MEMS简介

    MEMS还可以简称为微机电系统，这是美国的叫法。目前世界上对于微机电系统，还没有一个统一的定义。在日本，它通常被称之为叫做“微机械”，即“Micro Machine”。在欧洲，通常称为“微系统”，即“Micro System”。而在中国，我们认同MEMS这个名称。因为MEMS比较完整、准确地刻画了微机电系统的主要特征。

    作为一个系统来讲，我们认为它应该包含着可运动的部件，或者可运动的流体，类似这样的微型器件构成了系统。它要有传感器；或者是制动器，也称作执行器，它可以做一些操作。另外，它可以和电路联系起来，构成一个小小的系统。有的系统还具有信号处理和控制功能，有的有接口电路，有的还可以进行通讯，有的还要带电源，所以这个所谓的系统，它和一个零件是有所差别的。

    简单地说，MEMS就是对系统级芯片的进一步集成。目前我们几乎可以在单个芯片上集成任何东西，像运动装置、光学系统、发音系统、化学分析、无线系统及计算系统等，有些MEMS可以发送、接收以及精确地控制光束，有的可以检测某些分子，有的还可以模仿人体部分感觉器官。因此如果将逻辑芯片比作大脑，那么MEMS就相当于人的眼睛、鼻子、耳朵或其它感觉器官。此外MEMS还具有电气、机械或电磁控制功能，若继续以人作比方，MEMS还可以作为人的手或手指移动各种物体。

    MEMS的优势在于可将传感器与处理电路利用CMOS工艺集成在一块IC上，同时具有较机械式传感器更高的响应速度和更小的封装尺寸。

    我们了解到MEMS它是强调系统集成、机电集成的。那么它是否可以跟光再集成？在MEMS上再加一个光信号（optical），就是optical MEMS，我们称之为微光机电系统（MOEMS），它是光电信号互相转换的一个系统。信息技术、光通信技术的发展，使微光机电系统（MOEMS）成为当前研究的热点。其应用将遍及光通信、光显示、数据存储、自适应光学及光学传感等多个方面。利用MEMS技术制作的新型光器件，插入损耗小，光路间相互串扰极低，对光的波长和偏振不敏感，并且通常采用硅为主要材料，从而器件的光学、机械、电气性能优良。它采用模块化设计，更加方便扩展应用。

    同时，微光机电系统(MOEMS)产品的复杂程度又提高了一级。芯片置放于密闭的封装内以防止敏感的光学器件受到外界光线影响，但是必须留出一条光通道。这一方法原理很简单，但是实施起来比较困难，需要在封装内设计一个导光的盖或天窗，虽然有多种材料可供选择，但是大多数天窗都采用陶瓷或金属以确保良好的密封性能。

    讲到这里，大家应该会想到DMD了，没错！德州仪器（TI）的Larry J. Hornbeck在1987年成功地应用MOEMS技术发明了数字微镜器件（DMD）。在光显示领域，数字微镜器件一直是复杂光电产品封装的最好例子，它也是当前最复杂、最尖端的商业化MOEMS产品，预示了未来的发展方向。
 

图1：0.55英寸SVGA分辨率的DMD

    图1是一块完整的DMD半导体芯片，它的镜面由一百三十万个精微反射镜面组成的长方形阵列，每个镜面对应于投影画面中的一个光学像素。接下来我们把这些镜面放大分析。