微電子機械系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanical-Systems, MEMS）是指大小在毫米量級以下，構(gòu)成單元尺寸在微米、納米量級的可控制的可運動的微型機電裝置，是集成微機構(gòu)、微傳感器、微執(zhí)行器以及信號處理控制等功能于一體的系統(tǒng)。
各國對微電子機械系統(tǒng)有不同的稱呼，在美國，用Micro-Electro-Mechanical-Systems（縮寫為MEMS）表示，譯為微電子機械系統(tǒng)或微機電系統(tǒng)。在歐洲，用Microsystem Technology（縮寫為MST）表示，譯為微機械技術。在日本，用Micromachine表示，譯為微機械。
百科名片
微電子系統(tǒng)是建立在微米/納米技術（micro/nanotechnology）基礎上的21世紀前沿技術，使之對微米/納米材料進行設計、加工、制造和控制的技術。它可將機械構(gòu)件、光學系統(tǒng)、驅(qū)動部件、電控系統(tǒng)、數(shù)字處理系統(tǒng)集成為一個整體單元的微型系統(tǒng)。
這種微電子學機械系統(tǒng)不但能夠采集、處理與發(fā)送信息或指令，還能夠按照所獲取的信息自主地或根據(jù)外部指令采取行動。它用微電子學和微加工技術（包括硅體微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片鍵合等技術）相結(jié)合的制造工藝，制造出各種性能優(yōu)異、價格低廉、微型化的傳感器、執(zhí)行器、驅(qū)動器和微系統(tǒng)。
微電子機械系統(tǒng)（MEMS）是近年來發(fā)展起來的一種新型多學科交叉的技術，該技術將對未來人類生活產(chǎn)生革命性的影響，它涉及機械、電子、化學、物理、光學、生物、材料等學科。
微電子學機械系統(tǒng)已經(jīng)被用于汽車氣囊的加速計。它們以較低的成本替換了可靠性低一些的設備，并且承諾能夠根據(jù)減速的感覺而且能夠根據(jù)所保護人的體積大小來充氣。基本上，一個微電子機械系統(tǒng)設備包含了一塊小硅片芯片上的微電路，一些機械設備像鏡像和傳感器被植入其中。潛在的，這種芯片能夠以低成本大量制造，成本效益好。
現(xiàn)在可以使用或者正在研究的微電子學機械系統(tǒng)是：
??能夠被包含在快信包裹中以用來連續(xù)追蹤和感覺到在途中處理的包裹的全球定位系統(tǒng)傳感器。
??植入機翼機構(gòu)中的傳感器，這樣機翼能夠感覺氣流并對其作出反應，改變機翼表面阻力；有效的創(chuàng)造出許多微小的副翼。
??光學開關設備，能夠以億分之二秒的開關速度在不同路徑開關光信號。
??傳感器驅(qū)動的制冷制熱系統(tǒng)，能極大地改善節(jié)能效果
??嵌入式傳感器的建筑支持，可以改變基于大氣壓力感應的材料的適應性
??Saffo區(qū)分了傳感受動器型微機（他稱為“MEMS”）和包含齒輪、鏡像、電子管和其它部分的微型設備（他稱為“微型機械”）。
發(fā)展歷程
有關微機械系統(tǒng)的歷史，最早可以追溯到1959年12月，美國物理學家諾貝爾獎獲得者R.P.理查德·費曼在美國加州理工學院舉行的美國物理協(xié)會年度會議上的科普演講中，首次提出了MEMS概念。
事實上，在Feynman演講之前科學家們已經(jīng)成功地研制出指甲蓋兒大小的電機，然而Feynman認為，這些研究成果在小型化的道路上還很原始、粗糙，尚處于技術初期階段。他的結(jié)論是，”在這以后還有更加令人震驚的微小世界“，他設想可以將24卷《不列顛百科全書》寫在針尖上，要做到這件事只需要將尺寸縮小到1/25000即可。歷史證明了理查德·費曼的卓遠見識，納米科技、MEMS及量子計算和分子自組裝等領域向人們展示了微小世界的巨大潛力。
1987年研制出的微型馬達的原理來自于該演講的思想，因此人們普遍認為MEMS研究的時間起點為1959年。
1962年，微小器件的先驅(qū)——第一個硅微壓力傳感器問世，它的特征是用硅膜、壓敏電阻和體硅腐蝕。它是MEMS微傳感器的起始點，同時也是MEMS體加工（bulk micromachining）的起始點。
1967年，美國西屋研究實驗室Nathanson等人報道了硅諧振柵晶體管。它的特征是用靜電激勵起柵振動，它是MEMS執(zhí)行器的起始點。
1968年，美國Mallory公司W(wǎng)allis等人報道了硅玻璃靜電鍵合技術，該技術成為后來微傳感器封裝的主要技術之一。
1978年，美國IBM的Bassous等人報道了硅微噴嘴。它是MEMS微結(jié)構(gòu)的起點。
1979~1985年，以集成傳感器為主要對象的MEMS領域第一次成為熱點。各種新型MEMS加工技術接連出現(xiàn)。
1987~1988年間，一系列關于微機械和微動力學的技術會議召開，MEMS一詞在這些會議中被廣泛采納并逐漸成為一個世界性的學術用語。目前MEMS研究開發(fā)主要集中在微傳感器、微執(zhí)行器和微系統(tǒng)三個方面。
特點
MEMS是受集成電路工藝的啟發(fā)發(fā)展起來的，它具有集成電路的系統(tǒng)的許多優(yōu)點，同時又集成了多種學科的尖端成果。MEMS具有以下特點：
(1)微型化：MEMS器件小、重量輕、耗能低、慣性小、諧振頻率高、響應時間短；
（2）以硅為主要材料，機械電氣性能優(yōu)良：硅材料的強度、硬度和楊氏模量與鐵相當，密度類似鋁，熱傳導率接近鉬[mù]和鎢；
（3）可批量生產(chǎn)：用硅微加工工藝在一片硅片上可以同時制造成百上千個微機械部件或完整的MEMS，批量生產(chǎn)可以大大降低生產(chǎn)成本；
（4）集成化：可以把不同功能、不同敏感方向的多個傳感器或執(zhí)行器集成于一體，形成微傳感器陣列或微執(zhí)行器陣列，甚至可以把多種器件集成在一起形成更為復雜的微系統(tǒng)。一般傳感器的輸出信號（電流或電壓）很弱，若將它連接到外部電路，寄生電容、電阻等的影響會徹底掩蓋有用的信號，因此采用靈敏元件外接處理電路的方法已不可能得到質(zhì)量很高的傳感器，只有把靈敏元件與處理電路集成在一個芯片上，才能具有最好的性能；同時，MEMS器件芯片制造與封裝需統(tǒng)一考慮，微傳感器、微執(zhí)行器和IC集成在一起可以制造出高可靠性和高穩(wěn)定性的MEMS；
(5)多學科交叉：MEMS的制造涉及電子、機械、材料、信息與自動控制、物理、化學、生物等多種學科，同時MEMS也為上述學科的進一步研究和發(fā)展提供了有力的工具。
參考資料 >