微光电子集成系统芯片的研究进展

学科定位
MEMS：集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路， 甚至接口电路、通信和电源于一体。 微光机电系统是MEMS 技术的一个重要的研究方向，它是由微 光学、微电子和微机械相结合而产生的一种新型的微光学结构 系统。 一种可控的微光学系统，微光学元件在微电子和微机械装置的 作用下对光束进行汇聚、衍射、反射等控制，从而实现光开关、 衰减、扫描和成像等功能。
2．微光机电系统在空间的应用
◦ 光通信和光遥感是MOEMS在空间的主要应用
体微加工技术——关键技术：硅的刻蚀 体微加工技术——关键技术：硅的刻蚀
湿法腐蚀
◦ 各向同性 各向异性
体微加工技术——关键技术：硅的刻蚀 体微加工技术——关键技术：硅的刻蚀
干法刻蚀
◦ 特点：各向异性、尺寸精确、高深宽比 ◦ 主要方式：溅射刻蚀、等离子体刻蚀、离子束刻蚀、反应离子刻蚀 (RIE) 及深反应离子刻蚀(DRIE) 等
代表性器件
光互联
◦ 计算机或其他电子系统内建立面板间或芯片间GHz带宽互联的需要 ◦ 电互连在高频时具有信号完整性和交扰等问题 ◦ 光互连可避免电互连系统的互连带宽瓶颈
前景与展望
多学科综合交叉的新兴技术体系 具有对光束在时间和空间上的精确控制能力以及体积小、可批 生产、功耗低和价格合理等优势 广泛应用于光通信、大规模数据存储、图像显示、光互连计算、 大型光学孔径的航天器实现小型化等方面 既可以带动一些重要的基础课题研究，又可以带动大量概念全 新的功能部件开发
参考文献
《微光机电系统》 . 张文栋，熊继军编著. 机械工业出版社. 2006-8-1 微光机电系统及其应用. 李文军,赵小林,蔡炳初,戴旭涵. 微细加 工技术. 2001年第3期 国外微光电子机械系统技术的研究现状. 罗家强. 世界电子元器 件. 2002年03期 MOEMS光学系统的发展与应用. 耿凡. 红外与激光工程. 第34卷 第一期. 2005年2月

1 微电子技术发展方向21世纪初微电子技术仍将以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术为主流；随着IC设计与工艺水平的不断提高，系统集成芯片将成为发展的重点；并且微电子技术与其他学科的结合将会产生新的技术和新的产业增长点。

1.1 主流工艺——硅基CMOS电路硅半导体集成电路的发展，一方面是硅晶(圆)片的尺寸愈来愈大，另一方面是光刻加工线条（特征尺寸）愈来愈细。

从硅片尺寸来看，从最初的2英寸，经过3英寸、4英寸、5英寸、6英寸发展到当今主流的8英寸。

据有关统计，目前世界上有252条8英寸生产线，月产片总数高达440万片，现在还在继续建线。

近几年来又在兴建12英寸生产线，硅晶片直径达12英寸（300mm），它的面积为8英寸片（200mm）的2.25倍。

1999年11月下旬，由Motorola与Infineon Technologies联合开发的全球首批300mm 晶片产品面市。

该产品是64M DRAM，采用的是0.25µm工艺技术，为标准的TSOP 封装。

据介绍，300mm晶片较200mm晶片，每个芯片的成本降低了30%～40%。

到目前，已经达到量产的12英寸生产线已有6条，它们是：（1）Semiconductor 300公司，位于德国德累斯顿，开始月产1500片，由0.25µm进到0.18µm。

