利用这种“先CMOS后MEMS”的技术，所有器件需要的CMOS电路都被预先加工，然后在加工好CMOS电路的晶圆上加工MEMS器件。而传统的工艺是将CMOS电路与MEMS器件分别做在两块晶圆上，然后将二者键合到一起或者在同一封装内用导线将CMOS芯片和MEMS芯片连接起来。IMEC称与传统技术相比，由“先CMOS后MEMS”技术制作的器件具有更好的性能，

例如其具有更高的信噪比，更小的寄生电容、功耗和封装尺寸。

MEMS器件性能的调试和优化可以通过改变MEMS器件结构层的厚度（从300纳米到4微米）来实现。既可以制作很薄的器件如微镜，也可以制作微陀螺仪中很厚的机械结构，当然了也可以制作其他类型的执行器。IMEC称该硅-锗MEMS工艺能够用于硅麦克风、扬声器、传感器、基于探针的存储器和微型发电机的制作。

IMEC称其全套代工服务将使欧洲研究人员能够在一家工厂中将其概念设计变成封装好的器件。为了简化设计人员的任务，现在IMEC的CMORE工具箱已包含预先设计好的供一般器件设计使用的硅-锗模块、硅通孔（利

用它设计人员可以将多块芯片堆栈起来形成三维芯片应用）、必要的封装步骤（以免MEMS结构收到污染）。

IMEC的CMORE服务能够在自家完成小批量器件的制作和测试。对于大批量器件的加工和测试，IMEC将会交由其合作伙伴TSMC来完成。

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为了解决活组织检测存在的问题，Dresden的Fraunhofer 光微系统研究院正在研发一种利用内窥镜在体内进行实时诊断的MEMS设备。上述设备能够保证肿瘤细胞最小程度的扩散性，而且能够进行实时诊断，将成为传统活组织检测技术的替代品。

该研究院传感器与执行器商业部经理Michael Scholles博士介绍，这是人们首次将微小的成像仪集成在内窥镜里，构成了他们所称的微型内窥镜。基于MEMS的图像传感器能够放大小至细胞的目标物，而不需要大的透镜。传统内窥镜是利用CCD或者CMOS图像传感器来给宏观物体成像的，而这些光学器件对于微型内窥镜来说都过于庞大。

该激光传感系统包含一个安装在内窥镜端部的8mm显微镜头。其能够分辨并且放大尺寸在10到20微米之间的物体，并且分辨率为10微米。关于该系统的构成，Scholles博士说他们使用了该研究院自主设计和制造的扫描微镜。这种扫描微镜技术已很成熟，而他们只是为该扫描微镜找到了一个新的应用。他们制作微内窥镜的难点在于将所有必须的元件集成到一个小小的内窥镜头上，如MEMS扫描微镜及其驱动器、固定的光学器件和玻璃光学纤维束。

操纵台上光源发出的激光通过光学纤维传送到内窥镜端部的扫描微镜，进而被反射到待检查的组织区将其照亮，该处组织的图像被外部图像传感器收集。一个探测器能够精确测定扫描微镜的位置，从而确定此时组织的哪个区域被成像。结合位置传感器和图像传感器的信号，技术人员就能重建出组织的二维图像，供诊断人员使用。

Fraunhofer 光微系统研究院正在攻克微内窥镜的装配技术，以便将来能够大批量生产这种内窥镜探头。Scholles博士预计，这种微内窥镜技术将会在生物医疗领域、内窥技术领域（如建筑物、涡轮与引擎中孔隙的探测）取得应用。

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今天，人们正在制造尺寸仅为几十到几百微米的片上电池。这预示着自维持传感器和能够储存内部能量的芯片的出现。不幸的是，当今这些电池需要外部超级电容器来延长其寿命、增大其工作温度范围。

Drexel大学Yury Gogotsi教授及其团队宣布他们发明了制作超级电容器的技术。他们期望将来的一天，该超级电容器和需要供能的电路一起被集成到芯片上。他们制作超级电容器的关键就是利用碳化钛基底上的单片碳薄膜。

