关注公众号，点击公众号主页右上角“ · · · ”，设置星标，实时关注汽车半导体最新资讯
内容汇总自《国内MEMS平台建设情况》系列内容，从MEMS行业的发展背景和产品分类，看我国半导体产业发展战略，为何将MEMS平台建设作为产业生态发展的重要举措。以期对读者在技术路线图设计、产业发展战略规划中的思路和策略形成，提供一定的参考价值。
文末附有50余条国内MEMS产线情况介绍，此前专家网已经分享过相关信息，部分产线信息较为敏感，后续暂不做更新。
随着科技的飞速发展，微机电系统（MEMS）作为一种集成了微型传感器、执行器以及微处理器等功能的系统，正逐渐在各个领域展现出其巨大的应用潜力。国内在MEMS平台建设方面，也呈现出蓬勃的发展态势。
MEMS平台建设背景
MEMS行业发展背景
MEMS微机电系统（Micro Electromechanical Systems）是利用半导体生产工艺构造的集微传感器、信号处理和控制电路、微执行器、通讯接口和电源等部件于一体的微米至毫米尺寸的微型器件或系统。
MEMS将电子系统与周围环境有机结合在一起，微传感器接收运动、光、热、声、磁等自然界信号，信号再被转换成电子系统能够识别、处理的电信号，部分MEMS器件可通过微执行器实现对外部介质的操作功能。
MEMS器件的基本特点
MEMS起源可追溯至20世纪50年代，硅的压阻效应被发现后，学者们开始了对硅传感器的研究。随着微电子学、微机械学以及其他基础自然科学学科的相互融合，诞生了以集成电路工艺为基础，结合体微加工等技术打造的新型芯片。
汽车电子、消费电子等终端应用市场的扩张，使得MEMS应用越来越广泛，产业规模日渐扩大，日趋成为集成电路行业的一个新分支。
随着20世纪90年代以来的MEMS技术快速发展期，基于MEMS技术的各种微传感器大发异彩，已经成为传感器技术领域的重要发展方向与发展趋势；进入新世纪，特别是近10年以来，微电子、MEMS、光电子技术的不断突破，人工智能、无线通讯等科技的兴起，智能微系统技术又成为了智能传感器的关键核心技术，推动传感器在社会生产生活中发挥越来越重要的作用。
MEMS主要产品分类
MEMS产品主要可分为MEMS传感器和MEMS执行器。
MEMS传感器是用于探测和检测物理、化学、生物等现象和信号的器件，而MEMS执行器是用于实现机械运动、力和扭矩等行为的器件。
MEMS传感器有多重分类方法，按工作原理可分为三类：物理型、化学型和生物型；
按信号检测方式分为：电容式、电阻式和隧道电流式；
按照MEMS技术领域分类分为：惯性、压力、声学、环境和光学等；
按应用场景主要分为：消费电子、汽车电子、工业与通信、医疗健康和国防与航空等。
MEMS执行器主要可分为光学MEMS、微流控、射频MEMS、微结构、微型扬声器和超声指纹识别等。
MEMS传感器是采用微电子和微机械技术工艺制造出的微型传感器。
与传统传感器需要多种机械配件相比，MEMS技术可以把配件全部集成在一块很小的MEMS芯片上。
MEMS传感器由MEMS芯片和ASIC芯片封装构成，其工作原理为：MEMS芯片把外界的物理、化学、生物等信号转换成电信号，ASIC芯片读取上述电信号并进行处理、输出，从而实现外部信息获取的功能。
具有轻重量、功耗低和批量生产的特点，满足了小体积、高性能的要求。
MEMS传感器种类繁多，常见的MEMS传感器有压力传感器、声学传感器、加速度传感器、陀螺仪、惯性传感器等等。
根据Yole数据预测，全球MEMS器件市场规模有望从2022年的145亿美元增长至2028年的200亿美元。
从细分器件结构来看，MEMS射频器件占比最大，2028年MEMS射频器件市场规模有望达到41.3亿美元，IMUs（惯性测量单元）约25.56亿美元，MEMS压力传感器有望达到24.9亿美元，加速度计有望达到17.54亿美元，MEMS麦克风有望达到14.36亿美元，其次是喷墨头、光学、微型测辐射热仪、陀螺仪、微流体等产品。
