传感器历史：你要知道的35个重大里程碑事件，谁在推动MEMS发展？ ...

据相关数据显示，在全球传感器市场中，美国以29%市场份额占据全球传感器市场占有率第一的宝座，这与美国一直以来对传感器的高度重视密切相关。

美国是信息革命的源头，作为现代信息科技的三大技术基石之一，传感器一直被美国视为关键高科技技术。早在2004年，美国国家科学基金会（简称NSF）就发布了一篇极具前瞻性的特别报告——《传感器革命》（The Sensor Revolution）。（如对该报告感兴趣，可参看内容：美国国家科学基金会发布：传感器革命）

MEMS（微机电系统）是传感器领域具有革命性的技术，作为推动美国传感器教育普及的系列动作之一，NSF资助了SCME（Support Center for Microsystems Education，微系统教育支持中心），旨在普及、支持MEMS教育工作。

本文翻译自《MEMS历史》（History of MEMS），为SCME的系列教育内容之一，全面地介绍了MEMS技术的发展历史，涉及到MEMS关键技术节点和里程碑事件：包括最著名的MEMS演讲、硅阻效应的发现（这是MEMS压力传感器的基础）、MEMS领域被引用最多的论文等内容，推荐大家了解！

如需《MEMS历史》（History of MEMS）PDF原文档（英文），可在传感器专家网搜索关键词【MEMS历史】，在文章详情页面进行资料下载即可。

传感器专家网（sensorexpert.com.cn）专注于传感器技术领域，致力于对全球前沿市场动态、技术趋势与产品选型进行专业垂直的服务，是国内领先的传感器产品查询与媒体信息服务平台。基于传感器产品与技术，对广大电子制造从业者与传感器制造者提供精准的匹配与对接。

微机电系统 (MEMS) 是存在于我们⽇常⽣活中的微型系统，MEMS 组件的尺⼨范围从百万分之⼀⽶（微⽶）到千分之⼀⽶（毫⽶）。它们也被称为微机械、微系统、微机械或微系统技术 (MST)。

MEMS由多种材料和工艺制造，使⽤的材料包括半导体、塑料、陶瓷、铁

电、磁性和⽣物材料。

MEMS 被⽤作传感器、执⾏器、加速度计、开关、游戏控制器和光反射器等，这里仅举⼏例应⽤。

MEMS⽬前⽤于汽⻋、航空航天技术、⽣物医学应⽤、喷墨打印机、⽆线和光通信，并且每天都有新的用例出现。

1965 年，Gordon Moore进⾏了⼀项观察：⾃从 1940 年代末期发明晶体管以来，1950 年代末直到1960年代初，集成电路上每平⽅英⼨的晶体管数量每 18 个⽉翻⼀番，这⼀观察是“摩尔定律”的基础。Moore在此声明中表⽰：“在可预⻅的未来，技术将专注于更⼩，⽽不是更⼤。”

“Moore indicated that technology has and will for the foreseeable future concentrate on smaller, not bigger. ”

▲Gordon Moore

与晶体管⼀样，⼈们⼀直在努⼒使机电系统做的越来越⼩。1959 年，⼀位名叫Richard Feynman 的⼈，在他的题为《底部有很多空间》（"There's Plenty of Room at the Bottom”）的著名演讲中，讲解的最明了：“他们告诉我，电动⻢达的⼤⼩只有你⼩指上的指甲那么⼤，这是⼀个⼩得惊⼈的世界。”

Gordon Moore 和 Richard Feynman 只是预测越来越⼩的MEMS新兴技术的科学家中的两个例⼦。本文将讨论 MEMS 领域出现的关键技术节点和里程碑事件。

▲针头上的三个MEMS血压传感器

重要 MEMS ⾥程碑事件

MEMS 器件的诞⽣发⽣在许多地⽅，并通过许多人的努力。当然，现在每天都有新的 MEMS 技术和应⽤诞生。，其中包括导致 MEMS 开发的许多努⼒。

以下是⼀个时间表，完整梳理MEMS技术发展的时间轴，从1947年制造的第一个点接触晶体管开始，到1999年的光网络交换机结束，50多年间，MEMS通过诸多创新，促进了当前MEMS技术和纳米技术的发展。