（2）Infineon公司，位于德国德累斯顿，0.14µm，开始月产4000片。

（3） TSMC公司，位于我国台湾新竹， Fab12工厂生产线，由0.18µm进到0.15µm以至0.13µm，开始月产4500片。

（4）三星公司，位于韩国，Line 11生产线，0.15/0.13µm，开始月产1500片。

（5）Trecenti公司，位于日本那珂N3厂，月产能7000片，0.15/0.13µm。

（6）Intel公司的D1C厂，开始月产4000片，0.13µm。

案
路行 业协 会 、上海 张 江集成 电路产业 区开发 有 限公
司、上海浦东高新技术产业应用研究 院等单位代表
出席 了仪 式 。 上海浦 东微 电子封 装与 系统 集成 公 共服 务平 台
Ｔ Ｌ发布全球最大 ３ Ｃ Ｄ互联 网 电视
近 日 ，香 港 国 际 会 展 中 心 ，Ｃ Ｔ Ｌ召 开 主 题 为
和 Ｖｒ ｏ ￣定制设计技术扩展应用于其先进技术 ｉｕｓ ｔ ｏ
节 点 上 的 低 功 耗 与 混 合 信 号 流 程 。海 思 也 采 用 了
Ｃ ｄ ｎｅＥ ｃｕ ｔ ｏｆｒ ａ＠ Ｅ Ｏ Ｄ ｓ ｎ ｒ 用 于 ａ ｅ ｃ ｎ ｏ ｎｅ Ｃ ｎｏｍ ｒ ｌ Ｃ ｅｉ ｅ 应 ｇ
其工程变更单流程 ， 帮助设计师降低成本 ， 以及 降低
合信号功能让海思的模拟与数字设计 团队能够实现 整个设计流程中的有效合作 ， 大大提高其效率。 通过
这 些 功 能 ，以及 混 合 信号 与低 功 耗 签 收 ，ｎｏｎｅ Ｅ ｃｕｔ ｒ Ｄｇａ Ｉ ｌ ｎａｏ ｙｔ 为 海 思 公 司 提 供 了一 ｉｔ ｅ ｔｉ Ｓｓ ｍ ｉ ｌｍｐ ｍｅ ｔｎ ｅ 个 面 向混合 信 号与低 功耗 设 计 的完整 实现 与签 收方
后期 迭代对 进度 造成 的影 响 。 使 用 Ｃ ｄｎｅ的技术 使 海思 能 够提 高其 工 程 团 ａｅｃ 队 在 实 现 低 功 耗 设 计 方 面 的 效 率 。 Ｃ ｄｎｅ ａｅｃ Ｅ ｃｕ ｔ ｉｔ ｌ ｎａｏ ｙｔ 拥 有 强 大 的 ｎｏｎｅ Ｄｇａ Ｉ ｅ ｔｔｎＳｓ ｍ ｒ ｉｌｍｐ ｍｅ ｉ ｅ 技 术 与面 向多 电源 域 设计 的先 进 低 功耗 方 法 学 ， 这
， 、
门 眼镜观 看 的 ３ Ｄ电视 。

光电子技术的发展及应用院系：电气信息工程学院专业：电子科学与技术0941姓名：郑义学号：200910711102日期：2012年12月10日光电子技术的发展与应用摘要：电子技术是继微电子技术之后近30年来迅猛发展的综合性高新技术，它是以红外、微光、激光等光电子器件为基础，由光学技术、电子技术、精密机械技术和计算机技术等密切结合而形成的一项综合技术。

主要包括激光技术、红外技术、光纤通讯技术、太阳能光伏技术、固体照明技术、集成光学技术、光计算技术、光学传感器和光电显示技术等。

引言：2008年北京奥运会上，“水立方”以其绚烂梦幻的视觉效果，令世人惊叹。

夜幕降临时，在“水立方”南侧立面周围的人们就会看到一幅如梦似幻的景观：一群群色彩艳丽的热带鱼在“水立方”的“水泡泡”里轻盈地游弋，时而又变成波涛汹涌的巨浪呼之欲出，时而又化为一团奥运圣火熊熊燃烧。