传统电解电容器需要两块电极，并在中间填满存储能量用的电解质。而传统超级电容器不需要这样的电极和电解质，而是将两块极板隔开几纳米固定在一起，其性能超过前者千倍。因为在给定电容器体积的情况下，传统超级电容器具有大得多的表面积，因而具有比传统电解电容器大得多的电容。

传统超级电容器利用其极板表面对离子的可逆吸附作用，而不是依靠极板间电解质存储化学能。这样，传统超级电容器不仅具有更大的电容量，而且充放电的速度更快、工作效率更高、工作温度范围更大。

Drexel大学的研究人员在传统超级电容器的基础上加以改进，从碳化钛基底上刻蚀出碳电极。这种碳电极上是一种极其多孔的结构，其表面积比传统超级电容器极板的表面积大得多。其结果就是这种碳电极上电活性薄层能够储存一般超级电容两倍的电量。

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Freescale Semiconductor 全球汽车市场营销总监Steven Nelson介绍，得益于汽车安全功效的建设，近年汽车事故中的人员死亡率正显著下降。既然汽车主动系统正被采用，那么人们该赋予汽车多少自主权呢？据佛罗里达州奥兰多Freescale事件小组成员介绍，尽管此前牵引力控制系统在补偿司机刹车误操作领域获得了成功，但大部分司机都想要自己保留汽车的控制权。

因此完全自主导航系统近期都不会出现。原因有二：司机想自己控制汽车、出事故后汽车无法将控制权交还给司机。近期的解决思路是设法保证能够导致自动系统授权自主失效的常见失效模式的零出现。这可以通过在未来安全系统中配合使用被动感应和主动执行响应技术来实现，从而避免事故。

目前使用的汽车安全系统利用MEMS传感器来探测碰撞的发生，并启动安全气囊。下一代汽车安全系统必须超过目前使用的汽车安全系统。例如，在下一代汽车安全系统中可以利用雷达来预测可能会发生的碰撞，并在碰撞发生前采取有效措施来避免或者减缓碰撞。

Freescale正在开发与军用汽车安全系统有所差别的、平民百姓能够购买得起的汽车安全系统。一种可能性是在该汽车安全系统中引入红外探测系统。与军用相控阵雷达相比，红外探测系统成本更高，但能在更加恶劣的天气工作。当然了，这种配合使用被动感应传感器和主动执行器的自动系统需要更强大的计算机系统作为支撑。http://www.eetimes.com/

借助该公司的声膜微颗粒平台，实验技术人员只需几个基本的步骤就可以完成一次实验测试，也可以同时进行多个测试实验。Bioscale公司正将该技术在生物检测和生物工程领域进行市场化，因为这两个领域都需要一种能够很好分析地分析复杂样品的工具。

该技术一个关键的元件是集成有8个传感器的MEMS芯片。该MEMS芯片就是在一次性墨盒里集成一个能够吸附生物分子的表面做成的。做测试实验时，将表面包裹有抗体的磁珠通入样品中，然后使该混合物流过传感器。外加的磁场将磁珠吸到传感器表面，从而使传感器

表面和磁珠表面发生特异性吸附而结合在一起。该技术使用8个传感器和8条微流体通道，因而能够应对生命科学研究中常见的含有96个储液池（8行12列）的微孔板。

MEMS芯片上的8个传感器是一样的，因此可以同时分析通过微孔板加入的8个样品。一次处理一行，依次处理12列，就可以将微孔板96个储液池中的样品分析完。传感器生物吸附表面的化学成分支持在同一实验中分析一种或多种待分析物。在两次通入样品之间，传感器上次吸附的磁珠会被释放掉，因此传感器可以反复利用。但是芯片重复使用的次数有限，之后芯片墨盒就会被丢弃。

