Когда дело доходит до чипсов, это острая заноза в наших сердцах! Хотя страна энергично поддерживает индустрию производства чипов, по сравнению с долгосрочным глубоким выращиванием чипов в США и Европе, у нас все еще есть большой разрыв, который предстоит преодолеть!

4G популяризировал видео на мобильных телефонах, позволив интернет-экономике коснуться каждого из нас. Благодаря быстрому развитию 5G Интернет всего соединит всех и вся, и этот огромный трафик взорвет еще больший мировой рынок. В эпоху Интернета вещей, помимо вычислительных ядерных чипов, размер рынка MEMS (микроэлектромеханических систем), которые немного похожи на чипы, также столь же велик, как и чипы.

Микроэлектромеханическая система (МЭМС), известная также как микроэлектромеханическая система, микросистема, микромашина и т. д., относится к высокотехнологичным устройствам с размерами в несколько миллиметров и даже меньше. Его внутренняя структура обычно имеет микронный или даже нанометровый масштаб и представляет собой независимую интеллектуальную систему. В основном используется в качестве различных датчиков для измерения ускорения, угловой скорости, давления, смещения, расхода, электричества, магнитного поля, инфракрасного излучения, температуры, состава газа, влажности, значения pH, концентрации ионов, биологической концентрации, прикосновения и т. д.

Возможно, вы не имеете особого представления о МЭМС, но на самом деле мы используем их каждый день. В мобильных телефонах имеется множество устройств MEMS, таких как гироскопы MEMS, используемые для измерения жестов при одиночном и двойном щелчке. Они также объединяют функции определения силы тяжести и направления.

На изображении выше MEMS кажется довольно большим, но это его форма после упаковки, и эта микроструктура более сложна, чем процесс производства чипов. В последние годы моя страна изначально развила возможности производства чипов благодаря поддерживающей политике. Но в индустрии МЭМС мы отстаем дальше, чем чипы. Продукты MEMS являются всеобъемлющими. Они используют микроэлектронную обработку для изготовления широко используемых механических устройств, таких как двигатели, насосы, гироскопы, отражающие зеркала и т. д. Внутренняя часть может включать каналы, отверстия, кантилеверы, мембраны, полости и другие структуры. MEMS объединяет технологии обработки микроэлектроники и технологии точной обработки и охватывает многие научные области, такие как микроэлектроника, машиностроение, материалы, механика, химия и даже биология.

Сравнение микросхем MEMS и клещей

Концепция микромеханики возникла из знаменитой речи, произнесенной знаменитым физиком Ричардом Фейнманом под названием «На дне много места» на ежегодной физической конференции Калифорнийского технологического института в 1959 году. В 1987 году ученые из Калифорнийского университета в Беркли использовали технологию интегральных схем (ИС) для создания кремниевого микроэлектростатического микромотора диаметром всего около 100 мкм, что примерно равно размеру человеческого волоса. С тех пор технология МЭМС вступила в эпоху быстрого развития: одна за другой появляются различные продукты МЭМС, которые используются в различных передовых областях.

Среди проекторов основной чип называется DMD. Этот чип представляет собой устройство MEMS, которое в мире может производиться только компанией TI (Texas Instruments). Технологию DMD также называют «технологией цифровой обработки света». Цифровая информация используется для управления сотнями тысяч и миллионами крошечных отражателей, проецирующих различное количество света. Площадь каждого микрозеркала составляет всего 16×16 микрон. Микрозеркала расположены в строках и столбцах матрицы. Каждое микрозеркало может выполнять поворот на угол плюс-минус 10 градусов под управлением двоичного цифрового сигнала 0/1. Если Соединенные Штаты запретят экспорт этого чипа, то тайваньским компаниям Yang Ming, Delta и другим производителям двигателей для проекторов придется прекратить свою деятельность, а всем проекторам в мире придется найти способ использовать технологию затемнения проекции, такую ​​​​как LCD.

Принцип чипа DMD компании TI

Согласно соответствующим прогнозам, благодаря продвижению приложений Интернета вещей глобальная индустрия MEMS будет продолжать расти двузначными числами каждый год в течение следующих нескольких лет. Эти темпы роста намного превышают темпы роста мировой индустрии микросхем. К 2020 году мировой рынок датчиков приблизится к 60 миллиардам долларов США, но уровень локализации сенсорных чипов в моей стране составляет менее 10%, и он больше зависит от импорта, чем от чипов.

Десять крупнейших компаний-производителей микросхем MEMS в мире в 2018 году

В десятку крупнейших компаний МЭМС в мире входят европейские, американские и японские компании, а три производственных процесса МЭМС в настоящее время контролируются Соединенными Штатами, Германией и Японией. Эти три технологии представляют собой технологию микрообработки на основе кремния, основанную на технологии обработки интегральных схем, представленной Соединенными Штатами, и технологию LIGA с использованием рентгеновской глубинной литографии, микроэлектроформования и микролитья, разработанную Германией, а также технологии точной обработки, представленные Японией, такие как микро. -электроискровая электроэрозионная и ультразвуковая обработка.

МЭМС-индустрия в моей стране возникла поздно. Принято считать, что МЭМС-индустрия в моей стране сформировалась только примерно в 2010 году. Однако некоторые исследования в этой области проводились и раньше в некоторых университетах моей страны. Например, в 2006 году кафедра электронной техники Харбинского технологического института разработала высокоскоростной вентильный реактивный микродвигатель, скорость которого может достигать 10^5 об/мин.

Вообще говоря, МЭМС моей страны сильно отстают от США, Европы и Японии как в техническом, так и в коммерческом плане. В 2018 году только две китайские компании вошли в число 30 крупнейших производителей МЭМС в мире, а именно Goertek, занявший 11-е место, и Goertek, занявший 23-е место. Основной бизнес обеих компаний сосредоточен на акустических устройствах MEMS. Хотя в моей стране создана полная промышленная цепочка проектирования, производства, упаковки и тестирования, а также системной интеграции, продукция сосредоточена в традиционных областях, таких как акселерометры и датчики давления.

МЭМС-сенсоры пережили три волны: первая произошла с конца 1980-х по 1990-е годы, вызванная ростом спроса на автомобильную электронику; вторая произошла после 2007 года, вызванная ростом спроса на продукцию бытовой электроники и интернет-устройств; в третий раз — появление Интернета вещей, и его быстрое развитие принесет огромные дивиденды развития отрасли.

Сможет ли МЭМС-индустрия нашей страны развиваться и развиваться вместе с этой волной, зависит от того, сможем ли мы воспользоваться этой возможностью и разработать независимую МЭМС-технологию в нашей стране.