而这一切，正是由光电子技术为“水立方”量身打造的幔态LED才得以实现[1]。

当今全球范围内，已经公认光电子产业是本世纪的第一主导产业，是经济发展的制高点，光电子产业的战略地位是不言而喻的[2]。

鉴于此，光电子技术应用的开发被世界各国所关注，新的应用领域也在不断发现中。

本文主要分析了光电子技术的发展历程与在国防，生活中的应用。

关键词光电子技术、光电子材料、发展、应用1光电子技术的介绍光电子技术确切称为信息光电子技术。

20世纪60年代激光问世以来，最初应用于激光测距等少数应用，光电子技术是继微电子技术之后近30年来迅猛发展的综合性高新技术。

1962年半导体激光器的诞生是近代科学技术史上一个重大事件。

经历十多年的初期探索，到70年代，由于有了室温下连续工作的半导体激光器和传输损耗很低的光纤，光电子技术才迅速发展起来。

现在全世界敷设的通信光纤总长超过1000万公里，主要用于建设宽带综合业务数字通信网。

以光盘为代表的信息存储和激光打印机、复印机和发光二极管大屏幕现实为代表的信息显示技术称为市场最大的电子产品。

21世纪的微电子技术Microelectronics technology of the 21st century摘要: 本文对２１世纪微电子技术的发展趋势作了一个展望。

本文认为２１世纪初的微电子技术仍将以硅基ＣＭＯＳ电路为主流工艺，但将突破目前所谓的物理“限制”，继续快速发展；集成电路将逐步发展成为集成系统；微电子技术将与其他技术结合形成一系列新的增长点，例如微机电系统（ＭＥＭＳ）、ＤＮＡ芯片等将得到突飞猛进的发展。

具体地，超微细光刻技术、虚拟工厂技术、铜互连及低κ互连绝缘介质、高κ栅绝缘介质、ＳＯＩ技术等将在近几年内得到快速发展。

２１世纪将是我国微电子产业的黄金时代。

资料个人收集整理，勿做商业用途Abstract:In this paper, the trend of the development of microelectronics technology in the 21st century made a prospect. This paper argues that at the beginning of the 21st century microelectronics will remain with silicon-based C M O S circuit technology for the mainstream, but will break the current so-called physical "limit", continue to rapid development;Will gradually develop into a integrated system of integratedcircuits;Microelectronics technology will form A series of new growth point, combining with other technologies such as microelectromechanical systems (M E M S), D N A chips will be development by leaps and bounds. Specifically, ultra micro lithography technology, virtual plant technology, copper interconnection and low kappa interconnection predominate insulating medium, high kappa gate dielectric predominate, S O I technology will be rapid development in recent years. The 21st century will be the golden age of microelectronic industry in China..资料个人收集整理，勿做商业用途关键词：微电子技术；集成系统；微光机电系统；DNA芯片。

【关键字】发展什么是集成电路和微电子学集成电路（Integrated Circuit，简称IC）：一半导体单晶片作为基片，采用平面工艺，将晶体管、电阻、电容等元器件及其连线所构成的电路制作在基片上所构成的一个微型化的电路或系统。

微电子技术微电子是研究电子在半导体和集成电路中的物理现象、物理规律，病致力于这些物理现象、物理规律的应用，包括器件物理、器件结构、材料制备、集成工艺、电路与系统设计、自动测试以及封装、组装等一系列的理论和技术问题。

微电子学研究的对象除了集成电路以外，还包括集成电子器件、集成超导器件等。

集成电路的优点：体积小、重量轻;功耗小、成本低；速度快、可靠性高；微电子学是一门发展极为迅速的学科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微电子学发展的方向；衡量微电子技术进步的标志要在三个方面：一是缩小芯片器件结构的尺寸，即缩小加工线条的宽度；而是增加芯片中所包含的元器件的数量，即扩大集成规模；三是开拓有针对性的设计应用。

微电子技术的发展历史1947年晶体管的发明；到1958年前后已研究成功一这种组件为根底的混合组件；1958年美国的杰克基尔比发明了第一个锗集成电路。

1960年3月基尔比所在的德州仪器公司宣布了第一个集成电路产品，即多谐振荡器的诞生，它可用作二进制计数器、移位寄存器。

它包括2个晶体管、4个二极管、6个电阻和4个电容，封装在0.25英寸*0.12英寸的管壳内，厚度为0.03英寸。

这一发明具有划时代的意义，它掀开了半导体科学与技术史上全新的篇章。

1960年宣布发明了能实际应用的金属氧化物—半导体场效应晶体管（metal-oxide-semiconductor field effect transistor ，MOSFET）。