MEMS平台建设背景
近些年，我国一直在追赶先进制程的芯片加工技术，不管是从国家政策、资金投入还是人才上，都花费了很大功夫，目的是提升产业链，稳固产业链，避免被欧美“卡脖子”，影响我国经济和产业发展。
在此形势下，MEMS技术成为我国半导体行业的主要突破口之一。
MEMS将微电子与机械相结合，又对需要先进制程的芯片技术并不敏感，可以利用现有的产线生产MEMS产品。
随着MEMS技术的发展和市场需求的逐渐兴起，MEMS标准化的程度大大提高，平台化基础正在形成，越来越多MEMS产品的产业链垂直分工条件日趋成熟。
研发生产制造环节作为MEMS传感器产业链固定资产投入最重的一环，是智能传感产业链“卡脖子”的主要环节。
在半导体行业的多环节分工模式下，只有建设好了MEMS平台，才有可能构建“技术、人才、服务和资金”一体化的生态体系，开发自主核心技术和特色工艺，不断孵化创新性企业，吸引产业上下游聚集，形成产业链。
平台通过对智能微系统技术体系中产业相关性强的共性关键技术，如设计、制造、测试等，开展共性基础理论、关键核心技术、共性软硬件产品及其创新研发工作，推进智能微系统技术生态可持续发展。在工艺制作上，由于MEMS集成度高，稳定性及可靠性更好，其微米级的尺寸，使其产品体积小、重量轻、功耗低、成本低廉，具有量产的规模化成本优势，特别适合复杂场景下的微型传感器需求和民用批量生产的低价需求。
若单个MEMS传感器芯片面积为5mm×5mm，则8英寸（直径20厘米）硅片可切割出约1000个MEMS传感器芯片，分摊到每个芯片的成本则可大幅度降低，而且随着需求数量的增加，成本分摊会迅速下降，规模批量生产的成本优势将急剧凸显。
由此可见，建设MEMS平台成为引领传感器产业向中高端跃升，促进技术和人才资源集聚，构建完整的智能传感器产业生态的重要举措。
中科院微电子所MEMS平台
基本情况
2017年，中国科学院微电子研究所与江苏艾特曼电子科技有限公司合作，建设MEMS器件及系统中心（简称“MEMS平台”），旨在开发可满足多种MEMS器件加工的标准工艺平台技术。
MEMS平台隶属于中国科学院微电子研究所集成电路先导工艺研发中心，主要提供CMOS-MEMS兼容的微纳加工、检测与代工服务。
平台可提供监控制程中的各关键步骤设计的PCM测试结构和针对流程中各工序的统一设计规则，允许在同一套版图中分别设计多个不同种类MEMS器件，并在同一次流片中完成制造，方便客户采用MPW的方式开展低成本的新产品研制。
服务内容与模式
平台建设有先进的CMOS-MEMS工艺兼容的工业级8英寸线，提供技术咨询、技术转让、产品反向分析、（正向/反向）设计、MEMS关键工艺与成套制程开发、工艺监测测试、中试代工、器件封装与测试、失效分析和可靠性测试等全链条服务，并且在江苏物联网研究发展中心拥有一条完整的封装测试试验线。
表1 MEMS平台标准工艺模块服务
平台优势
中国科学院微电子研究所集成电路先导工艺研发中心是在国家02科技重大专项支持下建立、按照工业界研发需求设计和建设、采用产业技术研发模式进行管理、并由国际化研发团队运作的国家级研发中心。
研发中心致力于CMOS先导工艺及其它硅基集成电路相关技术研究，是我国集成电路先导工艺研究领域的中坚力量，已做出了多项代表国家集成电路工艺研究水平的成果。
研发中心现有150名研发人员。其核心团队来自世界著名的集成电路研发机构，拥有超过10年的研发和科研管理经验。其工程师团队均有5年以上的工业界研发或生产经验，另有在读博士、硕士研究生100余人。
