深入理解CMOS，CMOS和MEMS有何技術異同?

CMOS作為常用器件，自然是備受關注。往期文章中，小編曾同大家一起探討過CMOS和CCD、TTL之間的區(qū)別。為增進大家對CMOS的認識，本文將介紹CMOS和MEMS之間的技術異同。如果你想深入了解CMOS，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

微機電系統(tǒng)(MEMS, Micro-Electro-Mechanical System)，也叫做微電子機械系統(tǒng)、微系統(tǒng)、微機械等，指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置。

微機電系統(tǒng)其內部結構一般在微米甚至納米量級，是一個獨立的智能系統(tǒng)。

微機電系統(tǒng)是在微電子技術(半導體制造技術)基礎上發(fā)展起來的，融合了光刻、腐蝕、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密機械加工等技術制作的高科技電子機械器件。

微機電系統(tǒng)是集微傳感器、微執(zhí)行器、微機械結構、微電源微能源、信號處理和控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信等于一體的微型器件或系統(tǒng)。MEMS是一項革命性的新技術，廣泛應用于高新技術產業(yè)，是一項關系到國家的科技發(fā)展、經濟繁榮和國防安全的關鍵技術。

MEMS側重于超精密機械加工，涉及微電子、材料、力學、化學、機械學諸多學科領域。它的學科面涵蓋微尺度下的力、電、光、磁、聲、表面等物理、化學、機械學的各分支。

常見的產品包括MEMS加速度計、MEMS麥克風、微馬達、微泵、微振子、MEMS光學傳感器、MEMS壓力傳感器、MEMS陀螺儀、MEMS濕度傳感器、MEMS氣體傳感器等等以及它們的集成產品。

在某種程度上，MEMS可以看作CMOS集成電路的擴展。如果將CMOS比喻為人的大腦和神經網絡，那么MEMS就是大腦智慧的“手臂”，為這信息系統(tǒng)提供了獲取信號的微傳感器和執(zhí)行命令的微執(zhí)行器。

生產MEMS與CMOS集成芯片也還存在以下問題：1)與IC半導體芯片相比，MEMS器件需要用到更為復雜的材料與分層;2)構建MEMS結構所需要的專門工藝不容易集成到半導體工廠。

人們早期認為，將MEMS與CMOS模塊集成到單芯片上的任務非常困難。因為在制程上MEMS與CMOS存在很大差異：1)MEMS包含一些可動的機械構件，需要在一些如熱驅動、靜電驅動、磁驅動下執(zhí)行動作，不能采用CMOS傳統(tǒng)方法進行封裝。2)多功能MEMS應用與傳統(tǒng)的CMOS產業(yè)制造不同，如包含更多步驟、背面工藝、特殊金屬和非常奇特的材料以及晶圓鍵合等等。3)基底材料有所不同。在生物和醫(yī)療領域，很多地方都選用玻璃和塑料而非硅片作為MEMS基底，甚至出于降低成本原因使用塑料制作一次性醫(yī)療器械。4)設計思路不同。CMOS電路是從上往下設計，適合于復雜微系統(tǒng)設計，需要良好的預定義工藝模塊;而MEMS多數(shù)從下往上設計，需要建立特殊工藝文件。5)CMOS與MEMS產品與技術生命周期不相同。CMOS產品遵循“摩爾定律”，產品生命周期不到半年就會被淘汰;而結構設計合理的MEMS產品生命周期可延長到2年。因為這些差異，人們在早期并沒有努力將CMOS與MEMS結合起來。

在單芯片上集成MEMS與CMOS電路的嘗試是由分離器件向集成電路規(guī)?；D變的行業(yè)趨勢帶動的。早期器件采用將裸片堆疊的方式，將復雜功能分散于處理器與傳感器多塊芯片上，容易導致芯片尺寸大小、可制造性和一致性等方面的缺陷。因此，人們迫切希望將MEMS技術與CMOS工藝結合，利用CMOS標準化工藝，實現(xiàn)傳感器、執(zhí)行器、信號采集、數(shù)據(jù)處理、控制電路一體化混合集成在一塊三維硅片上，實現(xiàn)多種功能的智能化集成。

CMOS-MEMS集成單芯片是單一微觀器件制造領域的里程碑，與傳統(tǒng)多芯片MEMS模塊相比有以下優(yōu)勢：1)利用了CMOS工藝的標準化規(guī)模效應，大幅降低制造設備和材料成本。2)高度集成化、系列化的嵌入式MEMS芯片將大大縮短MEMS產品的開發(fā)周期與制造成本。3)采用CMOS設計和材料會使MEMS產品具有更優(yōu)異的性能和可靠性。出于對高靈活性、高性能的解決方案的追求與降低成本的壓力。許多著名的CMOS半導體公司，包括STM、Infineon、Motorola(Freesacle)、Fairchild、 Dalsa Semiconductor、Semefab、Elmos與Xfab等，都相繼投入MEMS產業(yè)，生產CMOS-MEMS集成芯片。

以上便是此次小編帶來的“CMOS”相關內容，通過本文，希望大家對CMOS和MEMS的技術異同具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關注我們網站哦，小編將于后期帶來更多精彩內容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!