1962年生产出晶体管——晶体管逻辑电路和发射极耦合逻辑电路；由于MOS电路在高度集成和功耗方面的优点，70年代，微电子技术进入了MOS电路时代；随着集成密度日益提高，集成电路正向集成系统发展，电路的设计也日益复杂、费事和昂贵。

1981年 水晶微机械 (Yokogawa Electric) 1982年“Silicon as a mechanical material” (K. Petersen)
1983年 集成化压力传感器 (Honeywell)
1985年 LIGA工艺 (W. Ehrfeld et al.) 1986年 硅键合技术 (M. Shimbo)
8:21 AM
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在军事上的应用
MEMS已在空间超微型卫星上得到应用 ,该卫星外形尺寸为 2. 54 cm ×7. 62 cm ×10. 6 cm,重量仅为 250 g 。2000年 1月 ,发射的两颗试验小卫 星是证明空基防御能力增强的一个范例。对小卫星试验来说幸运的是 ,因 其飞行寿命短 ,所以 ,暴露在宇宙辐射之下并不是关键问题。小卫星上基 于硅的 RF开关在太空应用中表现出优异的性能 ,这得益于它的超微小尺
2、MEMS在军事国防上的应用
3、MEMS在汽车工业上的应用
4、MEMS在医疗和生物技术上的应用 5、MEMS在环境科学上的应用
6、MEMS在信息技术领域中的应用
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在汽车上的应用
MEMS传感器及其组成的微型惯性测量组合在汽车自动 驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统（ABS）、减震 系统、防盗系统等。GPS定位系统。 *在汽车里作为加速表来控制碰撞时安全气囊防护系统 的施用 * 在汽车里作为陀螺来测定汽车倾斜，控制动态稳定 控制系统 * 在轮胎里作为压力传感器。
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影像工作站
OMOM胶囊内镜的工作原理是：患者像服药一样用水将智 能胶囊吞下后，它即随着胃肠肌肉的运动节奏沿着胃→十 二指肠→空肠与回肠→结肠→直肠的方向运行，同时对经 过的腔段连续摄像，并以数字信号传输图像给病人体外携 带的图像记录仪进行存储记录，工作时间达6～8小时，在 智能胶囊吞服8～72小时后就会随粪便排出体外。医生通过 影像工作站分析图像记录仪所记录的图像就可以了解病人 整个消化道的情况，从而对病情做出诊断。 优点: 操作简单:整个检查仅为吞服胶囊、记录与回放观察三个 过程。医生只需在回放观察过程中，通过拍摄到的图片即 可对病情做出准确判断。 安全卫生:胶囊为一次性使用，避免交叉感染 ;外壳采用不 能被消化液腐蚀的医用高分子材料，对人体无毒、无刺激 性 ,能够安全排出体外。 扩展视野:全小肠段真彩色图像清晰微观，突破了小肠检 查的盲区，大大提高了消化道疾病诊断检出率。 方便自如:患者无须麻醉、无须住院，行动自由，不耽误 正常的工作和生活。

MEMS（Micro-Electro-Mechanical System s，微机电系统）是指将微型机械、微型执行器、信号处理和控制电路等集于一体的可批量制作的微型器件或系统。

而MOEMS是 Micro-Opto-Electro- Mechanical Sy ST em的缩写，意为微光机电系统，把微光学应用到微机电系统中，这是MEMS在光通信中的重要应用。