在技术方面，平台采用了衬底片刻槽、结构片与衬底片键合、结构片背面减薄的工艺路线制造悬臂梁结构；采用硅通孔钨塞互连技术将MEMS与ASIC电路联通；采用气密性键合实现晶圆级封装。相对于高温生长的多晶硅悬臂梁和氧化硅牺牲层释放的工艺路线，该技术有悬臂梁中无残留应力、工艺均匀性好等优点。另外，先导中心实现了22纳米CMOS、高k栅介质/金属栅工程、16/14纳米技术节点的FinFETs、5纳米及以下纳米线和堆叠纳米片器件等关键技术的突破，研究水平迈入世界前列；提出了“专利指导下的研发战略”，在关键工艺模块上形成了较为系统的知识产权布局（专利2024项，含国际专利607项），部分关键专利被Intel、IBM、台积电、三星等国内外半导体领先企业广泛引用和部分应用。
其中，FinFET等关键技术位居国际先进行列，被国家知识产权局评为专利发明金奖。科研成果首次实现了向国内大型集成电路制造与装备企业的专利技术转移和转化。先后获得“国家技术发明二等奖”、“中科院杰出成就奖”等多项奖项。目前与中芯国际等企业紧密合作，开展了针对新一代7纳米FinFET先导产品工艺的研发，并组织国内优势科研单位开展了面向5纳米及以下技术节点的先导技术研究。
中芯绍兴MEMS生产项目
2018年3月，中芯国际与绍兴市政府、盛洋电器签署协议，共同出资58.8亿元，建设包括一条年出货51万片芯片的8英寸特色工艺集成电路制造生产线和一条年出货19.95亿颗模组的封装测试生产线，生产线主要集中在MEMS麦克风、加速度计、陀螺仪、压力、显微镜、超声波传感器、射频器件，定位于面向传感、传输、功率的应用，提供特色半导体芯片，到系统集成模块的代工服务，与中芯国际实现产业链上的差异化互补和协同发展。
中芯绍兴MEMS和功率器件芯片制造及封装测试生产基地位于绍兴市越城区皋埠镇，占地207.6亩，总建筑面积14.6万平方米。
2021年，中芯启动“二期晶圆制造项目”，拟使用募集资金投入66.60亿元，建成一条月产7万片的硅基8英寸晶圆加工生产线。
2023年6月，中芯集成及子公司中芯先锋与绍兴滨海新区芯瑞基金签订《中芯先锋集成电路制造（绍兴）有限公司之投资协议》，计划投资42亿元建设中芯绍兴三期12英寸特色工艺晶圆制造中试线项目，主要生产IGBT、SJ等功率芯片，HVIC（BCD）等功率驱动芯片。
国家智能传感器创新中心
国家智能传感器创新中心（以下简称“创新中心”）是在工信部的指导下于2018年6月正式挂牌成立，以上海芯物科技有限公司为运营实体，通过“公司+联盟”的创新模式自主运营。
创新中心通过构建产业生态圈，面向智能传感器设计、材料、制造、设备、封装、测试等产业链上的大中小型企业提供关键共性技术支撑平台；以应用为导向，通过建立传感器新材料、新工艺、新器件结构等的研发平台、工艺制造平台、测试平台、设计服务平台、工程服务平台，研发新一代传感器的材料、制造工艺、封装、器件集成等方面的核心技术，推进关键共性技术的产业化。
2021年6月，在上海智能传感器产业园内，由国家智能传感器创新中心建设的国内首条12英寸先进传感器中试线成功通线。该中试线以国产设备为主，具备晶圆键合、晶圆减薄、干湿法刻蚀、物理和化学气相沉积、原子层沉积、化学机械研磨、湿法清洗、自动化量测等先进传感器和晶圆级3D集成技术的核心工艺能力，可提供产品研发、小批量生产、技术培训、设备验证等服务，加速先进传感器产业链国产化，实现自主生产研发。
技术方案覆盖MEMS器件及先进传感器、光电技术、高性能模拟及射频芯片、高功率放大器、超低功耗SoC、生物以及微能源等领先技术方案，面向移动智能终端、汽车和物联网应用领域。
赛微电子MEMS国际代工线建设项目
以全球MEMS产线计算，赛微电子是全球及中国最大纯MEMS代工厂，2015年在深交所创业板上市，重点发展MEMS工艺开发与晶圆制造业务，2016年全资收购瑞典MEMS芯片制造商Silex Microsystems AB，提供压力、惯性、红外、微镜、光开关、硅麦克风等多种MEMS工艺开发及晶圆制造的服务。
