于監(jiān)測(cè)振動(dòng)并通過提供潛在故障和故障的早期警告來幫助防止故障。在電信領(lǐng)域，MEMS用作開關(guān)，以及可調(diào)諧激光器、可調(diào)諧濾波器、光開關(guān)、動(dòng)態(tài)增益均衡器、衰減器和其他應(yīng)用（圖1）。

圖1：MEMS器件用于可調(diào)諧激光器、可調(diào)諧濾波器、可變光衰減器(VOA)、光開關(guān)和其他先進(jìn)的通信設(shè)備。 

用于電源應(yīng)用的MEMS 用于可穿戴設(shè)備、植入式電子設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電源轉(zhuǎn)換器的小型化是MEMS電感器發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力之一。目標(biāo)是使用封裝電源(PwrSIP)和片上電源(PwrSoC)技術(shù)提高集成度，以設(shè)計(jì)提供高效率的微型電源，從而實(shí)現(xiàn)高功率密度。

MEMS電感器可以按多種方式分類，例如工作頻率、功率處理和幾何形狀。一種常見的分類是基于繞組相對(duì)于基板的位置及其形狀，（圖2）：(i)基板上的2D電感器，進(jìn)一步細(xì)分為螺旋電感器(a)和跑道型電感器(b)；(ii)具有磁棒芯(c)的3D基板上螺線管電感器；(iii)2D基板內(nèi)螺旋電感器(d)，以及(iv)3D基板內(nèi)環(huán)形電感器(e)。

圖2：MEMS功率電感器可按電感器和基板的幾何形狀進(jìn)行分類。（圖片：微系統(tǒng)和納米工程）

MEMS電感器的制造仍然存在挑戰(zhàn)?？招綧EMS電感器可用于22MHz（VHF范圍）以上的頻率，但較低頻率需要磁芯。不幸的是，雖然可以使用氮化鎵(GaN)功率半導(dǎo)體器件來設(shè)計(jì)VHF功率電子器件，但磁性材料并沒有跟上，而且它們的大磁芯損耗是VHF功率轉(zhuǎn)換器開發(fā)的一個(gè)制約因素。

PwrSoC集成工作正在轉(zhuǎn)向MEMS封裝技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)微型電源轉(zhuǎn)換器的制造。正在探索的方法包括使用引線鍵合或倒裝芯片技術(shù)的2D/2.5D封裝，以及使用IC垂直堆疊和基于硅通孔的硅中介層的3D封裝。與磁性材料的情況一樣，這些基于MEMS的封裝技術(shù)還沒有準(zhǔn)備好進(jìn)行商業(yè)開發(fā)。
MEMS用于超越5G射頻 射頻MEMS(RF-MEMS)是無源元件，例如提供改進(jìn)性能的衰減器，包括更好的隔離、更低的功耗、更小和更輕的重量，以及在多GHz應(yīng)用中的成本更低。最近，RF-MEMS已使用表面微加工工藝制造，該工藝使用由多晶硅和鋁保護(hù)的兩個(gè)導(dǎo)電薄膜層，在其上使用電鍍金構(gòu)建實(shí)際的MEMS懸浮靜電驅(qū)動(dòng)膜（圖3）。此外，使用鍍金薄膜可將金屬與金屬的接觸電阻降至最低。

圖3：基于表面微加工工藝的RF-MEMS技術(shù)平臺(tái)，用于制造用于多GHz應(yīng)用的多態(tài)RF功率衰減器。
 

對(duì)更小、更高性能的數(shù)GHz器件的需求正在推動(dòng)RF-MEMS技術(shù)的發(fā)展。正在開發(fā)RF-MEMS設(shè)備以幫助解決諸如極低端到端延遲（預(yù)計(jì)將從5G中的5毫秒降至6G中的1毫秒）等挑戰(zhàn)，以及將大規(guī)模MIMO(mMIMO)技術(shù)縮減為大型智能表面天線（LISA）技術(shù)。LISA將在具有大量獨(dú)立控制的反射表面/天線元件的二維人工結(jié)構(gòu)中使用RF-MEMS技術(shù)，以使mMIMO能夠適應(yīng)在30至300GHz范圍內(nèi)運(yùn)行的小型系統(tǒng)，用于關(guān)鍵應(yīng)用，例如工業(yè)4.0中的車對(duì)車通信、遠(yuǎn)程手術(shù)和大規(guī)模機(jī)器對(duì)機(jī)器通信。
pMUT和元宇宙 觸覺反饋使用力、電信號(hào)或聲壓來產(chǎn)生觸覺。當(dāng)前的設(shè)計(jì)中使用了空氣耦合超聲換能器，但它們體積太大而無法廣泛采用。相反，正在開發(fā)MEMS超聲換能器(pMUT)。pMUT將具有與當(dāng)今空氣耦合超聲換能器相同的40kHz諧振頻率，但體積更小，功耗更低。鋯鈦酸鉛(PZT)用作壓電層并使用射頻濺射沉積。諧振腔是通過深度反應(yīng)離子刻蝕釋放圓形薄膜形成的。這些pMUT旨在用于大型陣列（圖4）。當(dāng)以70V峰間電壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，單個(gè)pMUT可產(chǎn)生0.227Pa的聲壓。