下面关于MEMS历史上主要的35项里程碑，我们可以看到有许多知名实验室、大学及企业为MEMS的发展做出了重要贡献：

• 1948年，贝尔实验室发明锗晶体管(William Shockley)
• 1954年，锗和硅的压阻效应(C.S.Smith)
• 1958年，第一块集成电路(IC)(J.S.Kilby 1958年/Robert Noyce 1959年)
• 1959年，"底部有很多空间"(R.Feynman)
• 1959年，展示了第一个硅压力传感器(Kulite)
• 1967年，各向异性深硅蚀刻(H.A.Waggener等)
• 1968年，谐振门晶体管获得专利(表面微加工工艺)(H.Nathanson等)
• 1970年，批量蚀刻硅片用作压力传感器(批量微加工工艺)
• 1971年，发明微处理器
• 1979年，惠普微加工喷墨喷嘴
• 1982年，"作为结构材料的硅"(K.Petersen)
• 1982年，LIGA进程(德国KfK)
• 1982年，一次性血压传感器(霍尼韦尔)
• 1983年，一体化压力传感器(霍尼韦尔)
• 1983年，"Infinitesimal Machinery"，R.Feynman。
• 1985年，传感器或碰撞传感器(安全气囊)
• 1985年，发现"Buckyball"
• 1986年，发明原子力显微镜
• 1986年，硅片键合(M.Shimbo)
• 1988年，通过晶圆键合批量制造压力传感器(Nova传感器)
• 1988年，旋转式静电侧驱动电机(Fan、Tai、Muller)
• 1991年，年多晶硅铰链(Pister、Judy、Burgett、Fearing)。
• 1991年，发现碳纳米管
• 1992年，光栅光调制器(Solgaard、Sandejas、Bloom)
• 1992年，批量微机械加工(SCREAM工艺，康奈尔)
• 1993年，数字镜像显示器(德州仪器)
• 1993年，MCNC创建MUMPS代工服务
• 1993年，首个大批量生产的表面微加工加速度计(Analog Devices)
• 1994年，博世深层反应离子蚀刻工艺获得专利
• 1996年，Richard Smalley开发了一种生产直径均匀的碳纳米管的技术
• 1999年，光网络交换机(朗讯)
• 2000年代，光学MEMS热潮
• 2000年代，BioMEMS激增
• 2000年代，MEMS设备和应用的数量不断增加。
• 2000年代，NEMS应用和技术发展　　

1947年发明点接触晶体管(锗)

1947年，贝尔实验室的William Shockley、John Bardeen和Walter Brattain成功地制造了第一个点接触晶体管。这种晶体管利用了一种半导电的化学元素--锗。

这项发明证明了用半导体材料制造晶体管的能力，使电压和电流得到更好的控制。它也为制造越来越小的晶体管打开了大门。锗NPN生长结晶体管的专利是由William Shockley在1948年申请的。

第一个晶体管高约半英寸，与今天的标准相比，无疑是巨大的。今天，科学家可以制造出直径约为1纳米的纳米晶体管。作为参考，一根人类的头发大约是60-100微米。

▲第一台点接触晶体管和测试仪器(1947年)

1954年发现硅和锗的压阻效应

1954年，C.S.Smith发现了硅、锗等半导体材料的压阻效应。半导体的这种压阻效应可以比金属的几何压阻效应大几个数量级。这一发现对MEMS很重要，因为它表明硅和锗比金属更能感知空气或水的压力。

由于发现了半导体中的压阻效应，1958年开始商业化开发硅应变片。1959年，Kulite公司成立，成为裸硅应变片的第一个商业来源。

▲利用金属的压阻效应的压力传感器(MTTC压力传感器)

1958年，第一块集成电路(IC)的发明

当晶体管被发明出来时，每个晶体管的实际大小是有限制的，因为它必须与电线和其他电子器件相连。因此，晶体管的缩小陷入了停滞状态，直到"集成电路"的出现。

集成电路将包括晶体管、电阻、电容和电线，以满足特定的应用需求。如果一个集成电路可以在一块基板上全部制作完成，那么整个器件就可以变得更小。

几乎在同一时间，有两个人独立开发了集成电路。

1958年，在德州仪器公司工作的Jack Kilby建立了一个"固体电路"的工作模型。这种电路由一个晶体管、三个电阻和一个电容组成，全部装在一个锗片上。

▲德州仪器首款集成电路

不久之后，飞兆半导体公司的罗伯特-诺伊斯做出了第一个"单元电路"。这种集成电路是在硅芯片上制作的。1961年，罗伯特-诺伊斯获得了第一个专利。

1959年"底部有很多空间"

▲Richard Feynman

1959年，在美国物理学会的一次会议上，一个叫Richard Feynman的人以一篇题为"底部有足够的空间"的著名的开创性演讲普及了微观和纳米技术的发展。

他在演讲中提出了一个问题："为什么我们不能把整整24卷的《大英百科全书》写在针头上?"