2021年6月，北京赛微电子股份有限公司在北京经济技术开发区投资建设的“8英寸MEMS国际代工线建设项目”，目前产线一期建成生产，产能达到5000片/月，在2022年预计实现一期1万片/月的产能，并计划在2024/2025年尽快实现3万片/月的总产能。
2022年1月，赛微电子与合肥高新区管委会签署合作框架协议，赛微电子将与合肥高新区合作投资建设12英寸MEMS制造线项目，设计产能为2万片/月，总投资51亿元人民币，预计满产后可实现年收入约30亿元。
河南省智能传感器MEMS平台
2022年8月，郑州市、郑州高新区、豫信电科、郑州大学等单位研究共建智能传感器MEMS 8英寸中试平台，该平台位于中国郑州智能传感谷启动区，规划占地5.6万平方米，建筑面积6.6万平方米，由河南豫信智能传感器产业发展公司作为实施载体，主要提供工艺设计研发、小批量生产、设备验证、检测检验等服务，建设产能约为3000-5000片/月。
广州12英寸先进MEMS传感器项目
2022年11月，广州增芯科技有限公司拟建设12英寸先进MEMS传感器及特色工艺晶圆制造量产线新建项目，总投资达370亿元。
项目位于广州市增城经济技术开发区核心区永宁大道南侧，占地面积25万平方米，建筑面积18万平方米，建成后拟从事12英寸集成电路晶圆的加工生产，分两阶段进行投产，第一阶段预计年产24万片，第二阶段预计增产48万片至总产能72万片。
项目着力面向粤港澳大湾区应用市场，快速构建传感器产业生态圈，助力大湾区成为全球传感器产业中心的核心支撑和引领平台，打造中国集成电路第三极。
目前，定位于12英寸的MEMS代工吸引了10家MEMS设计骨干企业与增芯签订了合作协议，共同定制工艺设备、开发特色工艺技术，包括但不限于加速度传感器、惯性传感器、磁传感器、基因测试芯片、微流控芯片、硅基麦克风芯片等。
西人马上海项目
2022年11月，上海金山区与西人马联合测控（泉州）科技有限公司合作共建西人马—集成电路项目，拟投资36.5亿元，计划建设年产60万片8英寸芯片生产线和6英寸兼容4英寸第三代化合物半导体外延及芯片生产线，规划总体建筑面积10万平方米，预计需要6.7万平方米用地面积（约100亩）的工业用地。
项目以设计、制造、封装及测试MEMS芯片为基础，用于高端消费电子设备的防水硅麦克风等，消费电子单品类的年需求量均在千万甚至上亿的数量，单消费电子领域需求量合计超过十亿颗。
华润微电子
华润微电子是2002年华润集团收购华晶集团改组而成，总部位于无锡，拥有3条6英寸线，月产能23万片；2条8英寸线，月产能14万片；2条12英寸线，1条生产通线，月规划产能3万片，1条启动建设，月规划产能4万片。
其中MEMS产线是国内规模最大的与CMOS生产线兼容的MEMS传感器量产生产线，具有国内领先水平的MEMS表面和体硅加工技术，用于制造压力、硅麦克风、光电、温湿度等MEMS传感器；8英寸MEMS产能达到3000片/月，光电及MEMS麦克风工艺平台从6英寸升级到8英寸，实现批量生产。
海康微影
海康微影传感成立于2016年9月，以红外热成像技术为核心，立足于MEMS技术，面向全球提供物联网芯片、机芯、模组、红外热像仪产品及解决方案，公司产品及方案广泛应用于安防监控、工业测温、医疗检疫、灾难预防、消费电子、辅助驾驶等多个领域。
团队主要研究方向覆盖ROIC电路设计、MEMS像元结构、MEMS工艺、真空封装技术，整机产品设计。探测器产线目前公司在桐庐新建传感器厂区占地85亩，建成一条洁净面积达到12000㎡、净化级别高达10级的8英寸MEMS生产线，具备年产晶圆3万片，各类视觉传感器千万颗以上的量产能力。海康微影在原有的17um核心器件产品平台基础上，研发并完成了12um产品平台的搭建，满足多样化需求。
