微機電系統

概念定義

微機電系統（Micro-Electro-Mechanical System，縮寫 MEMS），亦稱微電子機械系統、微系統或微機械，係將微型機械結構、電子元件同控制功能整合起來嘅器件或系統。其整體尺寸可由幾毫米縮小至更細，而內部結構一般處於微米甚至納米量級。MEMS 唔單指某一種零件，亦可視為建基於微電子技術同半導體製造技術嘅製造平台，用作構建具感測、執行、處理、控制、接口或通訊能力嘅微型系統。

工作原理

MEMS 透過微型機械結構配合電子電路運作。微傳感器負責感知系統所需嘅物理或化學變化，訊號處理及控制電路就處理相關訊號；需要產生動作時，微執行器會按照控制結果驅動微機械結構。接口及通訊部分負責連接系統內外嘅功能單元，使感測、處理、控制同執行可以整合於同一微型器件或系統之內。

由於結構尺度細小，MEMS 涉及微尺度下嘅力、電、光、磁、聲及表面現象，亦同材料、力學、化學、機械學及微電子等領域相互交疊。其核心並非單純縮細傳統機械，而係利用微加工方式製作細微結構，再同電子集成器件結合。

技術構成

一套 MEMS 可由微傳感器、微執行器、微機械結構、微電源或微能源、訊號處理與控制電路、高性能電子集成器件、接口及通訊單元組成。實際器件會按功能選用當中部分組件，並透過整合形成獨立微型系統。

其製作技術包括光刻、腐蝕、薄膜、LIGA、矽微加工、非矽微加工及精密機械加工。呢類工藝源自或結合半導體製造與超精密機械加工，用於形成細微機械結構、功能材料層及相關電子部分。矽微加工以矽材料及相應製程建立微結構；非矽微加工就涵蓋其他材料同加工路線，令 MEMS 可以因應不同功能需要採用合適結構與材料。

應用場景

MEMS 廣泛用於高新技術產業，適合需要將感測、控制、機械結構及電子功能微型化整合嘅裝置。在慣性導航系統之中，MEMS 技術成熟令系統體積同成本大幅下降，使慣導相關功能可以採用更細小嘅器件及系統架構。

除咗作為單一微型器件，MEMS 亦可成為較大型電子或機電系統入面嘅功能單元。其整合方式將感測端、控制端、執行端、能源及通訊接口集中於有限空間，減少由多個分立部件組成系統時所需嘅體積。不同應用會按需要配置感測、執行、訊號處理或通訊功能，因此 MEMS 既係一類微型裝置，亦係支援多種微型器件開發嘅技術平台。