微光电机械芯片通常是指包含一个以上微机械元件的光系统或光电子系统，其应用将遍及光通信、光显示、数据存储、自适应光学及光学传感等多个方面。

随着光通信的快速发展，作为光网络节点的光互连与光交换的地位越来越重要。

光交换器件是以光为核心实现光的通断和交叉连接的系统部件，不存在光电转换。

MEMS光开关具备了低损耗和高稳定的优点，且与传输的数据速率和信号协议无关。

实用化的MEMS光开关原理十分简单，其结构实质上是一个二维微镜片阵列，当进行光交换时，通过移动或改变镜片角度，把光直接送到或反射到光开关的不同输出端。

MEMS光开关是利用机械开关的原理，但又能像波导开关那样，集成在单片硅基底上，因此兼有机械光开关和波导光开关的优点，同时克服了它们所固有的缺点。

MEMS光开关响应速度和可靠性大大提高，插入损耗和串音低，偏振和波长相关损耗也非常低，对不同环境的适应能力良好，功率和控制电压较低，并具有闭锁功能。

2 MEMS光开关控制原理2.1 MEMS光开关简介典型的MEMS光开关器件可分为二维和三维结构。

二维MEMS的空间旋转镜通过表面微机械制造技术单片集成在硅基底上，准直光通过微镜的适当旋转被接到适当的输出端。

微铰链把微镜铰接在硅基底上，微镜两边有两个推杆，推杆一端连接微镜铰接点，另一端连接可平移梳妆电极。

转换状态通过调节梳妆电极使微镜发生转动，当微镜为水平时，可使光束从该微镜上面通过，当微镜旋转到与硅基底垂直时，它将反射入射到它表面的光束，从而使该光束从该微镜对应的输出端口输出。

Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｘ ｌｒ ｈ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓｏ ＯＣ ａ ｄ ｉ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｒ ｎ ｓｒ ｃ ： ｏ ｅ ｐｏ ｅｔｅ ｋ ｙ ｔｃ ｎ ｌｇｅ ｆＳ ｎ ｔ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｅ ｄ，ｔｉ ａ ｅ ｅｅ ｒｈ ｓｔｅｄ ｖ ｌ ｓ ｔ ｈｓｐ ｐ ｒｒ ｓ ａｃ ｅ ｈ ｅ ｅ—
ｖ ｌｐ ｎ ．Ｔｈ ｅ ａ ｅ ｅ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ｆｍａ ｅ ａ ｓａ ｄ ｐ ｅ ａ ｎ ａ ｅ ｄ ｓ ｒｂ ｄ ａ ｌ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｌ ｔ ｄ ｎ ｗ ｅ ｈ ｏｏ ｉ ｓｏ ｔ ｒ ｌ ｎ ｒ ｐ Ｈｏ ｒ ｅ ｃ ｅ ｓｗｅ １ ｉ ｉ ．Ｔｈ ＯＣ ｔ ｃ ｎ ｌ — ｅ Ｓ ｅ ｈ ｏ ｏ
ｑ ｉ ｎ ｎ ｆ ｔｒｒ 型 Ｓ Ｃｏ 对 可 编 程 Ｓ Ｐ ｕｐ ｔＭａ ｕａ ｕｅ ） ｍｅ ｃ 功率 、 它 ＳＣ 低 小
收 稿 日期 ：０ ２— ４—１ ２１ ０ ２
作者简介 ： 国宏 （９ ９ 夏 １６ 一
）男 ， ， 湖北黄梅人 ， 副教授 ， 士， 硕 研究方 向： 电一 体化 工程 。 机
的发 展 ， 成 电路 历经 了 ２ 集 ０世 纪 ６ ７ ０、 ０年 代 分 立 器 件 集 成 时 代 ，０ 年 代 功 能 电 路 及 模 块 ８
集 成 时 代 ， 如 今 进 入 了 ＳＣ时 代 。 而 ｏ 现 在 Ｓ Ｃ的 应 用 领 域 主 要 包 括 ： 动 电 话 ｏ 移
及 其 基 础 设 施 、 储 设 备 、 携 式 数 字 音 视 频 存 便 设 备 和游 戏 机 、 字 电 视 与 媒 体 播 放 器 、 人 数 个 电 脑 用 主 板 、 带 接 人 设 备 等 。从 使 用 角 度 来 宽 看 ，ｏ Ｓ Ｃ可 分 为 ３类 ： 用 集 成 电 路 Ａ Ｉ Ａ － 专 ＳＣ（ ｐ ｐｉ ｔ ｎ Ｓ ｅｉｃ Ｉ ｌ ａｉ ｐｃｆ Ｃ）、 编 程 Ｓ Ｃ （ ｙｔｍ ｏ ｃ ｏ ｉ 可 ｏ Ｓｓ ｎ ｅ