在设备工作的过程中，包括磁珠在内的检测试剂会与微孔板中的待检测物结合，并不断扩增。在这个步骤中，被靶抗体和标记抗体包裹的磁珠将与样品中我们感兴趣的待测物结合。接着样品被输运到覆有反标记层的MEMS生物传感器中。每个MEMS生物传感器都可视为谐振频率为20MHz的压电驱动的振动薄膜。并且每个MEMS生物传感器都含有一个磁场，用来捕获表面吸附有感兴趣待测物的磁珠。然后关闭磁场，在流体的流动作用下，载有感兴趣待测物的磁珠与传感器表面发生生物特异性结合而继续留在传感器表面，而其他的磁珠会被流体带走。

在上述过程中，MEMS薄膜的振动频率会发生变化，并由接口电路和软件检测到。软件包括一个为每种基于频率偏移技术检测的样品确定相应的信号值。如同其他生物检测方法一样，微孔板中半酣包含校正器和系列标准，以将测得的信号水平换算成样品中待测物的含量。

这种分析设备的灵敏度和可重复性给研究人员提供了快速灵敏的检测结果、超灵敏检测结果或者二者兼备。BioScale公司用该设备演示了对皮克水平的待测物进行标准测定，只花了20分钟就得到了类ELISA测试结果。而用传统的ELISA方法进行这样的实验，至少要一个小时才能得到结果。该蛋白质分析系统在灵敏度和可重复性上有了显著的提高，并且能测量以前无法测量的低浓度待测物。

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人们普遍认为，基于热电效应的能量收集技术的效率是极低的，以至于无法在几摄氏度温差下工作。在相对较大的便携设备中集成能量收集装置的做法越发流行，而且这种做法也可能成为解决无线传感网络（WSN）节点供能问题的一种有效的途径。总而言之，无线传感网络WSN等实施通常需要持续工作20年，而可充电电池和一些能量收集技术很少能够持续供能10年，而且其可靠性更差。

令人兴奋的是，一些关于能量收集技术的传统观念正在被打破。

热电技术仅需几摄氏度温差就能工作

如今基于热电技术的能量收集方式时常被称能在几摄氏度温差下有效地工作，这并不是因为热电技术效率得到了很大的提高，而是新开发的芯片功耗极低。如在最近的IDTechEx会议上，Schneider Electric宣布了一种利用Zigbee技术和热电发电机制作的无线温度传感器。这种无线温度传感器的能量收集、电压转换都涉及一个薄膜热电发电机。这种发电机能够利用其薄膜上3摄氏度的温差产生126uW微瓦的功率（210mV毫伏电压），而且标准的电压转换电路的效率高达70%（100uW,2.4V）。在星形网络结构中，无线温度传感器通过Zigbee能在5秒钟内完成温度测量和数据传输。

小能量输入的管理

最近多种新型超低功耗芯片陆续问世。令人兴奋的是，在能量收集技术的效率不断提高的同时，芯片功耗也在不断降低。

Georgia Institute of Technology研究人员最新的研究成果能够使依靠病人心脏跳动来供能的医疗设备成为现实。GeorgiaTech的王中林教授及其团队的研究是在柔性聚合物基底上沉积一层氧化锌纳米线，再用聚合物套管将其保护起来，以避免纳米线与人体液体环境产生相互作用。然后将上述制备的器件（尺寸为2mmX5mm）固定在试验小白鼠的隔膜上。当小白鼠呼吸时，隔膜的扩展动作会迫使纳米线延伸，如此该设备能产生4pA的电流和2mV的电压。如果被固定在小白鼠的心脏上，该设备就能够产生30pA的电流、3mV的电压。虽然该设备产生的电流很小，但该技术很有可能会驱动使用新型超低功耗芯片的纳米尺寸的设备，如低血糖早期预警系统、血压监测仪和靠人体心脏供能的葡萄糖检测器。该团队的目标是进一步提高该设备的输出能量，以能在上述医疗设备上取得实际应用。

