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마이크로 전기 기계 장치[micro-electromechanical systems].

 

센서, 밸브, 기어, 반사경 및 반도체 칩 작동기 등의 작은 기계 장치와 컴퓨터를 조합시킨 기술.

 

‘스마트 메터(smart matter)’라고도 하며, 반사경이나 센서와 같은 기계 장치 제작시에 넣는 작은 실리콘 칩의 마이크로 회로를 가진 장치로서, 자동차 에어백에서 감지된 속도와 보호자의 체중에 맞게 백을 팽창시키는 장치, 화물 수송의 연속 추적과 취급 과정을 알 수 있는 전 세계적 위치 시스템 센서, 비행기 날개의 표면 공기저항에 따라 공기 흐름의 변화를 감지하여 상호작용하는 센서, 20나노초의 속도로 광 신호를 낼 수 있는 광 스위칭 장치, 센서 조작 냉온 장치, 대기 압력에 반응하는 물질의 유연성을 변화시키는 빌딩 내 센서 등 여러 용도로 쓰인다.



시장 동향


Yole Developpement는 MEMS 디바이스가 2012년부터 2017년까지 두 자릿 수 성장을 보여, 2017년에는 210억 달러에 달할 것이라고 말했다. 2012년 예상치는 115억 달러로, 2011년 시장 규모에 비해 12.7퍼센트 증가한 것이다.
모션 센싱 및 마이크로유체(Microfluidic) MEMS는 강력한 성장세를 꾸준히 유지해 2017년 211억 달러 시장 규모의 절반을 차지할 것이다. 이산형 관성 센서 시장이 2015년 하락하기 시작해도, 관성 결합 센서 성장이 그 이상을 보상할 만큼 성장할 것이다. 가속도계, 자이로스코프, 자력계 및 결합 센서들은 2012년 약 25퍼센트의 시장을 차지할 것이며, 마이크로유체(Microfluidic)가 23퍼센트를 차지할 것이라고 Yole은 전망했다.
결합 센서는 2011년 새롭게 부상한 제품 카테고리로 연간 시장은 현재 1억 달러 미만이지만, 2017년에는 17억 달러 규모로 성장할 것으로 전망된다.

 



MEMS 소자와  반도체 소자와의 유사성


초기 투자 비용이 많은 장치 산업
유사한 공정 과정
장시간의 공정 셋업 시간을 요구
양산 체제 구축 후 단시간에 양질의 제품을 대량 생산
저비용, 고성능
신뢰성 및 재현성



저에너지의 고속 동장
넓은 응용 분야 (조선, 자동차, 기록장치, 우주항공산업, 의료기기 등)
반도체 소자와 MEMS 소자가 서로 상호 보완적으로 운용가능 : iMEMS (integratated MEMS 

 

 

 

 


MEMS와 반도체의 차이점


전기적 특성과 기계적 특성이 공종

-전기적인 신호 ---> 기계적인 운동 (Comb drive, 마이크로 모터/기어, 미소 거울 등)

-기계적인 운동 또는 구조 ---> 전기적인 신호 (가속도 센서,자이로 센서, 각종 센서 : 알콜/가스 센서, 열적외선 센서 등)

반도체 소자에 비해 노이즈에 강함

반도체 (수천 옹스트롬 ~ 1 마이크로미터) 와는 다른 scale (1 마이크로미터 ~ 수백 마이크로미터) 의 공정 : 식각 및 증착 등 전용 장비가 있음.

3차원 구조체

 


MEMS 소자는 반도체 소자나 기계적 벌크 장치에 비해 익숙하지 않은 (MEMS 기본성능, 내구성 등) 설계 파라미터가 존재하며, 설계 단계에서 기본 성능 및 내구성 등 신뢰성 성능이 확보가 되어 있어야 하고, 공정 셋업이 완성되어야 한다. 인터페이스 회로, 시스템 및 사용처와의 기초 원리 부터 응용까지 전 과정에서 유기적 개발과 검증이 필요하고, 국제적 공동체를 이루어 유럽 및 미국 등 이러한 체계가 잘 되어 있는 선진국에서는 훨씬 이전에 이미 개발되어 시장에 쏟아져 나오고 있다.  국내의 한 회사는 이러한 사실을 미리 감지하여 초안 설계는 국내에서 미리 실행하고, 외국의 검증된 파운드리에서 다시 설계하여 제작하는 방안으로 성공을 거두고 있다.


국내에서도 20년의 개발 노하우가 있어서 상당히 많은 수준에 와 있고, 개발에 성공하여 출시하여 시판 중인 경우도 있으며, 동양 최대 수준의 MEMS 양산 라인도 정부에서 운영하다가 최근에는 민간화되었다.



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