微
纳机电系统发展特点及前景
1.引言
微机电系统
(MEMS)和纳机电系统(NEMS)是微米/纳米技术的重要组成部分，逐渐形成
一个新的技术领域。
MEMS 已经在产业化道路上发展，NEMS 还处于基础研究阶段。本文分
析了
的发展特点，简要地介绍了典型的
MEMS 和 NEMS 器件和系统后，讨
论了
MEMS 和 NEMS 发展中的几个问题和 MEMS 和 NEMS 的发展前景。
从微小化和集成化的角度，
MEMS(或称微系统)指可批量制作的、集微型机构、微型传
感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通讯和电源等于一体的微型器件或系
统。而
NEMS(或称纳系统)是 90 年代末提出来的一个新概念，是继 MEMS 后在系统特征尺
寸和效应上具有纳米技术特点的一类超小型机电一体的系统，一般指特征尺寸在亚纳米～
数百纳米、以纳米级结构所产生的新效应
(量子效应、界面效应和纳米尺度效应)为工作特征
的器件和系统。
MEMS 在某种程度上可以看作是集成电路(IC)的扩展。如果 IC(微处理器和信号电路)可
以比喻作人的大脑和神经网络，那么
MEMS 就为这大脑提供了获取信号的微传感器和执行
命令的微执行器，如在电路上加入诸如薄膜、梁、弹簧和齿轮等
MEMS 机械元件，就能够对
环境具有感知、思考、决策和反应控制能力。基于新效应的
NEMS 器件具有更高的灵敏度、更
低的功耗、更小的体积。因此，如果将
MEMS、NENS 和 IC 高密度地集成在一块很小的体积
中，组成的智能微
/纳机电系统，将提高系统信息处理能力和集成度，降低功耗和体积。例
如美国正在研究用
MEMS 或 NEMS 谐振器代替 RF 信号处理器片外的电感和电容，使其尺
寸减小
100 倍(从 80 cm2 减小到 0.8 cm2 以下)，功耗减小 100 倍(从 300 mW 减小到 0.8 3
mW 以下)，RF 性能(效率和带宽)提高 10 倍。未来的 UHF(超高频)通讯/ GPS 接收机会如手
表大小。
2. MEMS 和 NEMS 的发展特点
MEMS 和 NEMS 是一种多学科交叉的技术，几乎所有的自然及工程领域都可应用和发
展自己的
MEMS，如 Optical-MEMS、RF-MEMS、Bio-MEMS、Power-MEMS 等等。根据
MEMS 和 NEMS 的现状和发展，可以大致看出以下一些特点：
(1)制造技术是微/纳机电系统发展的基础
经过十几年的发展，已经开发出多种微制造技术：
a. 以硅表面加工和体加工为主的硅微加工技术;b. 利用 X 射线深层光刻、电铸的 LIGA
工艺
;c. 传统的超精密机械加工技术的发展、微细电火花加工 EDM、超声波加工等等特种微
细加工技术
;此外，还包括各种加工技术的结合。