与此同时，英国 Southampton大学的研究人员论证了用植在人体心脏上的简易电动力学式能量收集装置给植入人体的去颤器和起搏器供能的可行性。

集成

Cymbet公司于2010年6月宣布它已推出EnerChip系列能量处理器。这是一种用在集成有能量收集装置的超低功耗系统的普适性能量收集管理单元。EnerChip EP CBC915是第一款用于各种能量收集装置（包括光电型、热电型、压电型和电动力型能量收集装置）的设备。

能量收集的新方式

人们已经知道多种可行的能量收集方式，如通过服装上的纤维收集能量、利用塑料薄膜的压电效应收集能量。但是这些方式最近才显得更加实际、更具可操作性。这种变化部分是因为新型电子器件能够利用更低的能量。例如，电活性聚合物（EAPs）具有很好的柔韧性、多功能多用途、成本低廉，其将来有可能会成为一些能量收集应用的替代技术。

欧洲联盟项目Dephotex目前正在开展基于新型纤维纺织品的光伏研究。另一方面，所谓的同步开关电感能量捕获技术（SSHI）也很有前景。泰国Prince of Songkla 大学材料物理实验室的助理教授Nantakan Muensit正将SSHI技术用于压电、焦热电能量捕获技术。

但是硅技术的发展正向其他领域渗透。纳电子的创举将会渗透到半导体行业其他的领域。生物技术的应用越来越广泛，卫生保健的成本在不断地增长，我们应该研发出支持老人独立生活的技术。

将来把无线传感器节点沿着人体排布，形成人体区域网络，就可以实现对人体的远程监控。这种人体区域网络系统包含传感器、执行器和处理器，但没有电池，系统能够自动地运行。传感器需要采用柔性封装，IMEC正在研发这种系统的雏形。电池将会被其他的技术取代，如压电发电机。

Luc Van Den Hove说，半导体工业目前加工的产品特征尺寸和我们在生物领域遇到的特征尺寸相近，这就给我们开创了很多的可能性，比如研发可以被生物功能化修饰的纳米颗粒。这种纳米颗粒能用于定向输运药物和肿瘤局部燃烧。

生物传感器于微流体的结合将使我们离片上实验室更靠近一步。很多生物传感器将采用新技术制造，因此可以作为一次性物品使用。从长远的角度来看，人们将来会研发一种可以植入人体内部的智能药丸，来不间断地监测人体各项机能。这种技术并不是十分地遥远。Van Den Hove 告诉TechEye，很多提到的MEMS在卫生保健领域的应用将会在未来1到3年内实现，智能药丸将在未来10年内实现。

Van Den Hove表示，脑疾病将极大地增加卫生保健的成本，而慢性病更是一个挑战，因此深入了解大脑将显得十分重要。IMEC正在开发一种可以在上面生长大脑皮质神经元的平台。

可伸缩的封装和柔性电子器件将是最基本的要求。对于单个研发机构或者公司来说，研发上面提到的那些技术几乎是不可能的，唯一的途径是通过全球合作，将半导体生产商、设备提供商、材料提供商、大学和政府等联合起来。半导体产业关于产品周期和技术改进的观念将会渗透到卫生保健领域。

已经有大量的产品采用了MEMS技术，但这只是开端。在今年10月份之前，病人将会戴着配置有MEMS产品的隐形眼镜来检测青光眼。在今年的后期，配置MEMS将会是智能手机的一个常规特征，从而使用户能够方便地操作显示器，通过指尖触碰或者翻转手腕就能关闭或打开手持设备。

Forward Concepts的分析师Will Strauss介绍：“MEMS产品的发货量和销售量在过去的两年迅猛增长，今年对于MEMS来说又是一个好年头”。MEMS还只占整个芯片工业很小的一部分，但是却超越了其它所有的芯片。市场追踪机构iSuppli预言MEMS的销售额将会由2009年的55亿美金增长到2014年的100亿美金。