1 引言
CCD(EBCCD)、电子倍增 CCD(EMCCD)器件 ;另外一 种是采用像增强技术 , 通过像增强器与普通 CCD 耦 合 , 构成像增强型 CCD(ICCD)作为探测器 。
空间高分辨率微光成像技术是指在微光条件下
在航天遥感应用中 , 除了对探测器成像性能的
利用航天遥感器平台对地面景物进行高分辨率成像 要求外 , 还要考虑技术成熟度及系统的可靠性 。 如
然而 , 由于 ICCD 本身存在暗背景噪声 , 使得输 出图像的像质恶化 , 因此在低照度条件下应考虑其 对系统极限分辨力的 影响 。 假设 等效背景照度为 Eb , 由光阴极照度公式可知 , 对应于 Eb 值相应在目 标入瞳平面上附加一个暗背景亮度 Lb[ 2] :
α′k =αk[
1
+πLi(1
面的经验公式表示[ 2] :
α20 =α21 +α22 +…+α2n
(4)
1 m20
=1 m
2 1
+m122
+…+m12n
(5)
因此 , 由光子噪声和由系统光学性能影响的像增
强器极限分辨力以及 CCD 探测器极限分辨力共同限
制的理想空间微光成像系统极限分辨角可由下式给
出:
α0 =(α2k
+αt 2
+αc2)1/ 2
器件作为探测器 , 如背照明 CCD(BCCD)、电子轰击 的性能已接近欧洲同代产品的水平 , 完全可以满足
收稿日期 :2007-06 -18
空间高分辨率微光探测的应用需求 。 因此 , 文章立
第 3期
练敏隆 等 :基于 ICCD 的空间微光成像系统成像性能研究
7

光电子产品与技术领域全世界光电子技术产业的市场规模己达1万亿美元。

国外光电子产业主要在美国、西欧和日本。

近十年来，中国的光电子技术产品市场的年增长率，始终保持在两位数的高速增长势头。

随着信息光电子技术、激光加工技术、激光医疗与光子生物学、激光全息、光电传感、显示技术等光电技术的快速发展以及光电科技与数字技术、多媒体技术、机电技术等领域的结合与渗透，我国已经形成以下市场可观、发展潜力巨大的光电子产业。

1. 光电子材料与光电元器件（原子物理、量子力学、固体物理、半导体物理、光电功能材料与器件、激光原理、光学、非线性光学等（1）、我国的光学与光电子材料研究已进入应用和产业化的发展阶段。

其中：在半导体光电子材料方面：在我国，用于集成电路（IC）和太阳能电池单晶硅（Si）年产量约为400吨。

用于光电子器件的GaAs单晶、用于LED和LD的InP单晶和用于红、绿色LED的GaP芯片材料已实用化。

用于蓝光LD和蓝、绿光LED和GaN、SiC等宽禁带半导体材料正在研发中。

在激光晶体材料方面：华北光电技术研究所研制的Nd:YAG晶坯性能指标达到国际先进水平。

华博技术有限公司的YAG激光棒年批量生产能力为3000根。

中国已成为矾酸钇（YVO4）晶体的生产出口大国。

中国科学院福建物质结构研究所研制成大尺寸YVO4单晶，并加工成偏振晶体器件。

北京烁光特晶体科技有限公司已建成年产200公斤YVO4 单晶生产线。

上海光机所研制的掺钛蓝宝石激光晶体也已经出口美国、日本、俄罗斯等国家。

我国研制的Nd:YAG和Nd:YVO4激光晶体，其主要技术指标达到国际先进水平，出口产品数量约占国际市场1／3。

在非线性光学晶体方面：我国研制的偏硼酸钡（BBO）、三硼酸锂（LBO）等优质的非线性光学材料，系国际首创，用于激光光源在可见光区的频率转换。

用于激光倍频、光参量振荡、电光调Q和声光、电光器件的铌酸锂（LN）单晶中国的年生产能力约为10 吨。

微电子机械系统（MEMS）就是将几何尺寸或操作尺寸仅在微米、亚微米甚至纳米量级的微机电装置（如微机构、微驱动器等）与控制电路高度集成在硅基或非硅基材料上的一个非常小的空间里，构成一个机电一体化的器件或系统。