持续迭代泛安防产品、测温产品、商用视觉产品三大品类，不断巩固技术端产品优势。热成像业务成为创新业务增长重要推动力。2022年，热成像业务实现营收27.9亿元，同比增长26.2%。
西北工业大学宁波研究院
西北工业大学宁波研究院智能传感芯片技术研究中心依托西北工业大学极端环境智能微系统国家重点实验室（培育）宁波基地、空天微纳系统教育部重点实验室宁波基地等优势平台，孵化宁波启朴芯微系统技术有限公司，建有国际先进、国内一流的8英寸MEMS核心工艺加工服务平台（部分设备兼容6英寸/4英寸/2英寸），其中包括世界顶级深硅刻蚀机、光刻机、键合机、全自动涂胶显影机、ALD薄膜沉积设备、蒸镀设备（金/银/铝等金属、SiO2/Al2O3等介质）、激光隐切设备（硅/玻璃/SOI）、CMP等专业MEMS工艺设备，提供MEMS芯片结构设计、镀膜、光刻、刻蚀、划片、打线、封测、应用开发等全方位技术服务，年设计产能达到5000片8英寸晶圆。
同时，中心也在积极推进光学MEMS（微镜芯片、光谱滤波芯片、偏振滤波芯片、平面透镜芯片等）和流动测控MEMS等技术成熟度较高的科研成果转化与产业化。
国内重点MEMS项目总体特征
MEMS和传感器呈现多项功能高度集成化和组合化的趋势
由于设计空间、成本和功耗预算日益紧缩，MEMS传感器需要在同一衬底上集成多种敏感元器件，以检测多个参量。
这意味着在单一芯片上，能够集成多种功能，如MEMS麦克风、加速度计、陀螺仪等。
这种技术的进步对于便携式和可穿戴设备尤为重要，因为它们对尺寸和电池寿命的要求极为严格。
传感器智能化及边缘计算
随着传感器功能的集成化，处理的数据量增加，因此需要更智能的方式来处理和分析这些数据。
边缘计算使得数据可以在数据生成的地点（即边缘）进行处理，而不是被传送到云端或远程数据中心。
这样不仅减少了对中央处理能力的依赖，还能降低延迟，提高数据处理的效率和速度。
对于MEMS传感器而言，这意味着它们可以更智能地运作，实现更快的决策和响应，特别是在需要实时或近实时反应的应用中尤为重要。
软件正成为MEMS传感器的重要组成部分，随着多种传感器进一步集成，越来越多的数据需要处理，而软件成为融合多种数据的必要工具。
传感器低功耗及自供能需求日趋增加
随着物联网等应用对传感需求的快速增长，传感器使用数量急剧增加，能耗也将随之翻倍。
低功耗技术通过优化传感器和相关电路的设计，减少能量消耗，延长电池寿命。
自供能技术则探索利用环境能量（如光能、热能、振动能等）为传感器供电，实现自我维持运作，减少或消除外部能源依赖。
这些技术的发展对于部署在难以定期更换电池或无法直接接入电网的传感器网络尤为重要。
MEMS向NEMS（纳机电系统）演进
随着终端设备小型化、种类多样化发展，智能传感器逐步向更小尺寸演进，并促进了微电子加工技术特别是纳米加工技术的快速迭代。
NEMS利用纳米级别的加工技术，可以实现比MEMS更高的精度和灵敏度，为各种高精密应用，如高灵敏度传感器、高频通信设备和先进的医疗设备开辟了新的可能性。
更大的晶圆尺寸
相比于目前业界普遍应用的6英寸、8英寸晶圆制造工艺，更大的晶圆尺寸能够很大程度上降低成本、提高产量，并且晶圆尺寸的扩大与芯片特征尺寸的缩小是相辅相成的，更大的晶圆可以容纳更大面积的集成电路设计，有利于制造更复杂的芯片。
目前，上海、合肥、广州等地均已开始启用12英寸晶圆工艺线制造MEMS产品。
国内重要产线一览
来源：New Material+New Power
往期回顾
【免责声明】文章为作者独立观点，不代表汽车半导体立场。如因作品内容、版权等存在问题，请于本文刊发30日内联系汽车半导体进行删除或洽谈版权使用事宜。