Gartner调查公司介绍，MEMS行业年平均复合增长率超过12%，除了MEMS外其他的芯片行业的年平均复合增长率都是个位数（低于10%）。MEMS也是竞争最激烈的技术领域之一，有250多家公司致力于MEMS技术的开发。市场调查公司Yole Developpement介绍说有些科技巨头也参与到了MEMS研发，其中Texas Instruments公司排名第一，Hewlett-Packard公司排名第二，Swiss-based STMicroelectronics公司排名第四。参与MEMS的还有活力很足的小公司，如德国Robert Bosch 公司附属的Sensortec（排名第三）和加州桑尼维尔的InvenSence 公司。

InvenSense公司开发了一种被称为运动处理单元（MPU）的MEMS产品，并被Nintendo公司应用于Will游戏机的附加装置中。这种Will MotionPlus 可以使游戏操作者获得更多的自由度和更大范围的动作。

InvenSense，STMicro 和其他的公司竞相将运动传感技术引用到智能手机上。InvenSense公司的创始人兼CEO Steve Nasiri介绍说他公司的产品MPU-3000很有可能是第一款应用于智能手机的单片MEMS芯片。

至少有25万人已经开始使用Medtronic公司提供的植入物来缓解慢性痛，但是到目前为止，这些使用中的植入物都需要依靠一个遥控设备来调节其传递给神经的电刺激强度。当病人改变了姿态，比如由躺着变成站着，脊髓与植入电极间的距离就会发生变化，因此植入物提供的电刺激强度就需要随着病人的姿态而改变。Medtronic公司在RestoreSensor 神经刺激器中安装了一个加速度计来实时监测人体姿态的变化，在需要的时候将会产生触发信号，以调整电刺激强度。

尽管基于MEMS技术的陀螺仪将会逐渐取代加速度计在消费类产品中市场份额。但是对于医疗植入物来说，微陀螺仪体积太大、功耗太高，精度太高（不是必须的），RestorSensor神经刺激器只需要获得人体姿态的粗略信息，而不需要很高的精度。

Medtronic公司的新型植入物还能够记录和保存病人姿态、动作改变的频率，以供医疗机构分析。

Medtronic公司的工程师们正致力于电子行业广泛领域的研发工作，包括机械、化学传感器，能源和发电等。微型发电设备还处于实验室研究阶段，距商业化应用于植入物还有更远的距离。

Medtronic公司的新型植入设备只是医疗植入物朝着更具自动化方向发展趋势中的一个例子。这种更具自动化特性的医疗植入物将作为一个闭环系统运行，其能够感知、处理信息，不需人为干预就能调节治疗。这种医疗植入物的尺寸和起搏器差不多，它通过柔软的细线将电脉冲传递到硬膜外腔，以阻止疼痛信号到达大脑。

医疗植入物最基本的应用是用于心脏治疗，现在植入物迅速分支，开始有了其他广泛的应用。神经刺激器被认为是发展最快的植入物应用之一，可以用于暴饮暴食、抑郁症和慢性痛等。脊髓刺激器在治疗躯干或四肢顽固性、慢性疼痛方面得到了美国食品和药物管理局的肯定和支持。

Future Horizons 的首席执行官Malcolm Penn表示，2010年半导体行业实现不超过22%的增长是完全可能的，这将使半导体市场差一点就达到3000亿美金。同时，Penn警告说半导体公司不愿再投入资金生产，也不愿雇佣员工，这就让半导体行业处于空运行的状态。因此，半导体行业的结构处于非常脆弱的水平，难以实现增长。半导体公司的生产能力受到晶圆短缺的限制，市场交货时间被延长。有些晶圆厂需要征收额外的费用才能挤入生产队伍前列。

半导体公司对芯片市场摇摆不定的态度已经明显向悲观情绪倾斜，这种现象部分是由21世纪初半导体行业的萎缩引起的。预言家们宣扬的半导体市场的光辉时代已离我们远去的论调是错误的。

晶圆厂的生产线基本都转让出售了，半导体市场交货时间的延长和产品价格的升高将日益常见。没有或者只有少量半导体生产线的公司将需要适应这个晶圆供给紧张、供货价格升高的世界市场。当半导体公司意识到他们再也不能控制交货时间和供货价格时，它们的商业交易将依靠代工伙伴的怜悯。