MEMS裝置含有機械物理結構，因此必須使用不同製程。法新社
微機電系統(MEMS)市場正隨各種創新應用而持續成長當中。MEMS裝置經過高度專業化過程製造，根據不同裝置型態需求而客製化，不過，由於MEMS製程選擇繁多，生產成本也因此提高，且市時程安排也更為費時。
據EE Times網站報導，以目前趨勢來看，市場逐漸將MEMS裝置導入CMOS IC量產製程，因此，MEMS產品元件也面臨縮短開發時間、降低成本、符合繁複效能與穩定性需求等挑戰。
MEMS裝置尺寸一般介於20微米(micrometer)至1毫米(millimeter)之間，MEMS子元件則在1~100微米之間。MEMS裝置廣泛應用於產業、消費者市場領域，像是汽車安全與控制系統、智慧型手機、平板電腦、電動遊戲機控制器、藥物運送、麥克風、氣體與化學感測器等等。
MEMS屬於電子應用裝置內的微米級機制，MEMS設計主要針對二種應用：感測元件(Sensor)與調節器(Actuator)。感測器可感測聲音、動作、壓力、溫度，也能測得非物理性狀態，包括震動、聲波、流體波、光波、熱能、與大氣壓力等狀態變化。而調節器則可做出偵測、過濾、轉換、調節動作，包括調節管理光線投射與接收、射頻訊號(RF)處理、流體管理等等。
不同於電晶體、電阻、二極體等傳統IC元件，MEMS裝置含有彈簧、螺絲、齒輪等高度校準機械物理結構，因此也使用不同製程，像是表面微機械加工技術(Surface micromachining)、大量微機械加工(bulk micro-machining)、深反應離子式蝕刻(Deep Reactive Ion Etching；DRIE)、成型(molding)等技術步驟。
為符合CMOS IC製程需求，最新MEMS設計需要元件資料庫、設計工具、流程模擬工具、生產工具等技術。此外，MEMS也需要結構化的設計製程，將電路圖(schematics)、處理流程、布局(layout)、3D立體有限元素分析(FEA)、邊界元素法分析(BEA)、封裝分析之間的資訊交換處理妥當，方便MEMS設計師與製程、設計、電子、封裝、整合、軟體工程師交換資訊。
MEMS裝置也得採用與傳統IC一樣的設計規範驗證(Design Rule Checking；DRC)技術進行驗證，不過，MEMS設計也會包含曲線幾何學、貝氏曲線(Bezier Curve)等不同角度的布局，需採用物理驗證技術，像是等式為基礎的DRC。
而MEMS設計也可利用電路布局驗證(Layout Versus Schematic；LVS)工具，開發出整個設計的裝置與連線模型，即可進行寄生電路抽取(Parasitic Extraction；PEX)與電路模擬等作業。
此外，傳統PEX工具依據規則模式(rule-based)或表格模式(table-based)運行，且依照IC設計連結的物理布局而開發，無法回應MEMS複雜的幾何需求。MEMS電路需要場解算器(field-solver)技術的精確度，結合現代PEX工具的規模與效能，才能達到MEMS電路需求與送交製造時程。
MEMS也需要一系列測試，包括機械衝擊測試、變頻振動測試(Variable Frequency Vibration Testing) 、溫度循環(temperature cycling)等物理測試，以及高低溫操作、穩定性等標準測試。
晶圓廠得提供標準化MEMS製程，並與MEMS元件供應商合作，以達產品上市時間(time to market)、大量生產等需求。設計師也需要晶圓廠提供設計工具套件、MEMS IP資料庫、參考流等資訊，測試工程師則需針對不同MEMS做客製化測試。
簡言之，MEMS市場需要整個軟、硬體市場聯手打造新式生態系統，以回應消費者市場低成本、高產量的產品需求。
資料來源:DIGITIMES中文網
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