技术优势MEMS器件具有体积小、重量轻、能耗低、惯性小、响应时间短，可把多个不同功能、不同敏感方向或致动方向的微机构大规模地集成在一起，并且可以通过微电铸的方法进行批量复制和大规模生产。

光纤通信在实现了高速、大容量点对点的传输后，上世纪末已进入了光纤网络时代。

MEMS在光纤通信领域的应用范围十分宽广，几乎所有光网络中的各个组成单元都能采用MEMS制作器件，并由此产生了一个新名词：微光电子机械系统（MOEMS），它是机、电、光、磁、化学、自动控制、传感技术与信息处理等多种技术的综合。

综观光纤通信器件的发展历程，可以看出器件的发展趋势为：块状堆集型？光纤型？MOEMS型？集成型。

前两种已经形成产业化，并正在向小型化方向发展。

在目前集成型器件还不十分成熟的情况下，MEMS（或MOEMS）型光器件已出现了商业化的产品。

利用MEMS技术可以制作光纤通信传输网中的许多器件，如：光分插复用器（OADM）、光交叉连接开关矩阵（OXC-AS）、光调制器、光滤波器、波分复用解复用器、可调谐微型垂直腔表面发射半导体激光器（VCSEL）、可变光衰减器、增益均衡器及用于光路分配和耦合的微透镜阵列等多种微型化光器件。

MEMS技术在光纤通信网络中的一个重要应用就是利用微动微镜制作光开关矩阵，微动微镜可以采用上下折叠方式、左右移动方式或旋转方式来实现开关的导通和断开功能。

MEMS技术制作的光开关是将机械结构、微触动器和微光元件在同一衬底上集成，结构紧凑、重量轻，易于扩展。

它比机械式光开关和波导型光开关具有很好的性能，如：低插损、小串音、高消光比、重复性好、响应速度适中，与波长、偏振、速率及调制方式无关，寿命长、可靠性高，并可扩展成大规模光交叉连接开关矩阵。

MEMSMEMS是由微加工技术制备，特征结构在微米尺度（1um~0.1mm范围）的，集成有微传感器、微致动器、微电子信号处理与控制电路等部件的微型系统。

其中微传感器获取外部信息，微电子信号处理与控制电路处理信息并作出决策，微致动器执行决策。

∙MEMS的特点o MEMS系统器和器件的尺寸十分微小，通常在微米量级，微小的尺寸不仅使得MEMS能够工作在一些常规机电系统无法介入的微小空间场合，而且意味着系统具有微小的质量和消耗，微小的尺寸通常还为MEMS器件带来更高的灵敏度和更好的动态特性。

80[%]以上的MEMS采用硅微工艺进行制作，使其具有大批量生产模式，制造成本因而得以大大降低。

在单一芯片内实现机电集成也是MEMS独有的特点。

单片集成系统能够避免杂合系统中有各种连接所带来的电路寄生效应，因此可达到更高的性能并更加可靠，单片集成有利于节约成本。

组件装配特别困难，目前许多MEMS都是设计成不需要装配或者具有自装配功能的系统。

MEMS构件的加工绝对误差小，使用的材料也较为单一，三维加工能力明显不足。

∙MEMS的应用前景o MEMS技术的发展已经开辟了一个全新的技术领域和产业，基于MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们所接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。

MEMS技术正发展成为一个巨大的产业，就象近20年来微电子产业和计算机产业给人类带来的巨大变化一样，MEMS也正在孕育一场深刻的技术变革并对人类社会产生新一轮的影响。

