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科技发展研究

第17期

（总第247期）

上海科技发展研究中心2010年9月25日

编者按：微机电系统(MEMS)是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的新兴学科，被认为
是继微电子之后又一个对国民经济和军事具有重大影响的技术领域。近年来，许多发达国家和地
区十分关注MEMS技术的发展，并将其作为高新技术产业发展的制高点。本期简报基于上海科技
情报所相关研究成果1，介绍MEMS产业国内外发展态势，并对上海发展MEMS提出了相关建议。
供参考。

关于微机电系统（MEMS）发展的研究

诺贝尔物理奖得主理查德•费曼（RichardFeynman）1959年发文指出，
在微尺度上操控物体的研究还是一片空白，并预言该领域“将会有大量新
技术和新应用出现”。此后许多科学家致力于微米技术和纳米技术的研究，
并由此产生了微机电系统技术。通过微型化、集成化来探索新原理、新功
能的元件和系统，微机电系统无疑开辟了一个崭新的领域，将对工农业、
信息、环境、生物工程、医疗、空间技术、国防和科技产生重大影响。经

过20多年的发展，国内外对微机电系统技术研究及产业化开展了大量研

究和实践，取得了重要进展。

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上海市科技发展基金软科学研究项目《高技术产业国内外发展态势研究》（项目编号：09692108000）

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一、概念和特点

微机电系统（MicroElectro-MechanicalSystems，简称MEMS）又称
为微机械（MicroMachine）或微系统（MicroSystem），是指以集成电路
等工艺批量制造的，具有毫米级尺寸和微米级分辨力的微细集成设备或
系统。微机电系统主要由微型传感器、执行器和处理电路三部分构成。它
可以采集外部的运动、光、声、热、磁等自然界信号，由微传感器转换成
电信号，经过微处理单元处理后，由微执行器执行动作，与外部环境进行

“互动”。微机电技术属于交叉技术领域，其与不同的领域技术结合，可以
制造出各种类型的器件，如压力传感器、加速器、陀螺仪、生物传感器、

微开关等等。MEMS的出现开辟了全新的技术领域并推动了其它领域技
术、产业的快速发展。

MEMS是目前科技界公认最具发展潜力的研究领域之一。与传统机
电系统相比，微机电系统具有以下特点：

一是尺寸小，成本低。相对于传统的机电系统，MEMS器件尺寸非
常小，且具有功耗低、灵敏度高、可阵列化等优点。MEMS的发展将极
大的促进产品的微型化、集成化与便携化，成数量级的提高器件与系统的

功能密度、信息密度与互连密度，节能、节材效果明显。

二是应用广，带动大。MEMS在汽车电子、生物医药、消费电子、
航空航天、环境监控、能源、军事等领域有广泛的应用（见图1）。随着
任天堂Wii游戏机及苹果iPhone手机等产品的推出，MEMS在消费电子
领域应用迅速壮大。目前MEMS已经进入技术全面进步和产业快速起步
阶段，对各领域尤其是消费电子领域的发展起到了很好的推动作用。根据

TheInformationNetwork公司测算，2008年全球MEMS在消费电子领域
的市场规模已达到35亿美元，预计到2012年可增长至71亿美元。

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图1MEMS主要应用领域

三是集成化，跨学科。MEMS涉及电子、机械、材料、制造、信息
与自动控制、物理、化学和生物等多种学科，可以把不同功能、不同敏感
方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体，或形成微传感器阵
列、微执行器阵列，甚至把多种功能的器件集成在一起，形成复杂的微系
统；同时，微传感器、微执行器和微电子器件的集成可制造出可靠性、稳

定性很高的MEMS。

需要指出的是，MEMS技术是迈向纳米级系统的重要技术。发展
MEMS技术一方面可以推动原子/分子组装技术、精细加工技术的研发，
为纳米器件研发奠定技术基础；另一方面可以为微小型机电系统的应用培

育市场，积累经验，为今后纳米器件的推广奠定产业化基础。

二、国外发展现状

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许多发达国家和地区高度重视MEMS技术的发展。美国把MEMS作
为科技发展的三大重点领域之一，其技术创新领先全球。欧盟积极鼓励

MEMS技术研发，制定了多个支持计划促进MEMS技术进步和产业化进
程。日本近年来推出了若干国家级项目，结合生物、纳米技术等开展MEMS
新应用研究。澳大利亚、加拿大、新加坡、韩国、中国台湾地区均纷纷设

立大型科研项目计划，开展MEMS研发工作。国外MEMS的发展主要呈
现以下特点：

一是各类应用技术发展迅速，加工技术标准化逐步形成。当前，传感

MEMS技术方面，已具备生产毫米级各类传感器的能力；生物MEMS
技术方面，已研制出多种临床化验分析器、基因分析器及介入治疗器等；

光学MEMS技术（微光机电系统）方面，可