MEMS（微机电系统），是指以微型化、系统化的理论为指导，通过半导体制造等微纳加工手段，形成特征尺度为微纳米量级的系统装置。相对于先进的集成电路（IC）制造工艺（遵循摩尔定律），MEMS制造工艺不单纯追求线宽而注重功能特色化，即利用微纳结构或/和敏感材料实现多种传感和执行功能，工艺节点通常从500nm到110nm，衬底材料也不局限硅，还包括玻璃、聚合物、金属等。由MEMS技术构建的产品往往具有体积小、重量轻、功耗低、成本低等优点，已广泛应用于汽车、手机、工业、医疗、国防、航空航天等领域。

MEMS封装案例

MEMS器件的三维机械结构、产品设计和制造技术的多样性，决定了MEMS封装与传统IC封装存在诸多不同且更加复杂。从“消费类应用的低成本封装”到“汽车和航空行业的耐高温和抗恶劣气候的高可靠性封装”；从“裸露在大气环境下的开放式封装”到“需要抽真空的密闭式封装”——各种应用需求对MEMS封装提出了诸多挑战。同时，5G通信、自动驾驶、人工智能、物联网、增强现实（AR）/虚拟现实（VR）等也为MEMS产业带来新机遇，例如以滤波器为代表的射频MEMS迎来5G市场爆发；以微镜为代表的光学MEMS开拓汽车激光雷达商机；以气体传感器为代表的环境MEMS发掘人工智能物联网（AIoT）潜力。

智能手机射频前端模组采用系统级封装（SiP）

OQmented微镜采用独特的“气泡（Bubble）”MEMS晶圆级真空封装

MEMS封装除了包括IC封装的功能部分，即电源分配、信号分配和散热等，还需要考虑应力、气密性、隔离度、特殊的封装环境和引出等问题。例如，光学MEMS器件可能由于冲击、震动或热膨胀等原因产生的封装应力，造成光路对准发生偏移；MEMS陀螺仪的可动部件需要在真空环境中运动以减小摩擦，达到长期可靠工作的目标；红外探测器（微测辐射热计）应该采用真空封装技术，以减小其与周围空气之间的热导，同时还需要高透过率的红外窗口；MEMS麦克风可以根据各种应用需求采用不同开孔位置（例如顶部、底部、侧面）的封装，但同时也会影响器件的声学性能（例如信噪比）。

MEMS麦克风封装示意图

目前，MEMS产业正向多种传感器集成方向前进，形成“惯性、环境、光学”三大类组合传感器，具有三种典型的封装形式：密闭封装（Closed Package）、开放腔体（Open Cavity）、光学窗口（Open-eyed）。相比分立器件，组合传感器具有一些优势：（1）多种传感器可以共享ASIC芯片，共用封装外壳，能够降低产品成本；（2）如果两种传感器工艺相近，可以做成单芯片，能够极大减小传感器尺寸；（3）多种传感器数据经过滤波、融合，以及人工智能等算法处理，可以提高产品附加值，使得竞争对手难以模仿。

三大类组合传感器及封装形式