目前MEMS市场的主导产品为压力传感器、加速度计、微陀螺仪、墨水喷咀和硬盘驱动头等。

大多数工业观察家预测，未来5年MEMS器件的销售额将呈迅速增长之势，年平均增加率约为18[%]，因此对对机械电子工程、精密机械及仪器、半导体物理等学科的发展提供了极好的机遇和严峻的挑战。

∙MEMS的发展史o MEMS所带来的第一轮商业化浪潮在20世纪70年代末80年代初，当时用大型蚀刻硅片结构和背蚀刻膜片制作压力传感器。

微机电系统综述摘要：微机电系统(MEMS)是在微电子技术的基础上兴起的一个多学科交叉的前沿领域，集中了当今科学技术发展的许多尖端成果，在汽车电子、航空航天、信息通讯、生物医学、自动控制、国防军工等领域应用前景广阔[1]。

本文介绍了微机电系统起源及研究发展的背景，综述了微机电系统所涉及的器件设计、制作材料、制作工艺、封装与测试等关键技术，介绍了微机电系统在微传感器、微执行器、微机器人、微飞行器、微动力能源系统、微型生物芯片等方面的典型应用，大量先进的MEMS器件有望在未来几十年中从实验室推向实用化和产业化。

关键词：MEMS；微机械加工；封装；测试；应用Abstract;Micro-electromechanical system(MEMS)，developed on the basis of microelectronics，is a scientific research frontier of multidiscipline and assimilates the most advanced achievements in current research and development．MEMS extends into various fields with wide application prospects，such as automotive electronics, aeronautics and astronautics，information communication, biomedicine，auto-control and defense industry，and so on．This paper introduces the basic theory research of MEMS development and its background.Summarizes the key technologies of MEMS such as device design，fabricating material, machining processes ,micro-packaging and testing．Further more，the typical applications and latest development in fields including micro-sensor，micro-actuator，micro-robot，micro air vehicle，micro-power energy system，micro biological chip are discussed．A plenty of advanced MEMS devices would be put into practicality and industrialization from laboratory in recent decades．Keywords:micro-electromechanical system; micro -machining; package; testing; usage1 引言微机电系统简称为MEMS（Micro-Electro-Mechanical System），是利用微米/纳米技术，以微细加工为基础，将微传感器、微执行器和电子电路、微能源等组合在一起的微机电器件、装置或系统。

何谓微机电系统(MEMS)为了说明什么是微机电系统MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)，首先来解释一下什么是机电系统。

20多年以前，汽车还是一个单纯的机械系统，后来随着电子技术的发展，汽车的很多零部件(例如电子点火器、燃油电子喷射装置、电控自动变速箱等)都依靠电子系统进行控制，因此现在的汽车实际上就是一个大的机械电子系统。

而微机电系统则是指微小的机械电子系统，例如比一粒花生米还要小的飞机或汽车，是由很多只有几百微米大小的零件组成的，而这些零件是用微电子等微细加工技术制备出来的，既包含机械部件又包含电子部件，因此我们称这类微小的机械电子系统为微机电系统。

微机械电子系统是微电子技术的拓宽和延伸，它是将微电子技术和精密机械加工技术相互融合，并将微电子与机械融为一体的系统。

MEMS将电子系统和外部世界有机地联系起来，它不仅能感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号，使之转换成电子系统可以识别的电信号，而且还能通过电子系统控制这些信号，进而发出指令，控制执行部件完成所需的操作。

MEMS主要包含微型传感器、执行器和相应的处理电路三部分。

作为输入信号的自然界各种信息首先通过传感器转换成电信号，经过信号处理以后(模拟/数字)再通过微执行器对外部世界发生作用。

传感器可以把能量从一种形式转化为另一种形式，从而将现实世界的信号(如热、运动等信号)转化为系统可以处理的信号(如电信号)。

执行器根据信号处理电路发出的指令完成人们所需要的操作。

信号处理器则可以对信号进行转换、放大和计算等处理。

美国AnalogDevice公司已经研制出很多种将集成电路与MEMS集成在一起的集成微加速度计、微陀螺等产品。

MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等。

MEMS技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。